CN206816048U - 智能偏振窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑物门窗领域，提供了一种智能偏振窗，包括安装有偏振玻璃的窗户本体，电机和智能控制装置，其中，智能控制装置包括主控器单片机、信号采集与转移模块和串口通信模块；主控器单片机接收信号采集与转移模块采集的信号，并根据信号给电机发出相应的操作指示；电机控制模块与主控器单片机的输入口连接，用于接收主控器单片机输出的指令，并根据该指令控制电机的旋转，以进一步控制窗户的开闭，和/或偏振玻璃的旋转；串口通信模块与主控单片机连接，用于主控单片机与信号采集与转移模块之间的数据发送与接收。该智能偏振窗可以自动调节室内的亮度，并且进入室内的光亮度均匀、柔和，还可以自动开关窗户。

Description

智能偏振窗

技术领域

本实用新型属于建筑物门窗领域，特别涉及一种智能偏振窗。

背景技术

近年来，随着高科技和信息技术的发展，智能机器走进了智能住宅，住宅智能化已然成为人类住宅一场新的革命。现代家居正在以家居智能化带来的多元信息和安全、舒适、便捷的生活环境作为新的目标和追求。然而，由于目前广大家庭的窗户在智能控制方面的不足，小孩在室内玩耍时爬上窗台酿成惨剧的情况时有发生，小偷通过开着的窗户入室盗窃案件业屡见不鲜，对人们的生命财产安全造成极大损失。同时，愈演愈烈的雾霾天气造成的空气污染、室外高温或者下雨天时如果开着窗户导致室内环境变差，这些都对保持良好的居家环境产生了不利影响。

智能家居控制系统的应用让人们能够享受到更安全、更舒适、更方便的生活，并且生活的环境更加符合环保要求。而现代家居中，窗户具有良好装饰、采光和阻挡灰尘的作用，是建筑必不可少的组成部分。智能窗户控制系统的设计思想也就在这种形势下应运而生。

目前，对窗户的透光和挡光普遍采用窗帘来调节，然而，使用窗帘调节难以根据实际需要连续的调节光亮，而且窗帘需要清洗，由于窗帘一般较为厚重，增加了清洗的难度。

CN2224260Y的中国实用新型专利公开了一种偏振窗，其依靠两块偏光板的相对旋转来完成对室内光线的调整，提供了一种很好的控制进入室内的光线的想法和理念；然而，其采用的机械控制方法使用不便，难以进行远程和自动控制。CN100999977A公开了“偏振窗帘”，其也是利用光的偏振物理原理来实现对光的调节的，然而，其也是采用机械控制的方法，难以远程和自动控制。

近年来，随着高科技和信息技术的发展，智能化是近年来越来越被重视的全新理念，在新房的装修方面，如何使电动窗户更加智能化、人性化、成为设计智能窗的人员必须思考的问题。虽然市场上有各种防盗窗、智能窗，各种功能不断涌现，但是目前绝大多数智能窗仍然具有很多缺点：

(1)对光线亮度调节不灵敏，甚至没有；

(2)只能给出报警(例如，发出报警声)，不能有效的处理各种具体的情况，存在功能单一、价格贵的问题。

因此，现有技术中急需一种可以保障人们的生命财产安全、操作简单、智能化程度高的智能偏振窗。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种智能偏振窗。

本实用新型提供了一种能偏振窗，包括安装有偏振玻璃的窗户本体，电机和智能控制装置，其中，所述智能控制装置包括主控器单片机、信号采集与转移模块和串口通信模块；

所述主控器单片机接收所述信号采集与转移模块采集的信号，并根据所述信号给所述电机发出相应的操作指示；

所述电机控制模块与所述主控器单片机的输入口连接，用于接收所述主控器单片机输出的指令，并根据该指令控制所述电机的旋转，以进一步控制窗户的开闭，和/或偏振玻璃的旋转；

所述串口通信模块与所述主控单片机连接，用于所述主控单片机与所述信号采集与转移模块之间的数据发送与接收。

优选地，所述信号采集与转移模块包括光传感器、红外传感器、PM2.5传感器、红外遥控模块、温湿度传感器、电机控制模块和显示模块中的至少一个；其中，

所述光传感器、红外传感器、PM2.5传感器、红外遥控模块、温湿度传感器的输出端均与所述主控器单片机的输入口连接，从而将采集到的信息传送给所述主控器单片机；

所述智能控制装置还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述主控器单片机的输出端口连接，用于显示所述主控器单片机接收到和处理后的各种信息。

