CN219016757U

CN219016757U - 一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统

Info

Publication number: CN219016757U
Application number: CN202320261606.5U
Authority: CN
Inventors: 郭敏; 朱绍润; 郭子宁; 高雷鹏
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2023-02-21
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2033-02-21

Abstract

本实用新型提供一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，包括电致变色玻璃、太阳能电池板、室内灯、控制装置、蓄电池、温度传感器、光照传感器，其中控制装置包括控制器、电源模块、压电控制电路、无线通讯模块、触摸屏，控制器与室内灯、电源模块、压电控制电路、无线通讯模块、触摸屏、温度传感器、光照传感器电连接，电源模块与室内灯、压电控制电路、蓄电池电连接，蓄电池输入端连接太阳能电池板，压电控制电路输出端连接电致变色玻璃，无线通讯模块与外部监控终端无线通信。本实用新型实现了室内温度与亮度在一定范围内的独立自动调控，提高了太阳能电池板供能的开发利用，具有节能环保、高智能等特点，可以远程监测控制，操作方便。

Description

一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统

技术领域

本实用新型及电致变色技术领域，具体为一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统。

背景技术

电致变色玻璃通过施加微小的电压，其颜色能够发生可逆性改变，而且其透光率可由施加电压的大小决定，从而可以实现调节透过电致变色玻璃入射到室内的太阳光能量，进而调控室内温度与亮度，为现代节能窗户系统提供了全新的设计理念，具有非常强的节能实用价值。

然而，目前电致变色玻璃所需要的电能大多数来源于外加电源，增加了额外的电能耗损。有些智能窗系统的设计加入了太阳能电池板，实现了系统自供电能，但是其对于透过窗户的太阳光的调控效果开发不足，加之随季节、地域、时间的不同，太阳光辐射到地面的辐照会有很大变化，导致其无法实现室内光强与亮度的主观调控，不能够很好地满足人们对于环境宜居的需求。有些智能窗系统的设计能够在一定范围内调节室内亮度，但是其不能实现室内温度与亮度的独立自动调控，从而增加了为了调节室内温度所造成的巨大能耗，节能和经济效益较差。最后，在某些情况下，人们需要提前远程了解或者设置室内温度、光照度，但是现有技术方案不能满足。

因此，为了解决上述问题设计了一种自供电的可调光可调温的电致变色智能窗系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，以解决背景技术提出的现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供如下技术方案：一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，包括电致变色玻璃、太阳能电池板、室内灯、控制装置、蓄电池、温度传感器、光照传感器，其中控制装置包括控制器、电源模块、压电控制电路、无线通讯模块、触摸屏，所述控制器与室内灯、电源模块、压电控制电路、无线通讯模块、触摸屏、温度传感器、光照传感器电连接，所述电源模块与室内灯、压电控制电路、蓄电池电连接，所述蓄电池输入端连接太阳能电池板，所述压电控制电路输出端连接电致变色玻璃，所述无线通讯模块与外部监控终端无线通信。

进一步的，所述控制器为单片机处理器。

进一步的，所述电源模块为输出多路低压直流电源的稳压电源。

进一步的，所述压电控制电路为基于开关管的H桥驱动电路。

进一步的，所述无线通讯模块为蓝牙模块、WIFI模块或者4G/5G模块。

进一步的，所述外部监控终端为智能手机或者计算机。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型采用将太阳能电池、电致变色玻璃、室内灯相结合的方式，通过控制装置，在自供电能的条件下实现了室内温度与亮度在一定范围内的独立自动调控，提高了太阳能电池板供能的开发利用，具有节能环保、高智能等特点。同时，无线通讯模块可将现场传感检测数据和控制数据无线发送到外部监控终端，其中外部监控终端为智能手机或者计算机，当人们位于远程（比如公司）需要提前设置室内温度、亮度或者监测室内温度、亮度情况时，可以远程监测控制，操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统控制系统原理框图；

图2为本实用新型实施例示意图的轴测图；

图3为本实用新型实施例示意图的前视图；

图4为本实用新型实施例示意图的左视图；

图5示出了本实用新型实施例控制电路中压向控制电路为反向电压时与EC玻璃的连接示意图；

图6示出了本实用新型实施例控制电路中压向控制电路为顺向电压时与EC玻璃的连接示意图；

图7示出了本实用新型实施例控制电路中压向控制电路接地时与EC玻璃的连接示意图；

图8示出了本实用新型实施例室内灯控制电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，包括电致变色玻璃1、太阳能电池板2、室内灯4、控制装置5、蓄电池6、温度传感器7、光照传感器8，其中控制装置5包括控制器51、电源模块52、压电控制电路53、无线通讯模块54、触摸屏55，控制器51与室内灯4、电源模块52、压电控制电路53、无线通讯模块54、触摸屏55、温度传感器7、光照传感器8电连接，电源模块52与室内灯4、压电控制电路53、蓄电池6电连接，蓄电池6输入端连接太阳能电池板2，压电控制电路53输出端连接电致变色玻璃1，无线通讯模块54与外部监控终端9无线通信。

