自動開關窗裝置的製作方法

2023-05-02 23:24:31 2

本實用新型涉及一種自動控制裝置，尤其涉及一種自動打開或關閉房間窗戶的自動開關窗裝置。

背景技術：
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隨著我國經濟的飛速發展和人民生活水平的提高，人們搬進了窗明几淨的高樓大廈，在寬敞明亮的封閉式樓房內居住、學習和辦公。但隨之而來的是越來越嚴重的環境汙染問題，室外有霧霾肆虐，室內有裝修帶來的甲醛、TVOC等汙染物同樣威脅著人們的健康。

隨著生產生活方式的現代化，人們更多的工作、娛樂活動在室內進行，大約有90%的時間在室內度過。為了改善室內空氣品質，保護人們的身體不受空氣汙染物的侵害，目前絕大多數的人們仍然採取開窗通風的方式來促進空氣流通、提高室內空氣品質。但是人們不能準確地把握開、關窗的最佳時機，往往會在室內引入汙染嚴重的室外空氣，或者是室內的汙染空氣不能有效的排出室外。而且由於人們生活節奏的加快，上班出門常常忘記關閉窗戶，一旦颳風下雨就會造成室內一團糟，帶來財產經濟的損失；人們也不可能時時刻刻關注著室內外的空氣狀況，判斷是否要進行開關窗操作，導致人們長時間的處於空氣汙染嚴重的室內環境中，嚴重影響著人們的身體健康。因此，在正確的時間打開或關閉窗戶，有效地促進室內外空氣流通，提高室內的空氣品質，成為目前全社會亟待解決的熱點問題。

技術實現要素：
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為了解決窗戶無法根據氣象條件隨時打開或關閉的問題，颳風下雨天忘記關閉窗戶，給人們帶來財產經濟損失的問題，和不能及時有效地合理開、關窗戶，造成室內空氣汙染嚴重的問題，本實用新型的目的是提供一種能夠根據室內外空氣情況自動開關窗戶、人工能夠遠程操控的基於無線傳感器網絡的自動開關窗裝置。

本實用新型採用的技術方案為：

一種自動開關窗裝置，包括推拉機構、動力機構和控制器，其中，推拉機構包括推拉杆、與推拉杆固定連接的帶有鍵槽的絲槓以及包裹推拉杆和絲槓的腔體，連拉在腔體外的鎖緊器和紅外測距傳感器；動力機構是與絲槓連接的電機，控制機構是與電機電路連接的控制器、通過線路與控制器連接的編碼器，伸出腔體外的部分推拉杆的頂端設有安裝孔，腔體上固定有一鍵，鍵和鍵槽相匹配、且能夠嵌入鍵槽中。

所述的電機通過齒輪與絲槓連接，且齒輪的齒與絲槓的螺紋相匹配嚙合。

所述控制器包括CPU、放大電路、A/D轉換電路和GPRS通訊模塊，以及通過線路分別與電機和CPU連接的電機驅動電路、供電電路、液晶顯示屏、按鍵電路；放大電路通過線路與紅外測距傳感器相連， GPRS通訊模塊通過UART通訊埠與CPU相連；按鍵電路通過線路與CPU連接。

將自動開關窗裝置、帶有GPRS通訊模塊的室內空氣監測裝置和室外空氣監測裝置通過3G/4G移動通信網絡、雲伺服器與終端設備連通。

在窗戶上安裝本實用新型自動開關窗裝置，同時在室內外分別安裝一個室內空氣監測裝置和室外空氣監測裝置；室內空氣監測裝置監測的主要空氣汙染物參數包括溫度、溼度、CO2、甲醛、TVOC等，可根據需要適當的添加或刪除某個監測參數；室外空氣監測裝置監測的主要空氣汙染物參數包括雨雪、風速、溫度、溼度、CO2、甲醛、TVOC等，可根據需要適當的添加或刪除某個監測參數。室內外空氣監測裝置將監測到的空氣汙染物數據通過3G/4G移動通信網絡上傳至雲伺服器，比較雲伺服器上室內外空氣汙染物的監測數據，通過系統預先設置的參數優先級，自動地進行開窗或關窗的操作；同時，終端設備也可以通過訪問查看雲伺服器上存儲的窗戶狀態、室內外空氣汙染物監測數據，進而遠程手動地進行開關窗操作。

本實用新型的積極效果是：

1）本實用新型實時對比室內外的空氣狀況，自動的打開或者關閉窗戶，有利於改善室內空氣品質，保護人們的身體健康，具有極大的社會效益。

2）本實用新型基於GPRS無線通訊技術將數據上傳至雲伺服器，根據系統預先設置可以自動的控制窗戶的開、關，終端設備也可以通過訪問雲伺服器遠程手動的控制窗戶的開、關，還可以現場人工操作鍵盤電路控制窗戶的開、關，操作方式靈活，滿足各種情況的應用，有助於保護人們財產經濟的安全。

