CN212103376U

CN212103376U - 一种晾衣架向阳控制系统

Info

Publication number: CN212103376U
Application number: CN202020429330.3U
Authority: CN
Inventors: 朱敏; 覃园芳; 冯建; 罗云生; 吴彬
Original assignee: Guangdong Communications Polytechnic
Current assignee: Guangdong Communications Polytechnic
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2030-03-27

Abstract

本实用新型公开了一种晾衣架向阳控制系统，包括支架模块、第一盒体和电路板，所述电路板包括控制模块、光照强度检测模块和电机模块，所述电机模块包括步进电机，所述光照强度检测模块包括第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件，所述支架模块包括底座、第一竖杆和晾衣杆，所述第一盒体开有矩形孔；所述晾衣杆与第一竖杆活动连接，所述第一竖杆与底座固定连接，所述步进电机安装在所述晾衣杆与第一竖杆活动连接处，所述第一盒体安装在晾衣杆中间位置，所述第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件安装在第一盒体内部两端。本实用新型实现了晾衣杆的向阳控制，增大了晾晒面积，提高了晾晒效率。本实用新型可以广泛应用于晾衣架技术领域。

Description

一种晾衣架向阳控制系统

技术领域

本实用新型涉及晾衣架技术领域，特别是涉及一种晾衣架向阳控制系统。

背景技术

晾衣架作为必不可少的家居生活用品，为人们晾晒衣物提供了莫大的便利，其中，落地式晾衣架由于具有可移动、可折叠收缩等特点，具有较高的使用率。

但是现有的这种落地式晾衣架在晾晒衣物时，需要人工间隔一段时间调整晾衣架与阳光光线的角度，从而使得衣物能够接受最大面积的阳光照射，进而提高晾晒效率，缩短晾晒时间，这种通过人工调整晾衣架与阳光光线角度的方式，操作相对繁琐。因此，产生的问题是：如何根据阳光光线的照射角度，调整晾衣架的向阳角度，提高衣物的光照照射面积，从而提高衣物晾晒的效率。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种晾衣架向阳控制系统。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种晾衣架向阳控制系统，包括：

包括支架模块、第一盒体和电路板，所述电路板包括控制模块、光照强度检测模块和电机模块，所述电机模块包括步进电机，所述光照强度检测模块包括第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件，所述支架模块包括底座、第一竖杆和晾衣杆，所述第一盒体开有矩形孔；

所述光照强度检测模块的输出端与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端与电机模块的输入端连接；

所述晾衣杆与第一竖杆活动连接，所述第一竖杆与底座固定连接，所述步进电机安装在所述晾衣杆与第一竖杆活动连接处，所述第一盒体安装在晾衣杆中间位置，所述第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件安装在第一盒体内部的两端。

进一步，还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块的输出端与控制模块的输入端连接。

进一步，还包括语音播报模块，所述语音播报模块的输入端与控制模块的输出端连接。

进一步，还包括电池电量检测模块，所述电池电量检测模块的输出端与控制模块的输入端连接。

进一步，还包括第一显示模块和第二显示模块，所述第一显示模块的输入端和第二显示模块的输入端均与控制模块的输出端连接。

进一步，还包括太阳能模块，所述太阳能模块包括太阳能板、锂电池、充电单元和升压单元。

进一步，所述语音播报模块包括语音单元、音频功放单元和扬声器。

进一步，所述步进电机为四相八拍步进电机。

进一步，第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件均为型号为BH1750的光照传感器。

进一步，所述第一显示模块和第二显示模块均为型号为LCD1602的液晶显示屏。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过光照强度检测模块检测晾衣杆两端的光照强度，进而根据光照强度调整步进电机的转动，从而带动晾衣杆转动，实现了晾衣杆的向阳控制，增大了晾晒面积，提高了晾晒效率。

附图说明

图1为本实用新型的电路板的模块框图；

图2为本实用新型的晾衣架结构示意图；

图3为本实用新型的控制模块的电路原理图；

图4为本实用新型的光照强度检测模块的电路原理图；

图5为本实用新型的电机模块的电路原理图；

图6为本实用新型的温湿度检测模块的电路原理图；

图7为本实用新型的第一显示模块的电路原理图；

图8为本实用新型的电池电量检测模块的电路原理图；

图9为本实用新型的第二显示模块的电路原理图；

图10为本实用新型的语音播报模块的电路原理图；

图11为本实用新型的太阳能供电模块的充电单元的电路原理图；

图12为本实用新型的太阳能供电模块的升压单元的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。

针对现有的落地式晾衣架无法实时获得最大晾晒面积的问题，本实用新型提出了一种晾衣架向阳控制系统，如图1和图2所示，该智能晾衣架系统主要包括支架模块、第一盒体4、第二盒体8和电路板，所述电路板包括光照强度检测模块、控制模块、电机模块、太阳能供电模块、温湿度检测模块、电池电量检测模块、语音播报模块、第一显示模块和第二显示模块；