其中，电致变色玻璃1，调节透光率以控制进入室内的太阳光；室内灯4，提供室内亮度；传感器，分为温度传感器7、光照传感器8，分别用于检测光强和温度；蓄电池6，在太阳光辐照强的情况下储存能量，以达到在太阳光辐照弱的情况下为室内灯供能，保障其亮度调节的功能；太阳能电池板2，供能给蓄电池。

控制器51为单片机处理器，用于接收温度传感器7、光照传感器8检测的室内的温度、光照信号，并根据检测情况控制电致变色玻璃1、室内灯4，进而实现室内温度、光照度控制。

电源模块52为输出多路低压直流电源的稳压电源，比如可以是开关电源，可以输出3.3V、5V、12V、15V、24V直流电压的各类组合，为电致变色玻璃1、室内灯4、控制装置5、温度传感器7、光照传感器8等模块供电。

压电控制电路53为基于开关管的H桥驱动电路，可为EC玻璃提供大小可变、正反向可变的电压，用于控制电致变色玻璃1的透光率。

无线通讯模块54为蓝牙模块、WIFI模块或者4G/5G模块，用于将现场传感检测数据和控制数据无线发送到外部监控终端，其中外部监控终端9为智能手机或者计算机。

在自动模式下，用户通过触控屏55设定室内的预期温度与预期亮度。

本实用新型的工作原理：在太阳辐射下，太阳能电池板2对蓄电池6进行充电，电源模块52为输出多路低压直流电源的稳压电源，比如可以是开关电源，将蓄电池6转化输出3.3V、5V、12V、15V、24V直流电压的各类组合，为电致变色玻璃1、室内灯4、控制装置5、温度传感器7、光照传感器8等模块供电。用户通过室内的触控屏55设置预期室内温度与室内亮度，室内的温度传感器7、光照传感器8将室内的温度与亮度实时传送至控制装置。控制装置5的控制器51根据设定与实时的温度差控制蓄电池6向电致变色玻璃1调整输出电压，从而不断调整电致变色玻璃1的透光率，实现控温和调光的效果。具体为，当室内温度低于设定温度时，控制装置控制蓄电池向电致变色玻璃输出特定电压，使得电致变色智能玻璃1呈透明状态，使更多的太阳光进入室内以提高室温。当室温大于等于设定温度时，增大电致变色玻璃1两端的正向电压，使其透光率不断下降，减少进入室内的太阳光照，直至室内温度等于设定温度或达到器件允许的最大正向电压，起到阻止温度上升的效果。

其中，调整电致变色玻璃1的透光率的工作原理为：当需要控制EC玻璃恢复原色时，控制器控制压向控制电路为反向电压，以使得压向控制电路的C端和B端连接到EC玻璃，如图5所示；同时，当需要结束向EC玻璃供电时，控制压向控制电路接地，以使得压向控制电路的B端和D端连接到EC玻璃，从而结束向EC玻璃供电，如图6所示；当需要控制EC玻璃变色时，控制器控制压向控制电路为顺向电压，以使得压向控制电路的A端和D端连接到EC玻璃，如图7所示。

同时，由于透光率的下降，如果此时室内亮度小于设定亮度，控制装置5根据设定的与实时的亮度差控制调整室内灯4两端的电压，直至室内亮度等于设定亮度。如果此时室内亮度大于等于设定亮度，则熄灭室内灯4。如图8所示，具体控制原理为：当LED1和LED2引脚为高电平的时候，LED灭；当引脚为低电平的时候，LED亮。当控制器输出的PWM控制信号一个周期内低电平占比越来越少，高电平占空比越来越高，LED越来越暗。

此外，在手动模式下，用户可以通过触控屏55控制电致变色玻璃1的状态和室内灯4的亮暗。

最后，无线通讯模块可将现场传感检测数据和控制数据无线发送到外部监控终端，其中外部监控终端9为智能手机或者计算机，当人们位于远程（比如公司）需要提前设置室内温度、亮度或者监测室内温度、亮度情况时，可以远程监测控制。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，其特征在于，包括电致变色玻璃、太阳能电池板、室内灯、控制装置、蓄电池、温度传感器、光照传感器，其中控制装置包括控制器、电源模块、压电控制电路、无线通讯模块、触摸屏，所述控制器与室内灯、电源模块、压电控制电路、无线通讯模块、触摸屏、温度传感器、光照传感器电连接，所述电源模块与室内灯、压电控制电路、蓄电池电连接，所述蓄电池输入端连接太阳能电池板，所述压电控制电路输出端连接电致变色玻璃，所述无线通讯模块与外部监控终端无线通信。

2.根据权利要求1所述的自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，其特征在于，所述控制器为单片机处理器。

3.根据权利要求1所述的自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，其特征在于，所述电源模块为输出多路低压直流电源的稳压电源。

4.根据权利要求1所述的自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，其特征在于，所述压电控制电路为基于开关管的H桥驱动电路。

5.根据权利要求1所述的自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，其特征在于，所述无线通讯模块为蓝牙模块、WIFI模块或者4G/5G模块。

6.根据权利要求1所述的自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，其特征在于，所述外部监控终端为智能手机或者计算机。

7.根据权利要求4所述的自供电可调光可调温的电致变色智能窗系统，其特征在于，所述压电控制电路得以输出大小可变、正反向可变的电压，用于控制所述电致变色玻璃的透光率。