一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統的製作方法
2023-12-08 23:46:36
一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，包括太陽能及控制模塊、中央控制模塊、液晶顯示及按鍵模塊、簡訊模塊、斷電保護模塊、檢測模塊、電機驅動模塊和窗體，其中太陽能及控制模塊與中央控制模塊相連接，為整個系統提供電源；中央控制模塊又分別與簡訊模塊、液晶顯示及按鍵模塊、斷電保護模塊、檢測模塊及電機驅動模塊相連；檢測模塊及電機驅動模塊還連接窗體。本實用新型採用簡訊遠距離控制，太陽能電池供電，操作簡單，易於上手，節能環保；可對窗戶開關狀態及周邊氣象環境情況進行實時監測；可克服突然斷電或關機給系統帶來的識別當前窗開關狀態的錯誤。
【專利說明】—種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能家居控制節能系統，尤其涉及一種智能窗系統。
【背景技術】
[0002]在實際生活中我們都有雨天忘關窗的經歷，特別是在多雨的南方，有時突然遇到雷雨天氣，而我們可能恰巧不在家，沒有辦法及時關閉窗戶，尤其是安裝在特殊位置的高窗、重窗以及平時很少使用的窗戶，這些窗戶在突發的特殊天氣下往往能造成意想不到的嚴重後果，給我們帶來了巨大的經濟財產損失。這些窗戶如果每天都靠人工來管理的話會是一筆巨大的一般人負擔不起的開銷，但是只為單獨的幾扇窗戶而特地安裝全套的智能家居系統又顯得不值得，而且如此高昂的消費也並不利於高科技向普通民眾的推廣。
[0003]現今的科技發展日新月異，各種智能控制家居系統蓬勃發展，很多人都開始追求高質量，高科技的生活方式。而在國內隨著中國的發展，高科技也開始應用到家居上。但由於其高昂的價錢卻使相當的一部分人望而卻步，高科技變成了普通民眾難以享受的奢侈品O
[0004]與此同時，隨著科技的發展，社會的進步，人們越來越意識到環境問題對於人類發展的重要性，環境保護也是我國的一項基本國策寫入了我國法律中，我國也一直堅持可持續發展道路。但現今的家居系統往往是消耗大量的居民用電，不利於節能環保。
[0005]
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在於提供一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統。
[0007]本實用新型採用了下述技術方案:一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，包括太陽能及控制模塊、中央控制模塊、液晶顯示及按鍵模塊、簡訊模塊、斷電保護模塊、檢測模塊、電機驅動模塊和窗體，其中太陽能及控制模塊與中央控制模塊相連接，為整個系統提供電源；中央控制模塊又分別與簡訊模塊、液晶顯示及按鍵模塊、斷電保護模塊、檢測模塊及電機驅動模塊相連；檢測模塊及電機驅動模塊安裝在窗體上。
[0008]所述簡訊模塊接收並讀取簡訊代碼，由數據線傳送到中央控制模塊，中央控制器接收到簡訊代碼後，對代碼進行解析，確認後按照代碼指令內容控制電機驅動模塊。
[0009]所述檢測模塊包含窗戶開關傳感器及雨水傳感器，檢測模塊安裝在窗體上，用於對窗戶開關狀態及周邊氣象環境情況進行實時監測，實時監控窗戶及周邊環境情況。
[0010]所述斷電保護模塊實時記錄系統工作模式，克服了突然斷電或關機給系統帶來的識別當前窗開關狀態的錯誤。
[0011]所述的短/[目模塊是TC35I模塊。
[0012]所述中央控制模塊包括繼電器驅動電路、單片機控制模塊、電壓轉換模塊，它們與TC35I模塊、檢測模塊和電機驅動模塊一起組成控制系統。