如图1所示，所述光照强度检测模块的输出端、温湿度检测模块的输出端、电池电量检测模块的输出端均与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端分别与电机模块的输入端、第一显示模块的输入端、第二显示模块的输入端和语音播报模块的输入端连接；

所述太阳能供电模块的输出端分别与光照强度检测模块的输入端、控制模块的输入端、电机模块的输入端、第一显示显示模块的输入端、第二显示模块的输入端、语音播报模块的输入端、温湿度检测模块的输入端和电池电量检测模块的输入端连接。

如图2所示，所述支架模块包括晾衣杆1、第一竖杆2和底座3，所述晾衣杆1和第一竖杆2活动连接，所述第一竖杆2与底座3固定连接，所述底座3用于支撑第一竖杆2及晾衣架1；

所述晾衣架杆1中部位置安装有第一盒体4，所述光照强度检测模块包括第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件，所述第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件安装在第一盒体4内部的两端，所述第一盒体4上方开有矩形开口，从而利于阳光照射进第一盒体4内，相较于将第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件分别安装在晾衣架杆1 的两端，采用第一盒体4装第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件，能够有效提高光照强度检测的灵敏度和精度。

所述电机模块包括步进电机5，所述步进电机5安装在所述晾衣杆1和第一竖杆2活动连接处，所述步进电机5用于根据控制模块的控制信号带动晾衣杆1转动。

所示第一显示模块包括第一液晶显示屏6，所述液晶显示屏安装在第一竖杆2上、步进电机5下面，所述第一液晶显示屏用于显示环境中的温度和湿度。

所述太阳能供电模块包括太阳能板7，所述太阳能板7安装在第二盒体8上、第一液晶显示屏6下面，所述太阳能板7用于采集光能。

所述太阳能板7下面的第一竖杆2上安装有第二盒体8，所述第二盒体8用于包装电路板的其他电路模块，防止电路板的其他电路模块裸露在空气中，起到减缓电路板老化速度的作用，所述电路板的其他电路模块是指步进电机5、第一液晶显示屏6、太阳能板7以及第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件之外的电路。

其中，控制模块，用于触发控制信号控制电机模块、语音播报模块、第一显示模块第二显示模块。如图3所示，所述控制模块由单片机U1和单片机外围电路组成。其中单片机U1 可选用型号为STM32F103RCT6的单片机。单片机U1的外围电路可包括图3所示的第一晶振电路、第二晶振电路和复位电路，所述第一晶振电路包括第一晶振Y1、第二电容C2和第三电容C3，所述第一晶振电路用于为单片机U1提供8MHz的外部高速时钟；所述第二晶振电路包括第二晶振Y2、第三十九电容C39和第四十电容C40，所述第二晶振电路用于为单片机U1提供32.768KHz的低速外部时钟源；所述复位电路包括第一按键SW1、第二十电阻R20 和第三十一电容C31，所述复位电路的输出端与单片机U1的复位引脚连接。

光照强度检测模块，用于检测晾衣杆两端的光照强度。本实用新型的光照检测模块包括第一光照检测元件和第二光照检测元件，所述第一光照检测元件和第二光照检测元件分别安装于第一盒体4内部的两端，而所述第一盒体4安装在晾衣杆1的中间位置，第一光照检测元件和第二光照检测元件能够检测其自身所在位置的光线强度，如果晾衣杆1此刻是垂直于阳光光线，则第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件检测到的光线强度应当大小相等，否则，第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件检测到的光照强度应当不等。所述第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件可选用光强传感器等能够检测光线强度的元器件，如图4所示，本实施例中，第一光照检测元件和第二光照检测元件均选用型号为 BH1750的光强传感器。所述BH1750的光强传感器具有优良的光谱灵敏度特性，其内部做过线性处理，能够将输入的光照信号转换电压信号，输入的光照信号与输出的电压信号一一对应，输入的光照信号的强度越大，输出的电压信号就越大。

