CN110568789A - 一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，属于物联网领域。本发明包括传感装置、控制箱、步进电机、雨篷支架、遮雨棚、晾晒平台和主体支架；所述晾晒平台固定在主体支架上，遮雨棚通过雨篷支架固定在主体支架上且位于晾晒平台的上方，雨篷支架上固定有步进电机用于控制其运动进而带动遮雨棚的开合，所述传感装置固定在主体支架的顶端用于监测天气状态，所述控制箱固定在主体支架上。本发明可用于在阴雨天气对晾晒物品实现自动遮挡，并通过LoRa通信模块将采集到的天气数据上传到LoRa基站，进而实现报警提示，有效保护了晾晒物品，避免其遭受阴雨等恶劣天气的损坏，并且在物品晾晒时根据天气的变化及时进行自动调整以达到最有效的晾晒效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，属于物联网领域。
背景技术
在公共社区中，居民会选择在社区的公共区域中晾晒衣物、食品等。但由于选择在公共露天地区晾晒，当遭遇阴雨等恶劣天气时，可能会因无人监视而造成晾晒物品遭受阴雨等侵害，此外在高校学生宿舍等区域，学生将衣物被褥等晾晒到宿舍楼下，但经常由于在上课期间天气突变而无法返回收取自己的衣物，造成因衣物被褥被阴雨打湿而引起生活上的一些不便。由此可见，如何在阴雨天气时有效地保护露天晾晒的衣物及其他物品，减少阴雨的侵害，成为在实际生活中迫切需要解决的一个问题。而在现有智能晾晒装置的发明中，大多数只考虑到了阴雨天气时对晾晒物的遮挡或者是对晾晒平台的折叠回收，而对于天气转晴之后如何使晾晒物重新曝晒没有详细实现。并且在现有的技术中，如何更好地降低极端天气对晾晒物品的影响，以及及时监测晾晒物以及晾晒装置的状态，也是亟需解决的一个问题。
本发明基于云南省技术创新人才项目(2019HB113)和国家自然科学基金项目(61562051)的研究工作，将LoRa通信技术与实时监测技术结合，提出一种可实时控制的智能晾晒装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，主要是解决在无人看管的情况下晾晒物品时突然遭受阴雨等恶劣天气，人员无法及时赶到进行收取而造成物品损坏，以及物品晾晒时无法进行自动调整以接受合理晾晒的问题。
本发明采用的技术方案是：一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，包括传感装置1、控制箱2、步进电机3、雨篷支架4、遮雨棚5、晾晒平台6和主体支架7；
所述晾晒平台6固定在主体支架7上，遮雨棚5通过雨篷支架4固定在主体支架7上且位于晾晒平台6的上方，雨篷支架4上固定有步进电机3用于控制其运动进而带动遮雨棚5的开合，所述传感装置1固定在主体支架7的顶端，所述控制箱2固定在主体支架7上；
所述主体支架7包括两根竖直的支撑柱，所述雨篷支架4包括支撑杆Ⅰ4-1、支撑杆Ⅱ4-2、支撑杆Ⅲ4-3和支撑杆Ⅳ4-4，支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅱ4-2的底部固定在其中一根支撑柱上并以其为中心呈对称分布，支撑杆Ⅲ4-3和支撑杆Ⅳ4-4的底部固定在另一根支撑柱上并以其为中心呈对称分布，支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅲ4-3的上端通过连接杆相连，支撑杆Ⅱ4-2和支撑杆Ⅳ4-4之间也通过连接杆相连；所述步进电机3包括步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2，支撑杆Ⅰ4-1的底部固定在步进电机Ⅰ3-1的输出转轴上，支撑杆Ⅳ4-4的底部固定在步进电机Ⅱ3-2的输出转轴上，步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2相对设置，分别固定在主体支架7的支撑柱的两侧；所述遮雨棚5的四个角落分别固定在支撑杆Ⅰ4-1、支撑杆Ⅱ4-2、支撑杆Ⅲ4-3和支撑杆Ⅳ4-4的顶部；
所述控制箱2内固定有控制电路板14和蓄电池15，其中控制电路板14包括STM32单片机模块9、LoRa通信模块10、电机驱动模块11和降压稳压模块12，所述传感装置1包括雨滴传感模块8和光敏传感模块13；其中STM32单片机模块9和LoRa通信模块10通过串口方式连接进行数据的交换和传输，STM32单片机模块9通过I/O口分别和电机驱动模块11、雨滴传感模块8、光敏传感模块13连接，降压稳压模块12连接蓄电池15的正负极，并将引出的3.3V的电源正负极作为前述各模块的电源回路。
所述晾晒平台6的两端分别固定在主体支架7的两根支撑柱上，晾晒平台6可沿支撑柱上下设置多个，晾晒平台6由多根晾衣杆间隔排列组成。
所述STM32单片机模块9包括STM32F103单片机U1、跳线端子J1、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、晶振Y1、晶振Y2、开关S1；其中，电阻R6的一端接电源正极，电阻C6的另一端接电阻R7的一端并与跳线端子J1的1号端口相连；跳线端子J1的2号端口接地，电阻R7的另一端接STM32F103单片机U1的44号引脚；电容C6、电容C7、电容C8、电容C9的一端并联并接地；电容C6的另一端接STM32F103单片机U1的3号引脚，电容C7的另一端接STM32F103单片机U1的4号引脚，电容C8的另一端接STM32F103单片机U1的5号引脚，电容C9的另一端接STM32F103单片机U1的6号引脚；晶振Y1的两端分别与电容C6、电容C7的另一端相连，晶振Y2、电阻R8的两端分别与电容C8、电容C9的另一端相连；电阻R9一端与电源正极相连，另一端接开关S1的一端、电容C10的一端和STM32F103单片机U1的7号引脚；开关S1的另一端接电容C10的另一端并接地；电阻R10的一端接STM32F103单片机的20号引脚，另一端接地。