[0013]所述太陽能及控制模塊採用HG型太陽能智能充電控制器，在該控制器的接線面上有對應的太陽能電池板接線端子、12V蓄電池接線端子、負載接線端子，負載端輸出電壓為12V ;太陽能電池板的兩極與太陽能智能充電控制器的太陽能電池板接線端子相連接，蓄電池的正負極與太陽能智能充電控制器的蓄電池接線端子相連接，中央控制控制模塊的兩極與太陽能智能充電控制器的負載接線端子相連接。
[0014]所述電機驅動模塊安裝在窗戶上，通過電機驅動模塊打開和關閉窗戶。它包括電機、內螺旋杆、卡扣、外螺旋管及單刀雙擲開關，電機的轉軸與內螺旋杆相連，電機轉動帶動內螺旋杆，使內螺旋杆旋轉，在內螺旋杆的外側是一與內螺旋杆相配套的外螺旋管，外螺旋管外壁安裝有一個凸起卡扣，同時在螺旋管外側的金屬外殼的內壁兩端安裝有個單刀雙擲開關。
[0015]進一步詳細說明本實用新型，各部件的具體電路連接如下:
[0016]所述單片機控制模塊由一塊STC89C58單片機及其控制電路組成，具體連接方法如下:單片機的5、6引腳接斷電保護模塊AT24C02的SDA和SCL端，18、19引腳接外部時鐘電路，20、40引腳接5V電源，3、4引腳與按鍵相連接，21引腳外接雨水傳感器Yl端，22引腳接窗開關傳感器的Y2端，23,24引腳分別接入2個繼電器電路的控制埠，25,26引腳分別與TC35I模塊3的18、19引腳相連接，27、28引腳分別與顯示器的4、6引腳相連接，32-39引腳分別與顯示器的7-14引腳相連接。
[0017]所述繼電器驅動電路具體的連接方法:線圈兩端並聯一個發光二極體與普通IN4188 二極體，線圈一端接5V電源正極一端與PNP型三級管的發射極相連接，三極體的集電極接地，基極與單片機控制模塊中的單片機STC89C58的P2.2引腳相連。
[0018]為了克服突然斷電或關機給系統帶來的識別當前窗開關狀態的錯誤，系統設有斷電保護模塊以便實時記錄系統工作模式。所述斷電保護模塊電路連接方法如下:AT24C02的1、2、3、4、7引腳接地，5號引腳與單片機89C58的6號引腳相連接，6號引腳與單片機89C58的5號引腳相連接，8號引腳與VCC相連後分別接2個IOK電阻，再接AT24C02的5、6號引腳。
[0019]所述電壓轉換模塊由2個電容及一個LM7805構成。
[0020]所述TC35I模塊具體連接方法如下，1-5和6_10引腳分別接5V電源的正極和負極，15引腳接一按鍵後接地，18、19引腳分別與單片機的25、26引腳相連接，24-29與相對應的SM卡插槽引腳相連接，32引腳接IK歐電阻後接一發光二極體最後與5V電源正極相連接。TC35I新版西門子工業GSM模塊是一個支持中文簡訊息的工業級GSM模塊，工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，電源範圍為直流3.3-4.8V，電流消耗——休眠狀態為3.5mA,空閒狀態為25mA，發射狀態為300mA，2.5A峰值；可傳輸語音和數據信號，功耗在EGSM900 (4類)和GSM1800(1類)分別為2W和1W，通過接口連接器和天線連接器分別連接SM卡讀卡器和天線。SM電壓為3V/1.8V，TC35I的數據接口(CMOS電平)通過AT命令可雙向傳輸指令和數據，可選波特率為300b/s-115kb/s，自動波特率為1.2kb/s-115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS (Short Message Service,短消息),可通過AT命令或關斷信號實現重啟和故障恢復。TC35I由供電模塊(ASIC)、快閃記憶體、ZIF連接器、天線接口等6部分組成。作為TC35I的核心基帶處理器主要處理GSM終端內的語音和數據信號，並涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能。
