CN110159129A - 一种根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，包括窗框以及与窗框匹配的推拉窗，还包括微处理器模块以及环境因素采集装置；所述窗框的底座设有步进电机以及一端与步进电机的输出轴连接的丝杆，所述丝杆另一端与窗框的底座活动固定，所述底座上还固定有与丝杆平行的光杆；所述推拉窗的底部固定有滑台，所述滑台上设有贯穿丝杆的螺纹孔以及贯穿光杆的通孔；所述微处理器模块接收和处理所述环境因素采集装置的信号，并根据信号的阈值发出驱动步进电机转动的指令。利用本发明，可根据外部环境自动控制推拉窗，可隔绝雨水、大风和保持室内温度，保证推拉窗位于最佳开启状态。
Description
技术领域
本发明属于电子信息及机械领域，尤其是涉及一种根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗。
背景技术
现有的智能窗大多采用开窗器开窗，且多为链式或者推杆式结构，需要手动进行安装或拆卸，隐蔽性不强，影响美观和日常的正常使用；且此类开窗器机械结构受外力作用易坏，不适用于家庭常见的推拉式窗户。
随着用户的需求越来越向智能化靠拢，智能楼宇和智能家居已经成为市场的主要发展趋势，现有技术已经公开了很多类型的智能窗户，但是现有的智能窗功能单一，智能性不强。
例如公开号为CN208137732U的中国专利文献公开了一种检测PM2.5自动关窗器，包括第一窗扇、第二窗扇、窗框、第一同步带轮、步进电机、第二同步带轮、同步带、同步带压板、固定螺丝、温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、单片机和步进电机驱动系统；步进电机固定设置于窗框表面；第一同步带轮与步进电机的转子固定连接；同步带的一端卡在第一同步带轮上，另一端卡在第二同步带轮上；同步带压板固定设置于同步带上；同步带压板中有螺孔，固定螺丝穿过同步带压板的螺孔与第一窗扇螺纹连接；单片机和步进电机驱动系统通过导线连接，步进电机驱动系统与步进电机通过导线连接。
上述专利提出了PM2.5感知的问题，而其他环境因素例如雨水、风力以及温度等因素被忽略，因此并不能满足日常使用的各种功能。
发明内容
为了克服现有技术中存在的功能单一、智能型偏差，且开窗结构不稳定、不可靠、不美观的问题，本发明提供一种根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗。
本发明的技术方案如下：
一种根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，包括窗框以及与窗框匹配的推拉窗，还包括微处理器模块以及环境因素采集装置；
所述窗框的底座设有步进电机以及一端与步进电机的输出轴连接的丝杆，所述丝杆另一端与窗框的底座活动固定，所述底座上还固定有与丝杆平行的光杆；
所述推拉窗的底部固定有滑台，所述滑台上设有贯穿丝杆的螺纹孔以及贯穿光杆的通孔；
所述微处理器模块接收和处理所述环境因素采集装置的信号，并根据信号的阈值发出驱动步进电机转动的指令。
本发明通过步进电机带动丝杆旋转来驱动推拉窗沿着丝杆的轴向移动，同时，固定在窗框下部的光杆贯穿滑台的通孔，在推拉窗移动过程中保证了推拉窗的稳定。整个开窗结构的稳定性高，结构简单，受外力影响小。
上述根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗还包括电源模块，该模块为微处理器模块、环境因素采集装置以及步进电机供电。
作为优选，所述光杆的数量为两根，平行设置在丝杆的两侧，所述滑台上对应设置有两个通孔。光杆主要起到导轨以及支撑的作用，通过设置两根光杆，可以进一步提高整个推拉窗的稳定性，使得活动门窗在移动过程中更加平稳可靠。
作为优选，所述滑台为可拆卸结构，包括与推拉窗底部固定的上滑台以及与上滑台通过螺栓固定的下滑台。通过将滑台设置成可拆卸结构，方便了滑台与窗框底座的配合安装。
本发明中，所述微处理器模块可以采用HC6800-ES开发板，其核心是80C51型单片机；所述步进电机可以采用42BYGH48步进电机。
所述环境因素采集装置包括风力传感器、水滴传感器和两个温度传感器，所述风力传感器和水滴传感器设置在窗框的外侧，所述两个温度传感器分别置于窗框的内侧和外侧。
本发明中，通过置于窗外的风力传感器来检测外部风力的大小，通过置于窗外的水滴传感器来检测是否下雨，通过设置两个温度传感器，分别置于室内与室外，用于检测室内外温差。上述传感器均与微处理器模块连接，通过设置每个传感器的信号阈值，当传感器接收到的信号达到设置的阈值时，微处理器模块驱动步进电机转动来控制推拉窗的开闭。
可选择的，所述风力传感器采用RS-FSJT-风速变送器，所述水滴传感器采用SSM-002型雨滴传感器，所述温度传感器采用直插DS18B20TO-92温度传感器。
本发明通过设置风力传感器、水滴传感器和两个温度传感器，可根据风力、降雨、温差等环境因素自动控制推拉窗的开启幅度，完成以下目的：1、当有雨水时则紧闭窗户；2、当室外和室内温度过高时进行通风3、室外过低时进行保暖；4、根据室内外温差调整开启幅度；5、微风时保持空气流通，大风则减小开启幅度。这些条件能保证窗户达到最佳开启状态，实现了保持室内温度舒适、屏蔽降水、营造良好的空气流动条件等目的，从而提升住宅环境舒适度。
同时，本发明重新设计了开窗结构，在窗宽下部设置丝杆和光杆，在推拉窗的底部固定滑台，滑台上设置用于贯穿丝杆的螺纹孔以及用于贯穿光杆的通孔，通过步进电机带动丝杆的旋转来驱动推拉窗的移动。整个开窗结构隐蔽性和可靠性强，且采用导轨式的结构，稳定性更强，受外力影响小。
