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  • 室外智能防风雨晾衣装置的研制

  • 内容出处:http://www.snjlyj.com时间2014-01-13 08:11作者admin浏览次数
 
摘要:设计研制一种智能防雨晾衣装置,当遇到雨雪等恶劣天气时,该装置先控制伸缩衣杆的收缩,再由电磁铁延迟加
 
电让遮雨布沿着铝型材内的导槽自动放下;而当天气晴朗时,可驱动绕绳杆将遮雨布收起后伸展晾衣杆。遇到电源失电
 
或者其它故障时则可手动卷起遮雨布收回衣物。该装置结构简单,操纵便捷,具有较好的市场应用前景。
 
关键词:晾衣架;自动控制;单片机;防雨
 
目前,生活中人们所使用的晾衣架大多仅提供挂晒 衣服的功能,人们洗完衣服将衣物晾晒在室外的晾衣架 上,如遇下雨,传统的晾衣架无法做到使晾晒在室外的 衣物避雨,只能重新洗涤,这不仅浪费时间也浪费了水 资源。尽管现在部分住户加装了防雨顶棚,但因其为三 面敞开式,仍无法制止雨水飘人。此外,固定式顶棚遮挡 了阳光,使得衣服晾晒的效率大幅下降,也给人们带来 了不便。针对上述问题,设计出能根据天气变化而自动 防雨和晾晒的装置,显得尤为迫切。根据雨量、光线、温 度等传感器输出信号,此机构能自动控制继电器延时通 断,遮雨布升降直流电机的启停和晾衣架伸缩电机的运 动,使得衣物在任何恶劣天气中都能保持干燥,从而解 决了后顾之忧。此装置的具体功能,是当家中无人或者 在休息时,其能通过传感器感应外界自然因素(雨雪、温 度和亮度等)变化,迅速做出反应,及时控制遮雨布料的 下降,防止衣物被雨水淋湿;当天气状况转好时,遮雨布 料又会及时卷升,让衣物得到阳光充分的照射,为家居 生活提供了便利。因此,这是一项非常实用的家用装置,
 
1智能防雨晾衣装置结构设计
 
1.1工作原理
 
智能防雨晾衣装置安装在阳台的窗户外,通过膨胀 螺栓和墙体连接比较牢固、操作便利,具体结构示意图, 如图1所示。
 
1.光敏开关;2.雨量感应器;3.蓄电池;4.电磁铁;5.棘爪;6.棘轮;
 
7.绕线杆;8.引导杆;9.防雨布杆;10.太阳能电板;11.遮雨棚;12. 绕线杆电机;13.伸缩架;14.衣杆;15.螺母块;16.联轴器;17.伸 缩架电机
 
图1智能防雨晾衣装置结构示意图
 
防雨布杆和重杆主要起引导作用,使得遮雨布能够 顺利下降,也可防止大风等恶劣天气致遮雨布被吹翻。在
 
遇到雨雪、天气变暗和温度下降到某一阈值的情况时,控 制盒输出信号控制伸缩衣杆直流电机的旋转以带动伸 缩衣杆的收缩。其传动方式是由联轴器带动丝杠转动, 螺母块和伸缩衣杆机构用螺钉螺母连接,丝杠和螺母块 相对运动推动伸缩衣杆的缩回,控制电磁铁延迟加电,棘 爪远离棘轮,防雨布杆和重杆的重力作用,绕绳杆逆时 针转动,遮雨布沿着铝型材内的导槽自动放下,控制电 磁铁失电,棘爪插人棘轮后锁止绕绳杆;当天气晴朗,控 制盒控制绕绳杆直流电机驱动绕绳杆顺时针方向转动, 棘轮单向转动不可逆,每转动一个齿棘爪锁住棘轮,转动 绕绳杆使得遮雨布自动收起,再控制伸缩衣杆直流电机 伸展出衣杆,让衣服等到充分的晾晒,此装置结构简单, 只需把衣物等挂在衣杆上即可,实现全自动操作。一旦 遇到电源失电或者其它故障时,可通过手动摇柄转动绕 绳杆将靠近墙壁的遮雨布收起后收回衣物。
 
1.2动力电源
 
本装置将单晶硅太阳能电池板安装在雨棚顶上,使 用太阳能电池和锂电池复合型动力电源。由于使用太阳 能电池转化为电能较慢,而且输出电流随着光线强弱而 变化,容易导致整套装置动力性不足,故将其能量先存 储在锂电池内,再由锂电池释放给执行装置和控制盒供 电,控制系统控制太阳能的工作状态,对锂电池起到过 充电保护、过放电保护的作用。
 
2智能防雨晾衣装置控制系统设计
 
智能防雨晾衣控制系统,包括晾衣装置自动收放控 制系统和动力电源管理系统两部分。机械结构包括控制 盒、遮雨布,防雨杆、结构支撑梁、传感器布置域、固定结 构等;控制系统包括51单片机、雨雪雨量传感器、光敏开 关、继电器、普通开关。执行部件为电磁铁和两个直流减 速电机。动力电源采用太阳能电池和锂电池复合型,实 物图如图2所示。
图2智能防雨晾衣装置实物图 2.1晾衣装置自动收放控制系统
 
选用兰格尼雨量传感器,实物和电路如图3所示。当 传感器检测到雨量时,蓝色与黄色闭合10 s,然后,进人 下一个检测环节循环进行,而且每次检测都忽略上次当 前水量,只要将输出端口通过上拉电阻后直接连接到51 单片机的P1.0口,通过循环程序不断读取其信号,一旦 读取高电平则判断为下雨状态,从而分别控制伸缩衣杆 电机和电磁铁进行收缩衣杆和放落防雨罩。
 
温度传感器选用DS18B20,光敏电阻选用GL5528芯
a.实物图 b.电路图
 
图3兰格尼雨量传感器
 
片,晾衣装置自动收放控制系统首先将上述各传感器信 号输人到51单片机的P0 口,经过内置程序计算后,输出 控制信号到继电器来控制电磁铁的通断,并且根据直流 电机驱动器的控制端口 INUIN2和PWM 口,分别控制直 流电机的正反转和转动速度。传感器的控制电路和直流 电机驱动器电路分布,如图4和5所示。
H-
图4传感器的控制电路图
图5直流电机驱动器电路图
 
从控制器输出信号到遮雨布下降完毕,整个过程约 3.4 s,在51单片机内加人延迟程序控制继电器延迟加电 时间为4s。继电器的型号为SONGLE,直流电磁铁为12V 华信HCNE1-1039,直流减速电机的额定扭矩2.3 Nm,额 定转速100r/min。
 
2.2动力电源管理系统
 
选用太阳能电池给锂电池充电管理芯片,型号C N3063, 分析太阳能电池的I-V特性,设定充电电压典型值为4.2 V, 有涓流充电模式和持续恒流恒压充电模式,带有电池温 度监测功能防止芯片充电过热,同时自动进人睡眠模式 以达到节能目的。
 
3结语
 
本文所研制晾衣防雨自动收缩装置应用机电一体化 技术,根据天气温度变化实现伸缩晾衣(下转第28页)
 
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