优选地，所述窗户本体镶嵌在墙体中，所述窗户本体包括窗框、窗扇和支架；

所述窗框与墙体中预留的窗户安装孔相匹配，并固定在墙体的窗户安装孔中；

所述窗扇的一个侧边与所述窗框的一个相应的侧边以可旋转的方式连接；

所述偏振玻璃包括外玻璃和内玻璃两块偏振玻璃，所述外玻璃固定安装在所述窗扇中；

所述支架固定安装在所述窗扇上，所述支架为十字形，十字的交叉点位于所述窗扇的中心，所述支架的十字的中心设置有内玻璃转动用轮，所述内玻璃转动用轮的固定轴固定在所述支架上，所述内玻璃转动用轮的可转动部分固定连接在所述内玻璃上。

优选地，所述内玻璃的边缘套设在窗槽内；

在所述窗扇与所述窗框连接的侧边上还固定有窗扇转动用轮，所述窗扇转动用轮与所述电机相连；

所述电机为步进电机，所述电机与所述主控器单片机相连，并接受所述主控器单片机的控制。

优选地，所述窗扇转动用轮和所述内玻璃转动用轮与所述电机之间通过齿啮合或者链条传动的方式连接；或者，

所述窗扇转动用轮和所述内玻璃转动用轮与所述电机之间通过皮带传动的方式连接。

优选地，所述窗扇转动用轮和所述内玻璃转动用轮的直径均大于所述电机的轮的直径。

优选地，所述外玻璃为与所述窗扇相匹配的方形，所述内玻璃为圆形。

优选地，所述内玻璃的直径与所述窗扇的短边的边长相等。

优选地，所述内玻璃和所述外玻璃均为圆形，且所述内玻璃和所述外玻璃的直径均与所述窗扇的短边的边长相等。

优选地，所述智能控制装置还包括控制器，所述控制器上设置有智能控制系统开关和用于控制所述电机的控制按键。

本实用新型提供的智能偏振窗可以自动调节室内的亮度，并且进入室内的光亮度均匀、柔和，还可以根据空气污染情况和红外报警情况自动开关窗户，从而有利于保持室内空气质量和降低安全风险。

本实用新型的其他特征和优点将在如下的具体实施方式部分详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的一个具体实施方式提供的智能偏振窗的窗户本体的结构示意图。

图2为本实用新型的一个具体实施方式提供的智能偏振窗的智能控制系统的结构示意图。

其中，图中的附图标记说明如下：

1窗框 2窗扇 3窗槽 4支架 5电机

6内玻璃转动用轮 11外玻璃 12内玻璃 21-窗扇转动用轮

100-主控器单片机 101-光传感器 102-红外传感器

103-PM2.5传感器 104-红外遥控模块 105-温湿度传感器

106-电机控制模块 107-串口通信模块 108-显示模块

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实用新型的一个优选实施例提供了一种智能偏振窗，包括窗户本体、偏振玻璃和智能控制装置。

窗户本体镶嵌在墙体中，用来固定安装偏振玻璃。如图1所示，窗户本体包括窗框1、窗扇2和支架4。

窗框1与墙体中预留的窗户安装孔相匹配，并固定在墙体的窗户安装孔中。窗扇2用于固定安装偏振玻璃的外玻璃11。窗扇2的一个侧边(图1中为左侧边)与窗框1的一个相应的侧边(图1中为左侧边)以可旋转的方式连接(例如，铰接)。

窗扇2的形状大小与窗框1相适应，使得当窗扇2完全关闭时，可以很好的密封窗户。

在窗扇2与窗框1连接的侧边(图1中为左侧边)上还固定有窗扇转动用轮21，窗扇转动用轮21与电机5相连，从而可以利用电机5控制窗扇2相对窗框1发生转动，以打开或者关闭窗户。

支架4固定安装在窗扇2上。支架4可以为十字形，十字的交叉点位于窗扇2的中心。支架4的十字的中心设置有内玻璃转动用轮6。内玻璃转动用轮6的固定轴(在内玻璃转动用轮6转动时不会同时转动)固定在支架4上，内玻璃转动用轮6的可转动部分固定连接在内玻璃12上。