所述降压稳压模块12包括LM317T稳压芯片U2、滑动变阻器R11、电阻R12、电容C11、电容C12；其中，电容C11的一端接LM317T稳压芯片U2的3号引脚，电容C11的另一端接滑动变阻器R11的一端和电容C12的一端并接地；电容C12与滑动变阻器R11串联后再与电阻R12并联，并联后的两端分别接LM317T稳压芯片U2的1号引脚和2号引脚。
所述LoRa通信模块10包括ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3、电感L1、电容C3、电容C4、电容C5、LoRa天线接口J2；其中，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的14号引脚接STM32F103单片机的15号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的15号引脚接STM32F103单片机的16号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的16号引脚接STM32F103单片机的17号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的17号引脚接STM32F103单片机的14号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的18号引脚接STM32F103单片机的13号引脚，电容C5的一端接ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的13号引脚和电感L1的一端；电容C5的另一端接ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的12号引脚并接地，电感L1的另一端接电源正极；ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的21号引脚接电容C3的一端，电容C3的另一端分别接电容C4的一端和LoRa天线接口J2的1号端口，电容C4的另一端和LoRa天线接口J2的2号端口接地；ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、11号引脚、19号引脚、20号引脚、22号引脚同时接地。
所述电机驱动模块11包括ULN2803驱动芯片U4和ULN2803驱动芯片U5，两者结构相同，分别驱动步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2，步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2分别采用20BY-0型四相步进电机M1和20BY-0型四相步进电机M2，两者结构相同；
其中，所述ULN2803驱动芯片U4的1号引脚接STM32F103单片机的25号引脚，ULN2803驱动芯片U4的2号引脚接STM32F103单片机的26号引脚，ULN2803驱动芯片U4的3号引脚接STM32F103单片机的27号引脚，ULN2803驱动芯片U4的4号引脚接STM32F103单片机的28号引脚，ULN2803驱动芯片U4的8号引脚接地，ULN2803驱动芯片U4的13号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的D相引脚，ULN2803驱动芯片U4的14号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的C相引脚，ULN2803驱动芯片U4的15号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的B相引脚，ULN2803驱动芯片U4的16号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的A相引脚，ULN2803驱动芯片U4的17号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的2号引脚，20BY-0型四相步进电机M1的1号引脚接电源正极；