[0021]太陽能智能充電控制器的負載接線端子(12V輸出電壓)與中央控制器供電電源的兩極相連接，輸入的12V電壓一路與電壓轉換模塊相連接，通過電壓轉換電路將12V電源轉換成5V電源，為單片機控制模塊及TC35I模塊等電路供電；另一路分別與控制電機的2個繼電器的4個常開觸頭一端相連接，通過單片機控制繼電器驅動電路通斷，控制電機驅動模塊的正負極連接相反。
[0022]所述檢測模塊安裝在窗戶上。檢測模塊包含一個霍爾傳感器及一個雨水傳感器，雨水傳感器用於檢測當前是否下雨，霍爾傳感器用於檢測窗戶是否關嚴。兩個傳感器檢測電路按圖5所示與中央控制系統相連接。使用霍爾傳感器作為窗戶開關傳感器。
[0023]本實用新型的技術效果:(I)獨立系統單獨安裝小巧靈便，可使居民在關鍵部分安裝，如重窗，高窗等難以操作的窗戶；(2)採用簡訊遠距離控制，普通民眾即可操作，操作簡單，易於上手；(3)採用太陽能供電，符合我國基本國策，節能環保；(4)採用檢測模塊對窗戶開關狀態及周邊氣象環境情況進行實時監測；(5)採用斷電保護模塊可以實時記錄系統工作模式，克服了突然斷電或關機給系統帶來的識別當前窗開關狀態的錯誤。
[0024]【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的總體結構圖。
[0026]圖2為本實用新型的控制系統原理框圖。
[0027]圖3為繼電器驅動電路圖。
[0028]圖4為12V轉5V電路圖。
[0029]圖5為單片機89C58系統電路圖。
[0030]圖6為1602顯示器接線圖。
[0031]圖7為TC35I接線圖。
[0032]圖8為窗體與檢測模塊、電機驅動模塊安裝圖。
[0033]圖9為電機驅動模塊內部結構圖。
[0034]在圖中，1、繼電器組驅動電路 2、電機驅動模塊 3、TC35I模塊 4、檢測模塊 5、單片機控制模塊 6、電壓轉換模塊7、電機8、內旋螺杆9、卡扣10、外螺旋管11、單刀雙擲開關。
【具體實施方式】
[0035]為了便於理解，下面結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步闡明。
[0036]如圖1和圖2所示，一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，包括太陽能及控制模塊、中央控制模塊、液晶顯示及按鍵模塊、簡訊模塊、斷電保護模塊、檢測模塊(4)、電機驅動模塊(2)和窗體，其中太陽能及控制模塊與中央控制模塊相連接，為整個系統提供電源；中央控制模塊又分別與簡訊模塊、液晶顯示及按鍵模塊、斷電保護模塊、檢測模塊
(4)及電機驅動模塊(2)相連；檢測模塊(4)及電機驅動模塊(2)還連接窗體。所述簡訊模塊接收並讀取簡訊代碼，由數據線傳送到中央控制模塊，中央控制器接收到簡訊代碼後，對代碼進行解析，確認後按照代碼指令內容控制電機驅動模塊⑵。
[0037]所述檢測模塊(4)包含窗戶開關傳感器及雨水傳感器。如圖8所示，檢測模塊4安裝在窗體上，用於對窗戶開關狀態及周邊氣象環境情況進行實時監測，實時監控窗戶及周邊環境情況；通過電機驅動模塊打開和關閉窗戶；斷電保護模塊可以實時記錄系統工作模式，克服了突然斷電或關機給系統帶來的識別當前窗開關狀態的錯誤。所述的簡訊模塊是TC35I 模塊(3)。
[0038]如圖2所示，所述中央控制模塊包括繼電器驅動電路(I )、單片機控制模塊(5)、電壓轉換模塊(6 )，它們與TC351模塊(3 )、檢測模塊(4 )和電機驅動模塊(2 ) 一起組成控制系統。