附图说明
图1为本发明实施例的整体设计结构示意图；
图2为本发明实施例中开窗结构与推拉窗的结构示意图；
图3为本发明实施例中各传感器的安装示意图；
图4为本发明中微处理器模块内部处理的流程示意图。
图中：1-推拉窗，2-底座，3-步进电机，4-丝杆，5-光杆，6-滑台，7-窗外框，8-护栏，9-温度传感器，10-风力传感器，11-水滴传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，为本发明实施例的整体设计结构示意图，主要工作原理是：环境因素采集装置(包括水滴传感器、温度传感器和风力传感器)采集环境因素信号，并传递给单片机，单片机根据接收到的信号控制步进电机的转动，调整推拉窗的开关幅度。
如图2所示，窗框的下部为底座2，开窗结构是由底座2与推拉窗1相互组合构成，其中，底座2上通过轴承活动固定有一根丝杆4，丝杆4的一端连接步进电机3的输出轴，丝杆4的两侧分别设置有与底座2固定的光杆5，推拉窗1的下部设置有滑台6，滑台6上设有与丝杆4匹配的螺纹孔，以及与光杆5匹配的通孔。安装时，步进电机3固定在底座2上，底座2与步进电机3可封闭隐藏作为窗台的一部分；丝杆4和光杆5分别贯穿滑台6上的螺纹孔和通孔，从而保证滑台6的稳定。安装完成后，当步进电机3转动时，会带动丝杆4旋转，此时，滑台6会沿丝杆4水平移动，并带动推拉窗1横移，达到开关窗的目的。
如图3所示，窗框的外侧还安装有用于设置护栏8的窗外框7，本实施例中，位于室外的温度传感器9可安装于窗外框7的右侧，还应有一个温度传感器安装于室内用于监控室内温度。水滴传感器11可安装于窗外框7的左侧且不会被屋檐遮挡处，用于监测是否降水。风力传感器10可尽量接近窗户安装，保证风力数据的可靠性。
本实施例中，微处理器模块采用HC6800-ES开发板，其核心是80C51型单片机，步进电机采用42BYGH48步进电机，风力传感器采用RS-FSJT-风速变送器，水滴传感器采用SSM-002型雨滴传感器，温度传感器采用直插DS18B20TO-92温度传感器。
本实施例中，微处理器模块内部处理的流程如图4所示。程序实时处在循环过程中。初始化之后，首先判断有无降水，若有降水，则关闭窗户并进行5秒钟的报警，然后结束此次循环；若无降水，则判断室外温度，若室外温度小于10度，则证明室外温度过低，需要进行关窗，然后结束此次循环；若室外温度大于30度，则证明室外温度过高，需要进行通风，此时再判断室内外温差，若温差大于5，则关窗保持室内的清凉，然后结束此次循环；若温差小于5，则进行通风，此时再判断风力的大小，若风力等级超过阈值(一般设为7级)，则关闭窗户阻挡大风，然后结束此次循环；若风力等级未超过阈值，则根据风力等级决定开窗幅度，风力越小，开窗幅度越大，然后结束此次循环；初始化阶段是用来判断窗户开启状态的，这里可设置一个变量记录步进电机行进的步数，并测量与设置当窗户完全开闭和完全开启时变量的大小。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，包括窗框以及与窗框匹配的推拉窗，其特征在于，还包括微处理器模块以及环境因素采集装置；
所述窗框的底座设有步进电机以及一端与步进电机的输出轴连接的丝杆，所述丝杆另一端与窗框的底座活动固定，所述底座上还固定有与丝杆平行的光杆；
所述推拉窗的底部固定有滑台，所述滑台上设有贯穿丝杆的螺纹孔以及贯穿光杆的通孔；
所述微处理器模块接收和处理所述环境因素采集装置的信号，并根据信号的阈值发出驱动步进电机转动的指令。
2.根据权利要求1所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述光杆的数量为两根，平行设置在丝杆的两侧，所述滑台上对应设置有两个通孔。
3.根据权利要求1所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述微处理器模块采用HC6800-ES开发板。
4.根据权利要求1所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述步进电机采用42BYGH48步进电机。
5.根据权利要求1所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述环境因素采集装置包括风力传感器、水滴传感器和两个温度传感器，所述风力传感器和水滴传感器设置在窗框的外侧，所述两个温度传感器分别置于窗框的内侧和外侧。
6.根据权利要求5所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述风力传感器采用RS-FSJT-风速变送器。
7.根据权利要求5所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述水滴传感器采用SSM-002型雨滴传感器。
8.根据权利要求5所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述温度传感器采用直插DS18B20 TO-92温度传感器。
9.根据权利要求1所述的根据环境因素自动开关的智能导轨式推拉窗，其特征在于，所述滑台为可拆卸结构，包括与推拉窗底部固定的上滑台以及与上滑台通过螺栓固定的下滑台。
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