其中，所述ULN2803驱动芯片U5的1号引脚接STM32F103单片机的39号引脚，ULN2803驱动芯片U5的2号引脚接STM32F103单片机的40号引脚，ULN2803驱动芯片U5的3号引脚接STM32F103单片机的41号引脚，ULN2803驱动芯片U5的4号引脚接STM32F103单片机的42号引脚，ULN2803驱动芯片U5的8号引脚接地，ULN2803驱动芯片U5的13号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的D相引脚，ULN2803驱动芯片U5的14号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的C相引脚，ULN2803驱动芯片U5的15号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的B相引脚，ULN2803驱动芯片U5的16号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的A相引脚，ULN2803驱动芯片U5的17号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的2号引脚，20BY-0型四相步进电机M1的1号引脚接电源正极。
所述雨滴传感模块8包括宽电压LM393比较器U7、发光二极管D1、发光二极管D2、电容C1、电容C2、雨滴传感器S1、电阻R1、滑动变阻器R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、插头J3；其中，宽电压LM393比较器U7的1号引脚分别接电阻R5的一端和插头J3的4号引脚，电阻R5另一端接发光二极管D2的负极，发光二极管D2的正极、发光二极管D1的正极、电阻R4、电阻R3、滑动变阻器R2、电容C1的一端同时接电源正极，宽电压LM393比较器U7的8号引脚接电阻R4的另一端，发光二极管D1的负极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与电容C1的另一端同时接地，宽电压LM393比较器U7的2号引脚接滑动变阻器R2的滑片，宽电压LM393比较器U7的3号引脚同时接电阻R3的另一端、雨滴传感器S1的一端、电容C2的一端和插头J3的3号引脚，宽电压LM393比较器U7的4号引脚同时接电容C2的另一端、雨滴传感器S1的另一端和滑动变阻器R2的另一端，插头J3的1号引脚接电源正极，2号引脚接地，插头J3的3号引脚接STM32F103单片机的33号引脚。
所述光敏传感模块13包括宽电压LM393比较器U6、发光二极管D3、发光二极管D4、电容C13、电容C14、光敏电阻R18、电阻R13、滑动变阻器R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、插头J4；其中，宽电压LM393比较器U6的1号引脚接电阻R17的一端和插头J4的3号引脚，电阻R17另一端接发光二极管D4的负极，发光二极管D4的正极、发光二极管D3的正极、电阻R15、电阻R16、滑动变阻器R14、电容C13的一端同时接电源正极，宽电压LM393比较器U6的8号引脚接电阻R16的另一端，发光二极管D3的负极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端与电容C13的另一端同时接地，宽电压LM393比较器U6的2号引脚接滑动变阻器R14的滑片，宽电压LM393比较器U6的3号引脚同时接电阻R15的另一端、光敏电阻R18的一端、电容C14的一端和插头J4的3号引脚，宽电压LM393比较器U6的4号引脚同时接电容C14的另一端、光敏电阻R18的另一端和滑动变阻器R14的另一端，插头J4的1号引脚接电源正极、2号引脚接地，插头J4的3号引脚接STM32F103单片机的34号引脚。
本发明的工作原理：本发明利用雨滴传感模块和光敏传感模块对天气进行实时监控，将检测值和设定的阈值进行比较从而确定天气的变化趋势然后反馈给控制模块，控制模块发出指令并通过电机驱动芯片来控制电机的运转进而带动雨棚支架的开合，从而实现智能晾晒，同时通过LoRa通信模块将数据上传并发送至人员终端设备。
本发明的有益效果：本发明有效保护了公共区域晾晒的物品，避免其在晾晒过程中遭受阴雨等恶劣天气的损坏，并且在物品晾晒时根据天气的变化及时对装置进行自动调整以达到更好的晾晒效果，同时还能将装置的运行情况以及监测到的天气状况和管理人员进行实时对接以便于在设备故障或是极端天气的情况下对晾晒物品及时处理。
附图说明
图1是本发明的外观结构图；
图2是本发明雨篷支架一端的结构图；
图3是本发明雨篷支架另一端的结构图；
图4是本发明的控制箱结构图；
图5是本发明的电路结构图；
图6是本发明的STM32单片机模块以及LoRa模块的电路图；
图7是本发明的降压稳压电路图；
图8是本发明的电机驱动模块的电路图；
图9是本发明的雨滴传感模块的电路图；
图10是本发明的光敏传感模块的电路图；
图1-10中各标号：1-传感装置，2-控制箱，3-步进电机，3-1-步进电机Ⅰ，3-2-步进电机Ⅱ，4-雨篷支架，4-1-支撑杆Ⅰ，4-2-支撑杆Ⅱ，4-3-支撑杆Ⅲ，4-4-支撑杆Ⅳ，5-遮雨棚，6-晾晒平台，7-主体支架，8-雨滴传感模块，9-STM32单片机模块，10-LoRa通信模块，11-电机驱动模块，12-降压稳压模块，13-光敏传感模块，14-控制电路板，15-蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-5所示，一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，包括传感装置1、控制箱2、步进电机3、雨篷支架4、遮雨棚5、晾晒平台6和主体支架7；所述晾晒平台6固定在主体支架7上，遮雨棚5通过雨篷支架4固定在主体支架7上且位于晾晒平台6的上方，雨篷支架4上固定有步进电机3用于控制其运动进而带动遮雨棚5的开合，所述传感装置1固定在主体支架7的顶端，所述控制箱2固定在主体支架7上。