电机模块，用于根据控制模块的控制信号带动晾衣杆1转动。电机模块包括步进电机5，所述步进电机5安装在所述晾衣杆1和第一竖杆2活动连接处，通过步进电机5带动晾衣杆 1转动，从而使得晾衣杆1转到与太阳光线垂直的位置，最终达到了增大了晾晒面积的目的。如图5所示，所述步进电机5可选用四相八拍步进电机，所述四相八拍步进电机能够根据控制模块输出的脉冲信号来控制电机自身转动的角度，具体地，一个脉冲信号可以使得四相八拍步进电机转动0.9°，另外，可通过改变输出的脉冲信号的频率来改变四相八拍步进电机转动的速度。

当光照强度检测模块检测检测到晾衣杆1两端的光照强度不一致时，控制模块便会输出脉冲信号到电机模块，电机模块中的四相八拍步进电机根据接收到的脉冲信号进行转动，从而带动晾衣杆1转动。当光照强度检测模块检测到晾衣架两侧的光照强度一致时，此时，晾衣杆垂直于阳光光线，控制模块停止向电机模块输出脉冲信号。

温湿度检测模块，用于检测环境的温度和湿度。如图6所示，温湿度检测模块采用型号为DHT11的温湿度传感器，DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器，可同时检测空气中的温度和湿度，温湿度传感器DHT11测量的空气湿度范围为[20％，90％]RH，测量的温度范围为[0，50]℃。

第一显示模块，用于显示温湿度检测模块检测到的环境中的温度和湿度。如图7所示，所述第一显示模块采用型号为LCD1602的液晶显示屏，所述LCD1602的液晶显示屏具有16*2 (可显示2行，每行16个字符)个字符液晶模块，因此，可以显示的内容为16*2个字符。控制模块接收温湿度检测模块检测到的环境中的温度和湿度，并触发控制信号控制第一显示模块显示温度和湿度。

电池电量检测模块，用于检测太阳能供电模块中的锂电池的电压以及剩余电量。如图8 所示，采用分压原理，控制模块采集第一节点P0的第一电压U1，并且利用第一节点P0的第一电压U1计算出锂电池的剩余电量M1，锂电池的剩余电量M1的计算过程如下：

通过采集锂电池多个第一节点的第一电压和锂电池剩余电量，采用表格绘制第一电压和剩余电量的线性曲线，得出第一电压-剩余电量的线性曲线的关系式。

当控制模块采集到第一节点P0的第一电压U1，控制模块就可以根据电压-剩余电量的线性曲线的关系式，得出第一电压U1对应的剩余电量M1。

另外，第二节点BAT的第二电压U2为锂电池的实际电压，可根据分压原理和第一电压 U1的值计算出锂电池的第二电压U2。

第二显示模块，用于锂电池的电压和剩余电量。如图9所示，所述第二显示模块采用型号为LCD1602的第二液晶显示屏，所述第二液晶显示屏安装于第二盒体8内。

语音播报模块，用于语音播报提示音，所述提示音可根据实际情况设置。如图10所示，所述语音播报模块包括语音单元、音频功放单元和扬声器。语音单元的输出端与音频功放单元连接，音频功放单元与扬声器连接，语音单元中存储的mp3格式的音频文件，需要用扬声器播放出来，因此，采用音频功放单元驱动扬声器发声。

所述语音单元采用型号为JQ8400的语音芯片作为核心元件，所述JQ8400语音芯片选用的是SOC方案，集成了一个16位的MCU，以及一个专门针对音频解码的ADSP，采用硬解码的方式，更加保证了系统的稳定性和音质。该语音单元具有强大的功能，它相当于一个“U盘”，只需一根数据线与计算机连接，即可把计算机中的音频文件传输到“U盘”里面。为音频文件的命名为00001-0000x(曲目1～曲目x)。语音单元与控制模块连接，根据控制模块的控制信号即可实现语音播报功能。

音频功放单元采用型号为8002A的音频功放集成芯片作为核心元件，音频输入端DACR 用于输入语音单元输出的音频文件，音频功放单元的输出端SPK+和SPK-分别与扬声器的正负极连接。