[0039]所述太陽能及控制模塊採用HG型太陽能智能充電控制器，在該控制器的接線面上有對應的太陽能電池板接線端子、12V蓄電池接線端子、負載接線端子，負載端輸出電壓為12V ;太陽能電池板的兩極與太陽能智能充電控制器的太陽能電池板接線端子相連接，蓄電池的正負極與太陽能智能充電控制器的蓄電池接線端子相連接，中央控制控制模塊的兩極與太陽能智能充電控制器的負載接線端子相連接。
[0040]如圖8所示，所述電機驅動模塊(2)安裝在窗戶上，如圖9所示，電機驅動模塊(2)包括電機(7)、內螺旋杆(8)、卡扣(9)、外螺旋管(10)及單刀雙擲開關(11)，具體安裝如下:電機(7 )的轉軸與內螺旋杆(8 )相連，電機(7 )轉動帶動內螺旋杆(8 )，使內螺旋杆(8 )旋轉，在內螺旋杆(8)的外側是一與內螺旋杆(8)相配套的外螺旋管(10)，外螺旋管(10)外壁安裝有一個凸起卡扣(9)，同時在螺旋管外側的金屬外殼的內壁兩端安裝有2個單刀雙擲開關(11)。
[0041]太陽能智能充電控制器的負載接線端子(12V輸出電壓)與中央控制器供電電源的兩極相連接，輸入的12V電壓一路與電壓轉換模塊相連接，通過圖4的電壓轉換電路將12V電源轉換成5V電源，為單片機控制模塊(5)及TC35I模塊(3)等電路供電；另一路分別與控制電機的2個繼電器的4個常開觸頭一端相連接，通過單片機控制繼電器驅動電路(I)通斷，控制電機驅動模塊(2)的正負極連接相反。
[0042]如圖3所示，所述繼電器驅動電路具體的連接方法:線圈兩端並聯一個發光二極體與普通IN4188 二極體，線圈一端接5V電源正極一端與PNP型三級管的發射極相連接，三極體的集電極接地，基極與單片機控制模塊(5)中的單片機STC89C58的P2.2引腳相連。
[0043]如圖4所示，所述電壓轉換模塊(6)由2個電容及一個LM7805構成。
[0044]如圖5和圖6所示，所述單片機控制電路(5)由一塊STC89C58單片機及其控制電路組成，具體連接方法如下單片機的5、6引腳接斷電保護模塊AT24C02的SDA和SCL端，18、19引腳接外部時鐘電路，20、40引腳接5V電源，3、4引腳與按鍵相連接，21引腳外接雨水傳感器Yl端，22引腳接窗開關傳感器的Y2端，23,24引腳分別接入2個繼電器電路的控制埠，25、26引腳分別與TC35I模塊3的18、19引腳相連接，27、28引腳分別與圖6中顯示器的4、6引腳相連接，32-39引腳分別與對應的圖6中顯示器的7_14引腳相連接。繼電器驅動電路如圖3所示，第二個繼電器與之完全相同，在此不再贅述。
[0045]為了克服突然斷電或關機給系統帶來的識別當前窗開關狀態的錯誤，系統設有斷電保護模塊以便實時記錄系統工作模式。斷電保護模塊電路連接方法如圖6所示，AT24C02的1、2、3、4、7引腳接地，5號引腳與圖5所示單片機89C58的6號引腳相連接，6號引腳與單片機89C58的5號引腳相連接，8號引腳與VCC相連後分別接2個IOK電阻，再接AT24C02的5、6號引腳。
[0046]如圖7所示，所述TC35I模塊具體連接方法如下，1-5和6_10引腳分別接5V電源的正極和負極，15引腳接一按鍵後接地，18、19引腳分別與單片機的25、26引腳相連接，24-29與相對應的SIM卡插槽引腳相連接，32引腳接IK歐電阻後接一發光二極體最後與5V電源正極相連接。TC35I新版西門子工業GSM模塊是一個支持中文簡訊息的工業級GSM模塊，工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，電源範圍為直流3.3-4.8V，電流消耗——休眠狀態為3.5mA,空閒狀態為25mA，發射狀態為300mA，2.5A峰值；可傳輸語音和數據信號，功耗在EGSM900 (4類)和GSM1800 (I類)分別為2W和1W，通過接口連接器和天線連接器分別連接SM卡讀卡器和天線。