所述主体支架7包括两根竖直的支撑柱，所述雨篷支架4包括支撑杆Ⅰ4-1、支撑杆Ⅱ4-2、支撑杆Ⅲ4-3和支撑杆Ⅳ4-4，支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅱ4-2的底部固定在其中一根支撑柱上并以其为中心呈对称分布，支撑杆Ⅲ4-3和支撑杆Ⅳ4-4的底部固定在另一根支撑柱上并以其为中心呈对称分布，支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅲ4-3的上端通过连接杆相连，支撑杆Ⅱ4-2和支撑杆Ⅳ4-4之间也通过连接杆相连；所述步进电机3包括步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2，支撑杆Ⅰ4-1的底部固定在步进电机Ⅰ3-1的输出转轴上，支撑杆Ⅳ4-4的底部固定在步进电机Ⅱ3-2的输出转轴上，连接的方式为螺纹连接，步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2相对设置，分别固定在主体支架7的支撑柱的两侧；所述遮雨棚5的四个角落分别固定在支撑杆Ⅰ4-1、支撑杆Ⅱ4-2、支撑杆Ⅲ4-3和支撑杆Ⅳ4-4的顶部；其中支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅲ4-3之间可以通过不锈钢管焊接固定，支撑杆Ⅱ4-2和支撑杆Ⅳ4-4之间也通过不锈钢管焊接固定，可以让遮雨棚5更加稳固，也实现步进电机Ⅰ3-1带动支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅲ4-3同时转动，步进电机Ⅱ3-2带动支撑杆Ⅱ4-2和支撑杆Ⅳ4-4同时转动。
所述控制箱2内固定有控制电路板14和蓄电池15，其中控制电路板14包括STM32单片机模块9、LoRa通信模块10、电机驱动模块11和降压稳压模块12，所述传感装置1包括雨滴传感模块8和光敏传感模块13；其中STM32单片机模块9和LoRa通信模块10通过串口方式连接进行数据的交换和传输，STM32单片机模块9通过I/O口分别和电机驱动模块11、雨滴传感模块8、光敏传感模块13连接，降压稳压模块12连接蓄电池15的正负极，并将引出的3.3V的电源正负极作为前述各模块的电源回路。
本装置中的雨滴传感模块8和光敏传感模块13对天气进行实时监控，当雨滴传感模块8检测到下雨后将信号传输给STM32单片机模块9，STM32单片机模块9给电机驱动模块11发出指令带动步进电机进行相应的运转，从而使得雨篷支架打开，当光敏传感模块13检测到天气放晴后，STM32单片机模块9接收信号后通过电机驱动模块11发出指令带动步进电机进行相应的运转，从而使得雨篷支架收起来使晾晒物品接收阳光，同时LoRa通信模块10将采集到的相关数据发送到附近的LoRa基站，由LoRa基站将数据上传并最终发送给社区管理员的终端。
实施例2：如图6所示，所述STM32单片机模块9包括STM32F103单片机U1、跳线端子J1、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、晶振Y1、晶振Y2、开关S1；其中，电阻R6的一端接电源正极，电阻C6的另一端接电阻R7的一端并与跳线端子J1的1号端口相连；跳线端子J1的2号端口接地，电阻R7的另一端接STM32F103单片机U1的44号引脚；电容C6、电容C7、电容C8、电容C9的一端并联并接地；电容C6的另一端接STM32F103单片机U1的3号引脚，电容C7的另一端接STM32F103单片机U1的4号引脚，电容C8的另一端接STM32F103单片机U1的5号引脚，电容C9的另一端接STM32F103单片机U1的6号引脚；晶振Y1的两端分别与电容C6、电容C7的另一端相连，晶振Y2、电阻R8的两端分别与电容C8、电容C9的另一端相连；电阻R9一端与电源正极相连，另一端接开关S1的一端、电容C10的一端和STM32F103单片机U1的7号引脚；开关S1的另一端接电容C10的另一端并接地；电阻R10的一端接STM32F103单片机的20号引脚，另一端接地。
所述LoRa通信模块10包括ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3、电感L1、电容C3、电容C4、电容C5、LoRa天线接口J2；其中，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的14号引脚接STM32F103单片机的15号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的15号引脚接STM32F103单片机的16号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的16号引脚接STM32F103单片机的17号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的17号引脚接STM32F103单片机的14号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的18号引脚接STM32F103单片机的13号引脚，电容C5的一端接ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的13号引脚和电感L1的一端；电容C5的另一端接ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的12号引脚并接地，电感L1的另一端接电源正极；ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的21号引脚接电容C3的一端，电容C3的另一端分别接电容C4的一端和LoRa天线接口J2的1号端口，电容C4的另一端和LoRa天线接口J2的2号端口接地；ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、11号引脚、19号引脚、20号引脚、22号引脚同时接地。
如图7所示，所述降压稳压模块12包括LM317T稳压芯片U2、滑动变阻器R11、电阻R12、电容C11、电容C12；其中，电容C11的一端接LM317T稳压芯片U2的3号引脚，电容C11的另一端接滑动变阻器R11的一端和电容C12的一端并接地；电容C12与滑动变阻器R11串联后再与电阻R12并联，并联后的两端分别接LM317T稳压芯片U2的1号引脚和2号引脚。
如图8所示，所述电机驱动模块11包括ULN2803驱动芯片U4和ULN2803驱动芯片U5，两者结构相同，分别驱动步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2，步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2分别采用20BY-0型四相步进电机M1和20BY-0型四相步进电机M2，两者结构相同；
其中，所述ULN2803驱动芯片U4的1号引脚接STM32F103单片机的25号引脚，ULN2803驱动芯片U4的2号引脚接STM32F103单片机的26号引脚，ULN2803驱动芯片U4的3号引脚接STM32F103单片机的27号引脚，ULN2803驱动芯片U4的4号引脚接STM32F103单片机的28号引脚，ULN2803驱动芯片U4的8号引脚接地，ULN2803驱动芯片U4的13号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的D相引脚，ULN2803驱动芯片U4的14号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的C相引脚，ULN2803驱动芯片U4的15号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的B相引脚，ULN2803驱动芯片U4的16号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的A相引脚，ULN2803驱动芯片U4的17号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的2号引脚，20BY-0型四相步进电机M1的1号引脚接电源正极；
其中，所述ULN2803驱动芯片U5的1号引脚接STM32F103单片机的39号引脚，ULN2803驱动芯片U5的2号引脚接STM32F103单片机的40号引脚，ULN2803驱动芯片U5的3号引脚接STM32F103单片机的41号引脚，ULN2803驱动芯片U5的4号引脚接STM32F103单片机的42号引脚，ULN2803驱动芯片U5的8号引脚接地，ULN2803驱动芯片U5的13号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的D相引脚，ULN2803驱动芯片U5的14号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的C相引脚，ULN2803驱动芯片U5的15号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的B相引脚，ULN2803驱动芯片U5的16号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的A相引脚，ULN2803驱动芯片U5的17号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的2号引脚，20BY-0型四相步进电机M1的1号引脚接电源正极。
如图9所示，所述雨滴传感模块8包括宽电压LM393比较器U7、发光二极管D1、发光二极管D2、电容C1、电容C2、雨滴传感器S1、电阻R1、滑动变阻器R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、插头J3；其中，宽电压LM393比较器U7的1号引脚分别接电阻R5的一端和插头J3的4号引脚，电阻R5另一端接发光二极管D2的负极，发光二极管D2的正极、发光二极管D1的正极、电阻R4、电阻R3、滑动变阻器R2、电容C1的一端同时接电源正极，宽电压LM393比较器U7的8号引脚接电阻R4的另一端，发光二极管D1的负极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与电容C1的另一端同时接地，宽电压LM393比较器U7的2号引脚接滑动变阻器R2的滑片，宽电压LM393比较器U7的3号引脚同时接电阻R3的另一端、雨滴传感器S1的一端、电容C2的一端和插头J3的3号引脚，宽电压LM393比较器U7的4号引脚同时接电容C2的另一端、雨滴传感器S1的另一端和滑动变阻器R2的另一端，插头J3的1号引脚接电源正极，2号引脚接地，插头J3的3号引脚接STM32F103单片机的33号引脚。