该音频功放单元的放大倍数的公式如下：

其中，A为放大倍数，因此，可通过调节R₇和R₆的比值来调节扬声器的音量。

在本实施例中，语音播放模块配合人体红外检测模块以及控制模块实现语音播报功能，控制模块在早上七点到八点和晚上六点到七点之间(通过控制模块的定时功能实现早上七点到八点和晚上六点到七点的时间段的检测)接收到人体红外检测模块检测到人体的检测信号，便触发控制信号控制语音播放模块播放早安提示音和晚安提示音。

太阳能供电模块，用于为晾衣架向阳控制系统供电。所述太阳能供电模块将太阳能转化为电能，并利用转化的电能为整个晾衣架向阳控制系统供电，具有节约资源的优点。

所述太阳能供电模块包括太阳能板(5V 200mA)、充电单元、锂电池、升压单元，所述太阳能板根据光电效应将光能转化为电能，再通过充电单元为锂电池充电，锂电池的输出电压为3.7V，而电机模块中的步进电机需要的驱动电压在[[5，12]V之间，而且其他电路模块 (语音播报模块、光照强度检测模块等)需要的电压在5v左右，因此，为了能够给晾衣架向阳控制系统中的电路模块提供合适的电压，采用升压电路将锂电池输出的3.7v电压抬升到 5V。

如图11所示，采用型号为TP4056的锂电池充电芯片作为充电单元的核心器件。第四发光二极管LED4用于指示充电单元处于充电状态，所述第三发光二极管LED3用于指示充电单元处于充电结束状态。

如图12所述，采用型号为SX1308的升压芯片作为升压单元的核心器件。锂电池输出电压为3.7V，因此，通过调节上边分压电阻R_P1和下边分压电阻R₂的比值来调节输出电压V_OUT的大小，升压电路的输出电压V_OUT的计算公式如下：

其中，V_REF为反馈电压，其值为0.6V。

本实用新型的工作原理如下：

系统上电后，光照强度检测模块的第一光照检测元件和第二光照检测元件分别检测晾衣杆两端的光照强度，得到第一光照强度和第二光照强度，控制模块接收光照检测模块采集到的第一光照强度和第二光照强度，并将第一光照强度与第二光照强度进行比较，如果第一光照强度与第二光照强度不等，则说明晾衣杆与阳光照射的角度是倾斜的，不是垂直的，因此，控制模块便触发控制信号(脉冲信号)，从而控制电机模块四相八拍步进电机进行转动，四相八拍步进电机转动的同时会带动晾衣杆1转动，进而使得晾衣杆与阳光照射的角度垂直，从而使得晾衣杆获得最大的晾晒面积，提高晾晒效率，当光线检测模块检测到的第一光照强度和第二光照强度相等时，控制模块不再向电机模块输出脉冲信号。

温湿度检测模块采集环境中的湿度和温度，并将检测到的温度和湿度信息传输至控制模块，控制模块触发控制信号控制第一显示模块显示采集到的温度和湿度。

当控制模块检测到当前时刻处于早上七点到八点或者晚上六点到七点之间，并且有人经过晾衣架旁时，便会触发控制信号控制语音播报模块播放早安提示音或者晚安提示音。

控制模块采集电池电量检测模块的第一电压，并根据第一电压计算出锂电池的电压和剩余电量，而且触发控制信号控制第二显示模块显示锂电池的电压和剩余电量。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，包括支架模块、第一盒体和电路板，所述电路板包括控制模块、光照强度检测模块和电机模块，所述电机模块包括步进电机，所述光照强度检测模块包括第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件，所述支架模块包括底座、第一竖杆和晾衣杆，所述第一盒体开有矩形孔；

2.根据权利要求1所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，还包括温湿度检测模块，所述温湿度检测模块的输出端与控制模块的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，还包括语音播报模块，所述语音播报模块的输入端与控制模块的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，还包括电池电量检测模块，所述电池电量检测模块的输出端与控制模块的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，还包括第一显示模块和第二显示模块，所述第一显示模块的输入端和第二显示模块的输入端均与控制模块的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，还包括太阳能模块，所述太阳能模块包括太阳能板、锂电池、充电单元和升压单元。

7.根据权利要求3所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，所述语音播报模块包括语音单元、音频功放单元和扬声器。

8.根据权利要求1所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，所述步进电机为四相八拍步进电机。

9.根据权利要求1所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，所述第一光照强度检测元件和第二光照强度检测元件均为型号为BH1750的光照传感器。

10.根据权利要求5所述的一种晾衣架向阳控制系统，其特征在于，所述第一显示模块和第二显示模块均为型号为LCD1602的液晶显示屏。