CN110670996B - 一种智能窗户 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能窗户，包括带动窗户开合的传动结构，以及根据指令控制传动结构启停的控制面板；传动结构安装在窗扇内，控制面板内设置有PWM调速开关、继电器和延时断开模块，控制面板是连接有风雨传感器、光感传感器和I/O智能终端模块，I/O智能终端模块实现定时开关、APP远程控制功能，风雨传感器、光感传感器分别实现风雨联动功能和光感联动功能。本发明的传动结构暗装在窗扇边框内，不破坏原本的装修美观；安装、检修方便；成本降低，施工工艺与普通窗户一样，避免了外置窗户机的二次安装，大幅度降低了设备及其安装的成本。
Description
技术领域
本发明属于智能家居技术领域，具体涉及一种智能窗户。
背景技术
目前市面上的智能窗户都是通过在普通的窗户上加装一个外置的电动开窗器从而来实现窗户的控制，用户通过无线遥控、面板或者手机APP等方式控制固定在窗户上的电动开窗器从而实现对窗户的控制。
存在的问题：(1)外置的电动开窗器体形尺寸较大，需走明线，与窗户一体感较差，对窗体需有一定的破坏，安装后影响窗体密封性，影响美观；(2)安装时需专业人员，安装过程复杂，维护检修麻烦；(3)开窗器成本较高，维护成本也较高，不易推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：
(1)主要解决目前市面上的智能窗户用外置开窗器造成的外观不美观、与窗户一体感较差，对窗体需有一定的破坏，影响窗体密封性，影响美观的问题。
(2)解决目前市面上的智能窗户用外置开窗器安装、检修不方便的问题。
(3)解决目前市面上智能窗户用外置窗户机开窗器价格较贵，维护成本较高的问题。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能窗户，采用的技术方案如下：
一种智能窗户，包括带动窗户开合的传动结构，以及根据指令控制传动结构启停的控制面板；
所述传动结构包括轴承杆和连接在轴承杆两端的第一换向转角器和第二换向转角器，所述第一换向转角器依次连接涡轮蜗杆减速箱和电机，所述第二换向转角器与窗框连接带动窗户开合，所述轴承杆、第一换向转角器和第二换向转角器暗装设置在窗扇内，所述涡轮蜗杆减速箱和电机设置在窗扇外；
在所述控制面板内还设置有PWM调速开关、继电器和延时断开模块，所述 PWM调速开关与电机连接，或者所述PWM调速开关经继电器和延时断开模块与电机连接；
所述控制面板连接有风雨传感器、光感传感器和I/O智能终端模块，所述I/O 智能终端模块实现APP远程控制功能，所述风雨传感器、光感传感器分别实现风雨联动功能和光感联动功能。
作为优选，所述第一换向转角器和第二换向转角器为90°换向转角器，对于平推窗，所述第一换向转角器和第二换向转角器固定设置在窗扇下边框内的两端。
作为优选，所述第一换向转角器的轴输入端与涡轮蜗杆减速箱的输出轴连接，所述第二换向转角器的输出端通过五金套件与窗框连接，所述电机通电转动带动涡轮蜗杆减速箱将电机减速输出的扭矩放大传输给第一换向转角器，所述第一换向转角器将力传导给轴承杆旋转，轴承杆带动第二换向转角器旋转，将力变向传输给连接窗框的五金套件，带动窗扇的开合。
作为优选，所述涡轮蜗杆减速箱为带有自锁功能的涡轮蜗杆减速箱。
作为优选，所述风雨传感器、光感传感器和I/O智能终端模块均通过控制面板上的U/D端口与控制面板连接；所述风雨传感器被雨水或大风触发，通过连接在控制面板上的U/D端口输入下拉低电平信号，触发关窗指令，窗户自动关闭；所述光感传感器识别光线变化，向控制面板发送指令，夜晚自动关窗，早晨自动开窗；所述I/O智能终端模块与智能终端远程连接，实现APP对窗户的远程控制功能。
作为优选，在所述APP内设定窗户定时开关，可实现在每天的某一时段自动开窗N分钟透气的功能。
作为优选，所述延时断开模块可设定时间范围为0-60秒。
作为优选，如窗户开合完毕的行程时间为5秒钟，则可在延时断开模块内设置时间长度为0-5秒，用户在执行开合智能窗户的指令后，控制面板向继电器输出24V电源，通电后继电器吸合，向延时断开模块供电，延时模块开始工作向电机输出电源，电机工作，在延时模块供电0-5秒后，窗户开合行程结束，延时模块断开电源，电机停止工作。
作为优选，暗装设置有传动结构的窗扇内设置有检修口。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的传动结构暗装在窗扇边框内，电机安装在窗扇外侧，一体感较好，在达到智能控制窗户的同时，不破坏原本的装修美观。
(2)安装、检修方便，安装窗户时，施工工艺与普通窗户一样，在有智能控制需求的情况下，只需将电机插接固定在窗扇边框预留安装口上接线通电即可，暗装在窗扇内的传动结构也预留了检修口，通过螺丝拧下来即可，后期维护检修十分方便。