如图10所示，所述光敏传感模块13包括宽电压LM393比较器U6、发光二极管D3、发光二极管D4、电容C13、电容C14、光敏电阻R18、电阻R13、滑动变阻器R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、插头J4；其中，宽电压LM393比较器U6的1号引脚接电阻R17的一端和插头J4的3号引脚，电阻R17另一端接发光二极管D4的负极，发光二极管D4的正极、发光二极管D3的正极、电阻R15、电阻R16、滑动变阻器R14、电容C13的一端同时接电源正极，宽电压LM393比较器U6的8号引脚接电阻R16的另一端，发光二极管D3的负极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端与电容C13的另一端同时接地，宽电压LM393比较器U6的2号引脚接滑动变阻器R14的滑片，宽电压LM393比较器U6的3号引脚同时接电阻R15的另一端、光敏电阻R18的一端、电容C14的一端和插头J4的3号引脚，宽电压LM393比较器U6的4号引脚同时接电容C14的另一端、光敏电阻R18的另一端和滑动变阻器R14的另一端，插头J4的1号引脚接电源正极、2号引脚接地，插头J4的3号引脚接STM32F103单片机的34号引脚。
在实际使用过程中，当雨滴传感模块8的检测值大于雨水阈值即检测到下雨时，数据以模拟电压值的形式从雨滴传感模块8传入到STM32F103单片机模块9，STM32F103单片机模块9输出脉冲到电机驱动模块11，由电机驱动模块11的ULN2803驱动芯片U4和ULN2803驱动芯片U5分别控制在步进电机Ⅰ3-1和步进电机Ⅱ3-2的四相绕组上输入脉冲的顺序，当脉冲顺序为AB-BC-CD-DA……时，ULN2803驱动芯片U4驱动步进电机Ⅰ3-1正向转动一个固定的角度从而带动支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅱ4-3向一侧打开，步进电机Ⅱ3-2正向转动固定的角度带动支撑杆Ⅲ4-2和支撑杆Ⅳ4-4向另一侧打开，从而撑起遮雨棚5实现衣物遮挡的功能，LoRa通信模块10将采集到的相关数据发送到附近的LoRa基站，由LoRa基站将数据上传并最终发送给社区管理员的终端，实现提示功能。同理当光敏传感模块13的检测值大于所设定的光照阈值即判定天气转晴时，电机驱动模块11的两个ULN2803驱动芯片分别控制驱动脉冲顺序为AB-DA-CD-BC-AB…，步进电机Ⅰ3-1反向转动一个固定的角度带动支撑杆Ⅰ4-1和支撑杆Ⅱ4-3向内侧转动，步进电机Ⅱ3-2反向转动固定的角度带动支撑杆Ⅲ4-2和支撑杆Ⅳ4-4向内侧转动以收起遮雨棚5使衣物接收阳光照射。
实施例3：本装置可根据需要设置在公共区域以满足人们的晾晒需求，对于晾晒平台6的形式可以设置为一平板状，适合晾晒食品如青菜等，衣物或者被褥等也可平铺在其上进行晾晒，平板上可设置成镂空状，在上面设置多个钩子，用于挂设衣架方便晾晒更多衣物，晾晒平台6还可设置为单根的晾衣杆或者多根的晾衣杆，还可以在主体支架7之间设置多个上下排列的晾晒平台。当晾晒的对象对于时长和光照有要求时，可以结合光敏传感模块13和STM32F103单片机模块9进行相应的设置以更好的适用晾晒要求，本装置还可改变晾晒平台以及遮雨棚形状以适用于各种工业上的晾晒需求。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：包括传感装置(1)、控制箱(2)、步进电机(3)、雨篷支架(4)、遮雨棚(5)、晾晒平台(6)和主体支架(7)；
所述晾晒平台(6)固定在主体支架(7)上，遮雨棚(5)通过雨篷支架(4)固定在主体支架(7)上且位于晾晒平台(6)的上方，雨篷支架(4)上固定有步进电机(3)用于控制其运动进而带动遮雨棚(5)的开合，所述传感装置(1)固定在主体支架(7)的顶端，所述控制箱(2)固定在主体支架(7)上；
所述主体支架(7)包括两根竖直的支撑柱，所述雨篷支架(4)包括支撑杆Ⅰ(4-1)、支撑杆Ⅱ(4-2)、支撑杆Ⅲ(4-3)和支撑杆Ⅳ(4-4)，支撑杆Ⅰ(4-1)和支撑杆Ⅱ(4-2)的底部固定在其中一根支撑柱上并以其为中心呈对称分布，支撑杆Ⅲ(4-3)和支撑杆Ⅳ(4-4)的底部固定在另一根支撑柱上并以其为中心呈对称分布，支撑杆Ⅰ(4-1)和支撑杆Ⅲ(4-3)的上端通过连接杆相连，支撑杆Ⅱ(4-2)和支撑杆Ⅳ(4-4)之间也通过连接杆相连；所述步进电机(3)包括步进电机Ⅰ(3-1)和步进电机Ⅱ(3-2)，支撑杆Ⅰ(4-1)的底部固定在步进电机Ⅰ(3-1)的输出转轴上，支撑杆Ⅳ(4-4)的底部固定在步进电机Ⅱ(3-2)的输出转轴上，步进电机Ⅰ(3-1)和步进电机Ⅱ(3-2)相对设置，分别固定在主体支架(7)的支撑柱的两侧；所述遮雨棚(5)的四个角落分别固定在支撑杆Ⅰ(4-1)、支撑杆Ⅱ(4-2)、支撑杆Ⅲ(4-3)和支撑杆Ⅳ(4-4)的顶部；