SM電壓為3V/1.8V，TC35I的數據接口(CMOS電平)通過AT命令可雙向傳輸指令和數據，可選波特率為300b/s-115kb/s，自動波特率為1.2kb/s-115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS (Short Message Service,短消息),可通過AT命令或關斷信號實現重啟和故障恢復。TC35I由供電模塊(ASIC)、快閃記憶體、ZIF連接器、天線接口等6部分組成。作為TC35I的核心基帶處理器主要處理GSM終端內的語音和數據信號，並涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能。
[0047]具體使用步驟如下:
[0048]1.在初次安裝好後先打開蓄電池開關，使用電池板對蓄電池進行充電。當太陽能智能充電控制器面板上的狀態指示燈為綠色常亮時表示蓄電池電壓在正常範圍內，可以使用。
[0049]2.第一次充電完成後然後插入SM卡，打開中央控制模塊開關，當TC35I模塊(3)指示燈由熄滅狀態變為75ms亮/3s熄時表明TC35I已登錄網絡處於待機狀態。顯示器出現WOrkl/WOrk2字樣，表示已準備好，可隨時發送控制簡訊。顯示器第一行顯示工作方式workl/work2,第二行顯不窗戶開關狀態open/closed。
[0050]3.控制
[0051](I)簡訊控制狀態，此時顯示器第一行顯示workl (可通過I鍵更改)，
[0052]如果使用者想要打開窗戶，可使用手機發送代碼「open」(不含引號)到系統內的SIM卡上，系統收到簡訊後會判斷是否是指定的指令，如果是則通過電機驅動模塊(2)打開窗戶，並發送應答簡訊「之前窗戶狀態closed,簡訊指令為open,已完成指令open」。如果發送錯誤則無應答。
[0053]如果使用者想要關閉窗戶，可使用手機發送代碼「close」(不含引號)到系統內的SIM卡上，系統收到簡訊後會判斷是否是指定的指令，如果是則通過電機驅動模塊(2)關閉窗戶，並發送應答簡訊「之前窗戶狀態open,簡訊指令為close,已完成指令close」。如果發送錯誤則無應答。
[0054](2)手動控制狀態，系統啟動後可由使用者直接通過面板上的開關按鍵進行窗戶的開啟與閉合。按I鍵，顯示器第一行由workl字樣變為work2字樣，此時可按下2鍵可對窗戶進行開/關。
[0055](3)自動控制狀態，當窗戶處於開啟狀態，雨水傳感器接收到有雨信號時，會自動關閉窗戶，當自動控制與簡訊/手動控制衝突時自動控制失效，每天早上系統重啟時恢復自動控制。
[0056]本系統中窗戶的開關由窗戶開關傳感器進行監測，可以保證窗戶的安全完整的開與關。
[0057]系統自帶斷電保護功能，系統工作時斷電前可以自動記錄當前工作狀態，接電後自動恢復斷電前工作狀態。
[0058]系統軟體中帶有繼電器防短路功能，會自動防止兩繼電器同時開啟。
[0059]太陽能智能充電控制器的作用為控制太陽能電池及負載的工作狀態，自動檢測太陽能電池板的電壓，防止蓄電池反向充電及蓄電池過充電或過放電造成電池的損壞。當負載電流過大時控制器能夠自動切斷負載電源，防止燒壞負載。
[0060]本系統中窗戶的機械開關部分，當簡訊模塊接收到簡訊後，中央控制模塊會啟動電機(7 )，電機(7 )進行正轉或反轉，電機(7 )帶動中心內旋螺杆(8 )轉動，使外側的外螺旋管(10)伸出或縮入，當外螺旋管(10)伸出或縮入到一定長度時，外螺旋管(10)外側的卡扣