附圖說明：

圖1為本實用新型的結原理示意圖。

圖2為本實用新型的控制器的模塊的邏輯方框圖。

圖3為本實用新型的移動網際網路通訊工作模式示意圖。

圖4為本實用新型自動開關窗裝置布局示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。

如圖1所示：本實用新型自動開關窗裝置包括推拉杆10、與推拉杆10固定連接的帶有鍵槽31的絲槓3、與電機5電路連接的控制器6、通過線路與控制器6連接的編碼器7、以及包裹推拉杆10和絲槓3的腔體2，位於腔體2外的鎖緊器4和紅外測距傳感器8；伸出腔體2外的推拉杆10的頂端設有安裝孔9，用以自動開關窗裝置和窗扇的固定連接；推拉杆10和絲槓3外包裹著腔體2，避免雨水等對其的侵蝕，影響裝置的正常工作；腔體2內，靠近推拉杆10的一端，與絲槓3上的鍵槽31相對應位置處固定安裝一個鍵32，鍵32和鍵槽31相匹配且能夠嵌入鍵槽31中，用以防止絲槓3旋轉；軸孔與電機5的電機軸相配套的齒輪與電機軸固定連接，做同步旋轉，且齒輪的齒與絲槓3的螺紋相匹配嚙合；利用蝸輪蝸杆的原理，電機轉動，帶動齒輪同步旋轉，齒輪旋轉驅動絲槓3進行軸向運動，由於鍵32在腔體2上固定且嵌入鍵槽31中，使得絲槓3不能旋轉只得沿著其軸向做直線運動，從而帶動推拉杆10的伸縮，達到開關窗戶的目的；同時，與電機5和控制器6電路連接的編碼器7，採用增量式編碼器，檢測電機的旋轉方向、旋轉角度等，並輸出脈衝信號反饋給控制器6，控制器6通過計算得到需要的電機旋轉圈數，從而來控制電機的啟動和停止，實現精確控制窗戶打開的大小；紅外測距傳感器8實時檢測窗戶附近障礙物的遠近，並反饋給控制器6，在進行開關窗的操作前，控制器6先通過系統軟體的設計判斷障礙物是否在窗戶的行程內，以免窗戶開關的過程中碰落障礙物發生危險。

由圖1還可以看出：鎖緊器4在自動開關窗裝置上電工作的狀態下，鎖緊窗框和自動開關窗裝置；當突然停電時，手動解鎖鎖緊器4，進而人為地開、關窗戶，避免由停電引起的自動開關窗裝置不能工作，窗戶不能打開或關閉的事件發生。

如圖2所示：自動開關窗裝置的控制器6包括CPU（STM32F103C8T6）、放大電路、A/D轉換電路（晶片LMP90100）和GPRS通訊模塊（SIM900A），以及通過線路與CPU（STM32F103C8T6）相連的電機驅動電路、供電電路、液晶顯示屏、按鍵電路；其中，通過線路分別與電機和CPU（STM32F103C8T6）連接的電機驅動電路，驅動電機正常運行；放大電路通過線路與紅外測距傳感器相連，並將放大處理後的信號通過線路輸入到A/D轉換電路（晶片LMP90100）， A/D轉換電路（晶片LMP90100）將轉換成的數位訊號通過SPI的通訊方式傳送到CPU（STM32F103C8T6）中；GPRS通訊模塊（SIM900A）通過UART通訊埠與CPU（STM32F103C8T6）相連，實現數據的無線傳輸；按鍵電路通過線路與CPU（STM32F103C8T6）連接，實現對影響自動開關窗裝置自動運行的參數設置和裝置的手動控制；並將設置的參數、窗戶的狀態等信息在液晶顯示屏上進行顯示，以便進行現場查看。

如圖3所示：自動開關窗裝置、帶有GPRS通訊模塊（SIM900A）的室內空氣監測裝置和室外空氣監測裝置通過3G/4G移動通信網絡將窗戶的開關狀態、窗戶打開的大小、室內外空氣汙染物的監測數據等信息實時地上傳至雲伺服器，供終端設備進行遠程訪問、查看，實現對窗戶的自動控制和終端設備對窗戶的遠程手動控制。

如圖4所示：在室內外分別安裝一個室內空氣監測裝置11和室外空氣監測裝置12，同一棟樓上的多個室內可共享一個室外空氣監測裝置12，在窗戶16的每個窗扇上安裝一個自動開關窗裝置1，比較雲伺服器上室內外空氣汙染物的監測數據，通過系統預先設置的參數優先級，自動地進行開窗或關窗的操作，同時終端設備也可以通過訪問雲伺服器遠程手動地控制窗戶的打開和關閉。

本實用新型方便、智能、操作靈活，可自動運行，也可人工操作，可廣泛應用於家庭、教室、辦公室等諸多場所，有助於提高室內空氣品質，保護室內人員的身體健康，具有極大的社會效益和經濟效益。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。