(3)本发明的传动结构与窗户融为一体，以普通窗户的价格出售，成本降低，施工工艺与普通窗户一样，避免了外置窗户机的二次安装，大幅度降低了设备及其安装的成本。
附图说明
图1是智能窗户传动结构俯视剖面图；
图2是智能窗户传动结构力传导示意图；
图3是智能窗户控制系统电路原理图；
图4是智能窗户I/O智能终端模块的原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1-3所示，本发明的智能窗户，主要包括机械结构部分和控制部分，具体的机械结构为带动窗户开合的传动结构，控制部分为根据指令控制传动结构启停的控制面板A。
机械结构部分：传动结构包括轴承杆1和连接在轴承杆1两端的第一换向转角器2和第二换向转角器3，第一换向转角器2依次连接有涡轮蜗杆减速箱4和电机5，第二换向转角器3通过五金套件8与窗框6连接带动窗户开合，轴承杆 1、第一换向转角器2和第二换向转角器3暗装设置在窗扇7内，涡轮蜗杆减速箱4和电机5设置在窗扇7外。
第一换向转角器2和第二换向转角器3为90°换向转角器，第一换向转角器2和第二换向转角器3固定设置在窗扇7下边框内的两端。第一换向转角器2 的轴输入端与涡轮蜗杆减速箱4的输出轴连接，第二换向转角器3的输出端通过五金套件8与窗框6连接，电机5通电转动带动涡轮蜗杆减速箱4将电机5减速输出的扭矩放大传输给第一换向转角器2，第一换向转角器2将力传导给轴承杆 1旋转，轴承杆1带动第二换向转角器3旋转，将力变向传输给连接窗框6的五金套件8，带动窗扇7的开合。
本发明的涡轮蜗杆减速箱4是具有变速力矩放大自锁功能的涡轮蜗杆减速箱4。在窗户关闭后涡轮蜗杆减速箱4的自锁功能避免了人为在外面打开家中窗户的情况，同时电机5断电后涡轮蜗杆减速箱4仍然具有自锁功能。暗装设置有传动结构的窗扇7内设置有检修口，通过螺丝拧下来即可，后期维护检修十分方便。
以现有的常见的平推窗为例，说明本发明机械结构的工作过程和原理：智能平推窗将两个90°换向转角器通过轴承杆1连接，轴承杆1及两个90°换向转角器暗装在窗扇7的边框内，轴承杆1具有一定长度，两个90°换向转角器具有一定距离固定在窗扇7下边框内的两端(根据不同的窗户类型换向转角器的位置可能有所不同)，其中一个90°换向转角器的轴输入端接涡轮蜗杆减速箱4和电机5，另一个90°换向转角器的输出端接在五金套件8上，电机5通电转动带动其连接的涡轮蜗杆减速箱4将电机5减速输出的扭矩放大再传输给90°换向转角器，通过90°换向转角器将力传导给轴承杆1旋转，轴承杆1带动另一90°换向转角器旋转，将力变向传输给连接窗框6的定制五金套件8，带动窗扇7的开合，从而达到开窗关窗的效果。
控制部分：为了实现更方便、智能的控制，在控制面板A内还设置有PWM 调速开关9、继电器10和延时断开模块11，PWM调速开关9与电机5连接，或者PWM调速开关9经继电器10和延时断开模块11与电机5连接；控制面板 A还可以连接有风雨传感器、光感传感器和I/O智能终端模块等设备，I/O智能终端模块实现定时开关、APP远程控制功能，风雨传感器、光感传感器分别实现风雨联动功能和光感联动功能。
控制面板A可以采用YC201-01D型号的单路86盒无线直流接收器，控制面板A设置有上行键、下行键和停止键，该型号的控制面板有无线遥控功能，配有相应的遥控器。
风雨传感器和光感传感器采用现有技术的产品，例如风雨传感器可采用SE002型号的有线风雨传感或者其他现有的风雨传感器，例如本发明采用的光感传感器为现有的光敏电阻传感器模块，实现光线亮度检测，采用灵敏型光敏电阻传感器和使用宽电压LM393比较器，DO数字开关量输出(0和1)和AO模拟电压输出，配可调电位器可调节检测光线亮度。光敏电阻模块对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等。模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平；DO输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变；DO输出端可以直接驱动本店继电器模块，由此可以组成一个光控开关。模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得环境光强更精准的数值。
I/O智能终端模块为485总线输入输出模块，包括嵌入式单片机STM32F、变压器、继电器、稳压器等模块，I/O智能终端模块的输出端接控制面板的U/D 接口，主要实现智能窗户的定时开关、APP远程控制功能。