所述控制箱(2)内固定有控制电路板(14)和蓄电池(15)，其中控制电路板(14)包括STM32单片机模块(9)、LoRa通信模块(10)、电机驱动模块(11)和降压稳压模块(12)，所述传感装置(1)包括雨滴传感模块(8)和光敏传感模块(13)；其中STM32单片机模块(9)和LoRa通信模块(10)通过串口方式连接进行数据的交换和传输，STM32单片机模块(9)通过I/O口分别和电机驱动模块(11)、雨滴传感模块(8)、光敏传感模块(13)连接，降压稳压模块(12)连接蓄电池(15)的正负极，并将引出的3.3V的电源正负极作为前述各模块的电源回路。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：所述晾晒平台(6)的两端分别固定在主体支架(7)的两根支撑柱上，晾晒平台(6)可沿支撑柱上下设置多个，晾晒平台(6)由多根晾衣杆间隔排列组成。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：所述STM32单片机模块(9)包括STM32F103单片机U1、跳线端子J1、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、晶振Y1、晶振Y2、开关S1；其中，电阻R6的一端接电源正极，电阻C6的另一端接电阻R7的一端并与跳线端子J1的1号端口相连；跳线端子J1的2号端口接地，电阻R7的另一端接STM32F103单片机U1的44号引脚；电容C6、电容C7、电容C8、电容C9的一端并联并接地；电容C6的另一端接STM32F103单片机U1的3号引脚，电容C7的另一端接STM32F103单片机U1的4号引脚，电容C8的另一端接STM32F103单片机U1的5号引脚，电容C9的另一端接STM32F103单片机U1的6号引脚；晶振Y1的两端分别与电容C6、电容C7的另一端相连，晶振Y2、电阻R8的两端分别与电容C8、电容C9的另一端相连；电阻R9一端与电源正极相连，另一端接开关S1的一端、电容C10的一端和STM32F103单片机U1的7号引脚；开关S1的另一端接电容C10的另一端并接地；电阻R10的一端接STM32F103单片机的20号引脚，另一端接地。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：所述降压稳压模块(12)包括LM317T稳压芯片U2、滑动变阻器R11、电阻R12、电容C11、电容C12；其中，电容C11的一端接LM317T稳压芯片U2的3号引脚，电容C11的另一端接滑动变阻器R11的一端和电容C12的一端并接地；电容C12与滑动变阻器R11串联后再与电阻R12并联，并联后的两端分别接LM317T稳压芯片U2的1号引脚和2号引脚。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：所述LoRa通信模块(10)包括ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3、电感L1、电容C3、电容C4、电容C5、LoRa天线接口J2；其中，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的14号引脚接STM32F103单片机的15号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的15号引脚接STM32F103单片机的16号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的16号引脚接STM32F103单片机的17号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的17号引脚接STM32F103单片机的14号引脚，ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的18号引脚接STM32F103单片机的13号引脚，电容C5的一端接ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的13号引脚和电感L1的一端；电容C5的另一端接ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的12号引脚并接地，电感L1的另一端接电源正极；ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的21号引脚接电容C3的一端，电容C3的另一端分别接电容C4的一端和LoRa天线接口J2的1号端口，电容C4的另一端和LoRa天线接口J2的2号端口接地；ZM470SX-M无线扩频LoRa通信模块U3的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、11号引脚、19号引脚、20号引脚、22号引脚同时接地。
6.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：所述电机驱动模块(11)包括ULN2803驱动芯片U4和ULN2803驱动芯片U5，两者结构相同，分别驱动步进电机Ⅰ(3-1)和步进电机Ⅱ(3-2)，步进电机Ⅰ(3-1)和步进电机Ⅱ(3-2)分别采用20BY-0型四相步进电机M1和20BY-0型四相步进电机M2，两者结构相同；