(9)會觸碰到窗戶開關傳感器，使電機(7)斷電，但是可以反向縮入或伸出，例如簡訊模塊接收到開窗命令後，中央控制模塊為電機(7)供電，電機(7)旋轉帶動中心內旋螺杆(8)，內旋螺杆(8)將外側的外螺旋管(10)推出，窗戶打開，當外螺旋管(10)前進到一定距離時，外螺旋管(10)外側卡扣(9)觸碰到窗戶開關傳感器，外螺旋管(10)停止前進，然後當簡訊模塊接收的關窗指令時，中央控制模塊為電機(7)供電，電機(7)旋轉帶動中心內旋螺杆(8)，內旋螺杆(8)將外側的外螺旋管(10)拉入，窗戶關閉，當外螺旋管(10)後退到一定距離時，夕卜螺旋管(10)外側卡扣(9)觸碰到窗戶開關傳感器，外螺旋管(10)停止後退。
[0061]需要強調的是:以上僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，包括太陽能及控制模塊、中央控制模塊、液晶顯示及按鍵模塊、簡訊模塊、斷電保護模塊、檢測模塊、電機驅動模塊和窗體，其特徵是太陽能及控制模塊與中央控制模塊相連接；中央控制模塊又分別與簡訊模塊、液晶顯示及按鍵模塊、斷電保護模塊、檢測模塊及電機驅動模塊相連；檢測模塊及電機驅動模塊安裝在窗體上。
2.根據權利要求1所述的一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，其特徵是:所述檢測模塊包含窗戶開關傳感器及雨水傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，其特徵是:所述的簡訊模塊是TC35I模塊，所述中央控制模塊包括繼電器驅動電路、單片機控制模塊、電壓轉換模塊，它們與TC35I模塊、檢測模塊和電機驅動模塊一起組成控制系統。
4.根據權利要求1或3所述的一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，其特徵是:所述電機驅動模塊包括電機、內螺旋杆、卡扣、外螺旋管及單刀雙擲開關，電機的轉軸與內螺旋杆相連，電機轉動帶動內螺旋杆，使內螺旋杆旋轉，在內螺旋杆的外側是一與內螺旋杆相配套的外螺旋管，外螺旋管外壁安裝有一個凸起卡扣，同時在螺旋管外側的金屬外殼的內壁兩端安裝有個單刀雙擲開關。
5.根據權利要求3所述的一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，其特徵是:所述單片機控制模塊由一塊STC89C58單片機及其控制電路組成，具體連接方法如下:單片機的5、6引腳接斷電保護模塊AT24C02的SDA和SCL端，18、19引腳接外部時鐘電路，20、40引腳接5V電源，3、4引腳與按鍵相連接，21引腳外接雨水傳感器Yl端，22引腳接窗開關傳感器的Y2端，23、24引腳分別接入2個繼電器電路的控制埠，25、26引腳分別與TC35I模塊的18、19引腳相連接，27、28引腳分別與顯示器的4、6引腳相連接，32-39引腳分別與顯示器的7-14引腳相連接。
6.根據權利要求3所述的一種由太陽能供電並使用簡訊控制的智能窗系統，其特徵是:所述斷電保護模塊電路連接方法如下:AT24C02的1、2、3、4、7引腳接地，5號引腳與單片機89C58的6號引腳相連接，6號引腳與單片機89C58的5號引腳相連接，8號引腳與VCC相連後分別接2個1K電阻，再接AT24C02的5、6號引腳。
【文檔編號】E05F15/12GK203822041SQ201420002784
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】谷佳燁, 陳自波, 肖慧榮 申請人:南昌航空大學