继电器10和延时断开模块11加装在智能控制面板A的底盒内，延时断开模块可采用NE555延时电路，延时断开模块11内可设定时间范围为0-60秒，如窗户开合完毕的行程时间为5秒钟，则可在延时断开模块11内设置时间长度为0-5秒，用户在执行开合智能窗户的指令后，控制面板A向继电器10输出24V 电源，利用磁铁N极可以吸小铁钉，S极也可吸小铁钉的原理，所以正负极方向无影响，通电后继电器10吸合，向延时断开模块11供电，延时断开模块11开始工作向智能窗户的电机5输出电源，电机5工作，在延时模块供电0-5秒后，窗户开合行程结束，延时模块断开电源，电机5停止工作，这个逻辑避免了窗户达到行程限位后，电机5处于堵转状态的情况，保护了电机5，延长了使用寿命，且节能。
本发明的风雨传感器、光感传感器和I/O智能终端模块等均通过控制面板A 上的U/D端口(即up/down端口)与控制面板A连接；风雨传感器被雨水或大风触发，通过连接在控制面板A上的U/D端口输入下拉低电平信号，触发关窗指令，窗户自动关闭；光感传感器识别光线变化，向控制面板A发送指令，夜晚自动关窗，早晨自动开窗；I/O智能终端模块与智能终端远程连接，实现APP 对窗户的远程控制功能。也可在APP内设定窗户定时开关，可实现在每天的某一时段自动开窗N分钟透气的功能。
本发明整体的工作过程：以智能平推窗为例，用户在通过无线遥控、控制面板A或APP向智能平推窗给出开窗指令，控制面板A向继电器10输送24V电源，继电器10吸合后向延时断开模块11输出电源，延时断开模块11通电后，向固定在窗扇7上的电机5进行计时供电，电机5通电工作，通过暗装在窗扇7 内的传动结构带动固定在窗框6上的推拉杆滑动，带动窗户开合，假设窗户开合行程完成时间为5秒，设定延时模块供电时长为0-5秒，延时断开模块11向电机5供电5秒后，断开电源，电机5停止工作，窗户打开完毕。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种智能窗户，其特征在于：包括带动窗户开合的传动结构，以及根据指令控制传动结构启停的控制面板；
所述传动结构包括轴承杆和连接在轴承杆两端的第一换向转角器和第二换向转角器，所述第一换向转角器依次连接涡轮蜗杆减速箱和电机，所述第二换向转角器与窗框连接带动窗户开合，所述轴承杆、第一换向转角器和第二换向转角器暗装设置在窗扇内，所述涡轮蜗杆减速箱和电机设置在窗扇外，所述涡轮蜗杆减速箱是具有变速力矩放大自锁功能的涡轮蜗杆减速箱；
所述第一换向转角器和第二换向转角器为90°换向转角器，对于平推窗，所述第一换向转角器和第二换向转角器固定设置在窗扇下边框内的两端；所述第一换向转角器的轴输入端与涡轮蜗杆减速箱的输出轴连接，所述第二换向转角器的输出端通过五金套件与窗框连接，所述电机通电转动带动涡轮蜗杆减速箱将电机减速输出的扭矩放大传输给第一换向转角器，所述第一换向转角器将力传导给轴承杆旋转，轴承杆带动第二换向转角器旋转，将力变向传输给连接窗框的五金套件，带动窗扇的开合；
在所述控制面板内还设置有PWM调速开关、继电器和延时断开模块，所述PWM调速开关与电机连接，或者所述PWM调速开关经继电器和延时断开模块与电机连接；继电器和延时断开模块加装在智能控制面板的底盒内；所述延时断开模块可设定时间范围为0-60秒；如窗户开合完毕的行程时间为5秒钟，则可在延时断开模块内设置时间长度为0-5秒，用户在执行开合智能窗户的指令后，控制面板向继电器输出24V电源，通电后继电器吸合，向延时断开模块供电，延时模块开始工作向电机输出电源，电机工作，在延时模块供电0-5秒后，窗户开合行程结束，延时模块断开电源，电机停止工作；
所述控制面板连接有风雨传感器、光感传感器和I/O智能终端模块，所述I/O智能终端模块实现APP远程控制功能，所述风雨传感器、光感传感器分别实现风雨联动功能和光感联动功能，在所述APP内设定窗户定时开关，可实现在每天的某一时段自动开窗N分钟透气的功能；I/O智能终端模块为485总线输入输出模块，包括嵌入式单片机STM32F、变压器、继电器和稳压器，I/O智能终端模块的输出端接控制面板的U/D接口，实现智能窗户的定时开关、APP远程控制功能。
2.根据权利要求1所述的智能窗户，其特征在于：所述风雨传感器、光感传感器和I/O智能终端模块均通过控制面板上的U/D端口与控制面板连接；所述风雨传感器被雨水或大风触发，通过连接在控制面板上的U/D端口输入下拉低电平信号，触发关窗指令，窗户自动关闭；所述光感传感器识别光线变化，向控制面板发送指令，夜晚自动关窗，早晨自动开窗；所述I/O智能终端模块与智能终端远程连接，实现APP对窗户的远程控制功能。
3.根据权利要求1所述的智能窗户，其特征在于：暗装设置有传动结构的窗扇内设置有检修口。
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