其中，所述ULN2803驱动芯片U4的1号引脚接STM32F103单片机的25号引脚，ULN2803驱动芯片U4的2号引脚接STM32F103单片机的26号引脚，ULN2803驱动芯片U4的3号引脚接STM32F103单片机的27号引脚，ULN2803驱动芯片U4的4号引脚接STM32F103单片机的28号引脚，ULN2803驱动芯片U4的8号引脚接地，ULN2803驱动芯片U4的13号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的D相引脚，ULN2803驱动芯片U4的14号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的C相引脚，ULN2803驱动芯片U4的15号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的B相引脚，ULN2803驱动芯片U4的16号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的A相引脚，ULN2803驱动芯片U4的17号引脚接20BY-0型四相步进电机M1的2号引脚，20BY-0型四相步进电机M1的1号引脚接电源正极；
其中，所述ULN2803驱动芯片U5的1号引脚接STM32F103单片机的39号引脚，ULN2803驱动芯片U5的2号引脚接STM32F103单片机的40号引脚，ULN2803驱动芯片U5的3号引脚接STM32F103单片机的41号引脚，ULN2803驱动芯片U5的4号引脚接STM32F103单片机的42号引脚，ULN2803驱动芯片U5的8号引脚接地，ULN2803驱动芯片U5的13号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的D相引脚，ULN2803驱动芯片U5的14号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的C相引脚，ULN2803驱动芯片U5的15号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的B相引脚，ULN2803驱动芯片U5的16号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的A相引脚，ULN2803驱动芯片U5的17号引脚接20BY-0型四相步进电机M2的2号引脚，20BY-0型四相步进电机M1的1号引脚接电源正极。
7.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：所述雨滴传感模块(8)包括宽电压LM393比较器U7、发光二极管D1、发光二极管D2、电容C1、电容C2、雨滴传感器S1、电阻R1、滑动变阻器R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、插头J3；其中，宽电压LM393比较器U7的1号引脚分别接电阻R5的一端和插头J3的4号引脚，电阻R5另一端接发光二极管D2的负极，发光二极管D2的正极、发光二极管D1的正极、电阻R4、电阻R3、滑动变阻器R2、电容C1的一端同时接电源正极，宽电压LM393比较器U7的8号引脚接电阻R4的另一端，发光二极管D1的负极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端与电容C1的另一端同时接地，宽电压LM393比较器U7的2号引脚接滑动变阻器R2的滑片，宽电压LM393比较器U7的3号引脚同时接电阻R3的另一端、雨滴传感器S1的一端、电容C2的一端和插头J3的3号引脚，宽电压LM393比较器U7的4号引脚同时接电容C2的另一端、雨滴传感器S1的另一端和滑动变阻器R2的另一端，插头J3的1号引脚接电源正极，2号引脚接地，插头J3的3号引脚接STM32F103单片机的33号引脚。
8.根据权利要求1所述的基于LoRa的智能晾晒嵌入式实时控制装置，其特征在于：所述光敏传感模块(13)包括宽电压LM393比较器U6、发光二极管D3、发光二极管D4、电容C13、电容C14、光敏电阻R18、电阻R13、滑动变阻器R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、插头J4；其中，宽电压LM393比较器U6的1号引脚接电阻R17的一端和插头J4的3号引脚，电阻R17另一端接发光二极管D4的负极，发光二极管D4的正极、发光二极管D3的正极、电阻R15、电阻R16、滑动变阻器R14、电容C13的一端同时接电源正极，宽电压LM393比较器U6的8号引脚接电阻R16的另一端，发光二极管D3的负极接电阻R13的一端，电阻R13的另一端与电容C13的另一端同时接地，宽电压LM393比较器U6的2号引脚接滑动变阻器R14的滑片，宽电压LM393比较器U6的3号引脚同时接电阻R15的另一端、光敏电阻R18的一端、电容C14的一端和插头J4的3号引脚，宽电压LM393比较器U6的4号引脚同时接电容C14的另一端、光敏电阻R18的另一端和滑动变阻器R14的另一端，插头J4的1号引脚接电源正极、2号引脚接地，插头J4的3号引脚接STM32F103单片机的34号引脚。
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