为了对内玻璃2进行较好的保护，以及避免内玻璃2划伤人或者其他物件，还可以设置窗槽3。内玻璃2的边缘套设在窗槽3内。可以采用橡胶材质的窗槽3。

窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6可以通过齿啮合或者链条传动的方式获得电机5的动力输出。例如，窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6均可以为齿轮，相应地，电机5的轮也为齿轮，从而可以直接通过齿啮合或者链条传动的方式互相连接起来，使得窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6获得电机5的动力输出。

窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6还可以通过皮带传动的方式获得电机5的动力输出。例如，窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6均为平面轮(轮的表面为平面，或者具有围绕轮的圆周方向的多个凹槽)，相应地，电机5的轮也为平面轮(轮的表面为平面，或者具有与窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6相应的围绕轮的圆周方向的多个凹槽)，从而可以通过一条或者多条传动皮带将窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6与电机5连接起来，以获得电机5的动力输出。

为了更好地控制窗扇2的打开或关闭，以及内玻璃12的转动，可以通过将窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6的直径设置为均大于电机5的轮的直径，使得可以适当地将电机5传到窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6的转速降低，从而降低窗扇2打开或者关闭的速度以及内玻璃12的转速。在另一种实施方式中，还可以在电机5和窗扇转动用轮21之间，以及电机5和内玻璃转动用轮6之间设置减速装置，从而降低电机5传到窗扇转动用轮21和内玻璃转动用轮6的转速。减速装置可以为本领域的任何常规设置，本实用新型对此不做具体限定。

电机5与智能控制装置中的主控器单片机100相连，并接受主控器单片机100的控制。电机5优选为步进电机，从而可以更好地接受主控器单片机100的控制，也有利于更加精细地调节内玻璃12与外玻璃11之间的偏振交错角度。电机5可以固定安装在窗扇2上不影响内玻璃12的转动的位置处。在本实用新型的一种具体实施方式中，电机5可以设置两个，其中一个电机与窗扇转动用轮21连接，用以控制窗户的打开和关闭，另一个与内玻璃转动用轮6连接，用以控制内玻璃12的旋转。

偏振玻璃包括外玻璃11和内玻璃12两块偏振玻璃。其中，外玻璃11固定安装在窗扇2中。外玻璃11具有与窗扇2相匹配的形状。在本实用新型的一种具体实施方式中，外玻璃11为与窗扇2相匹配的方形，这样可以尽可能多的使室外的光进入室内，使得室外光线不太好的时候可以使室内获得更充分的光照。

为了取得更好的调节光强度的效果，同时便于旋转内玻璃12以调节内玻璃12和外玻璃11之间的偏振交错角度，内玻璃12为圆形。

在本实用新型的一种具体实施方式中，内玻璃12为圆形，且内玻璃12的直径与窗扇2的短边的边长相等，以便可以尽量多的使得内玻璃12和外玻璃11之间的重合面积更大，从而使得接受外玻璃11和内玻璃12偏振调节的光更多，以更精确的调节进入室内的光量，使得进入室内的光尽可能的均匀、柔和；同时，也可以在室外光线不是太强烈时，与使用圆形的外玻璃11相比，可以使得更多的光进入室内。

在本实用新型的另一种具体实施方式中，内玻璃12和外玻璃11均为圆形，且内玻璃12和外玻璃11的直径均与窗扇2的短边的边长相等，这样可以使得内玻璃12和外玻璃11完全重合，从而使得所有光均能接受外玻璃11和内玻璃12的偏振调节，以使得进入室内的光更加均匀、柔和。

智能控制装置包括主控器单片机100、信号采集与转移模块和串口通信模块107。

主控器单片机100是整个智能控制装置的主处理器，是整个智能控制装置的核心部分。主控器单片机100接收信号采集与转移模块采集的信号，并将信号存储在其内部。主控器单片机100根据预先编写好的主程序对从信号采集与转移模块得到的信号进行分析和处理，并作出相应的判断，必要时给电机5发出相应的操作指示。主控器单片机100可选用AT89C52单片机，它有自身存储功能，使用简单，利用便捷。

信号采集和转移模块包括：光传感器101、红外传感器102、PM2.5传感器103、红外遥控模块104、温湿度传感器105和电机控制模块106中的至少一个。

光传感器101的输出端与主控器单片机100的输入口连接。光传感器101安装在窗架14上，用于检测室内环境中的亮度。

在本实用新型中使用的光传感器可以采用光敏电阻传感器作为光电转换电路的核心器件。光敏电阻传感器在3.3V-5V的电压下工作，以数字开关量(0，2)输出。光传感器101在环境光亮度达不到设定值时，输出高电平，当外界环境光亮度超过设定值时，输出低电平。光传感器101的尺寸可以为3.2cm*1.7cm。

红外报警传感器102的输出端与主控器单片机100的输入口连接。红外报警传感器102安装在窗架14上。红外报警传感器102可以通过检测人体发出的红外线来辨别是否有人靠近窗户(例如室内孩童爬上窗台或者室外有人非法接近窗口)，若检测到有人靠近，则将信号反馈到主控器单片机100，主控器单片机100指示发出警报。

PM2.5传感器103的输出端与主控器单片机100的输入口连接。PM2.5传感器103安装在窗架14上。PM2.5传感器103用来检测窗户周围空气中的粉尘浓度(即PM2.5值)，并将检测到的PM2.5数值输入主控器单片机100，由主控器单片机100分析处理后，根据主控器单片机100内部预设的值，发出指令以控制电机16的旋转，进一步控制窗户的开闭。

红外遥控模块104的输出端与主控器单片机100的输入口连接。红外遥控模块104安装在窗架14上，用于接收和发射遥控信号，并将遥控信号传递给主控器单片机100，再由主控器单片机100处理后发送控制指令以驱动电机16的旋转，从而调节窗户的开闭，和/或偏振玻璃的内玻璃22的旋转以控制进入室内的光量。

温、湿度传感器105的输出端与主控器单片机100的输入口连接。温、湿度传感器105安装在窗架14上，用于检测室内和室外的温度和湿度数据，并将数据输入主控器单片机100，根据与主控器单片机100内部预设的值相比较，由主控器单片机100分析处理后发出指令以控制电机16的旋转，进一步控制窗户的开闭。

电机控制模块106与主控器单片机100的输入口连接，用于接收主控器单片机100输出的指令，并根据该指令控制电机16的旋转，以进一步控制窗户的开闭，和/或偏振玻璃的内玻璃22的旋转。

串口通信模块107与主控单片机100连接。串口通信模块107用于主控单片机100与光传感器101，红外报警传感器102，PM2.5传感器103，红外遥控模块104，温、湿度传感器105和电机控制模块106之间的数据发送与接收。

在本实用新型的一种优选的具体实施方式中，上述智能控制装置还可以包括显示模块108。显示模块108的输入端与主控器单片机100的输出端口连接。显示模块108安装在窗架14上，用于显示主控器单片机100接收到和处理后的各种信息，例如室内和室外的光强度，室内和室外的PM2.5值，室内和室外的温度、湿度等。显示模块108可以为LCD液晶显示器。显示模块108作为整个智能控制系统装置的人机连接部分，使得整个智能控制系统更加人性化，实现了整个系统的人性化操作。

在本实用新型的一种优选的具体实施方式中，上述智能控制装置还可以包括控制器。该控制器上设置有智能控制系统开关和用于控制电机5的控制按键，通过关闭该控制器上的智能控制系统开关，可以关闭智能控制系统对智能偏振窗的控制，而直接通过控制按键控制电机5的工作，从而根据需要手动调节窗户的开闭，和/或偏振玻璃的内玻璃22的旋转。

本实用新型的优选实施例中采用的智能控制装置可以由如下三种控制模式：手动控制，时间控制和自动控制，从而实现半自动和全自动的多种控制方式，满足各种不同情况下的控制需求。

自动控制是完全根据主控器单片机内部预设的程序和参数，由主控器单片机100根据采集到的数据，发出相应的指令控制电机16的旋转，从而调节窗户的开闭，和/或偏振玻璃的内玻璃22的旋转以控制进入室内的光量。

手动控制是自动控制的必要补充，当遥控器失灵或者接收控制器部分的程序损坏或在特殊情况时，可以通过电机16的控制按钮直接调节控制电机16(可以采用步进电机)的旋转，从而调节窗户的开闭，和/或偏振玻璃的内玻璃22的旋转以控制进入室内的光量。控制器上有智能窗户开关，关闭时则和普通窗户一样，当开启时，才能发挥智能窗户的智能作用。

时间控制是利用主控器单片机100制作时钟，设定窗户打开与关闭的时间进而控制窗户打开与关闭，以及控制偏振玻璃的内玻璃22的旋转以控制进入室内的光量。

本实用新型的智能偏振窗可以取得如下的有益效果：

1、本窗户设计可以根据光线强弱，自动或手动改变光线的强弱，均匀的调整室内的亮度，使人感觉更加舒适。

2、相比于百叶窗，窗帘，可以减少光斑，明暗相错、光线分布不均匀的现象，使亮度趋于一致，更加适宜居住。特别对于暗室一类的对亮度要求非常高的场合更加适用。

3、防紫外线的功能：偏振玻璃作为偏光镜，可以过滤能量较高的紫外线，在遮阳的同时，还能挡住大部分的紫外线，从而防止其对人体皮肤、眼睛和免疫系统的危害。

4、有效的滤除眩光，排除和滤出光束中的散射光线，使光线能于正轨之透光轴投入眼睛视觉影响，使视野清晰自然。

5、可以检测PM2.5，当空气超标时可以自动关闭窗户，保持室内空气清新。

6、红外报警和自动关闭功能，降低了室内被盗率。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种智能偏振窗，包括安装有偏振玻璃的窗户本体，电机和智能控制装置，其中，所述智能控制装置包括主控器单片机、信号采集与转移模块和串口通信模块；

所述主控器单片机接收所述信号采集与转移模块采集的信号，并根据所述信号给所述电机发出相应的操作指示；

所述电机控制模块与所述主控器单片机的输入口连接，用于接收所述主控器单片机输出的指令，并根据该指令控制所述电机的旋转，以进一步控制窗户的开闭，和/或偏振玻璃的旋转；

所述串口通信模块与所述主控单片机连接，用于所述主控单片机与所述信号采集与转移模块之间的数据发送与接收。

2.根据权利要求1所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述信号采集与转移模块包括光传感器、红外传感器、PM2.5传感器、红外遥控模块、温湿度传感器、电机控制模块和显示模块中的至少一个；其中，

所述光传感器、红外传感器、PM2.5传感器、红外遥控模块、温湿度传感器的输出端均与所述主控器单片机的输入口连接，从而将采集到的信息传送给所述主控器单片机；

所述智能控制装置还包括显示模块，所述显示模块的输入端与所述主控器单片机的输出端口连接，用于显示所述主控器单片机接收到和处理后的各种信息。

3.根据权利要求1或2所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述窗户本体镶嵌在墙体中，所述窗户本体包括窗框、窗扇和支架；

所述窗框与墙体中预留的窗户安装孔相匹配，并固定在墙体的窗户安装孔中；

所述窗扇的一个侧边与所述窗框的一个相应的侧边以可旋转的方式连接；

所述偏振玻璃包括外玻璃和内玻璃两块偏振玻璃，所述外玻璃固定安装在所述窗扇中；

所述支架固定安装在所述窗扇上，所述支架为十字形，十字的交叉点位于所述窗扇的中心，所述支架的十字的中心设置有内玻璃转动用轮，所述内玻璃转动用轮的固定轴固定在所述支架上，所述内玻璃转动用轮的可转动部分固定连接在所述内玻璃上。

4.根据权利要求3所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述内玻璃的边缘套设在窗槽内；

在所述窗扇与所述窗框连接的侧边上还固定有窗扇转动用轮，所述窗扇转动用轮与所述电机相连；

所述电机为步进电机，所述电机与所述主控器单片机相连，并接受所述主控器单片机的控制。

5.根据权利要求4所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述窗扇转动用轮和所述内玻璃转动用轮与所述电机之间通过齿啮合或者链条传动的方式连接；或者，

所述窗扇转动用轮和所述内玻璃转动用轮与所述电机之间通过皮带传动的方式连接。

6.根据权利要求5所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述窗扇转动用轮和所述内玻璃转动用轮的直径均大于所述电机的轮的直径。

7.根据权利要求3所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述外玻璃为与所述窗扇相匹配的方形，所述内玻璃为圆形。

8.根据权利要求3所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述内玻璃的直径与所述窗扇的短边的边长相等。

9.根据权利要求3所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述内玻璃和所述外玻璃均为圆形，且所述内玻璃和所述外玻璃的直径均与所述窗扇的短边的边长相等。

10.根据权利要求3所述的智能偏振窗，其特征在于，

所述智能控制装置还包括控制器，所述控制器上设置有智能控制系统开关和用于控制所述电机的控制按键。