專利名稱：一種滑窗自動控制外掛裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種滑窗自動控制外掛裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種翼扇的動力操縱機構(gòu)。 技術(shù)背景[0002]目前，整體式的智能家居理念越來越受到重視，但是距離大規(guī)模實現(xiàn)還有很長的路要走。以對居室窗戶的智能控制為例，要使家居智能化，對房間窗戶的自動控制是必不可少的。如申請?zhí)枮?1262176. 5、名稱為“智能遙控自動窗”的中國實用新型專利公開了一種兼具刮風下雨自動關(guān)閉、有害氣體超標自動打開、定時自動開關(guān)、遙控開關(guān)、以及防盜報警功能的自動控制窗戶。然而，目前居住類建筑中絕大部分都使用普通窗戶，且大多數(shù)使用普通滑窗，如果整體更換，不僅包括新窗戶產(chǎn)品成本，還包括專業(yè)的裝修人員施工成本，且會造成被改裝的普通窗戶材料的報廢，形成垃圾。因此，需要更換整個窗體的自動窗技術(shù)方案難以在現(xiàn)實中大規(guī)模推廣實施。[0003]專利申請?zhí)枮?01020546093. 5、名稱為“下雨天自動關(guān)窗的裝置”的中國實用新型專利公開了一種普通窗戶的外掛裝置，可以實現(xiàn)對普通窗戶的自動化改造，以實現(xiàn)下雨自動關(guān)閉窗戶的功能。但是由于該方案中使用電機、控制電路板等用電器，又無特殊供電方法，因此需要在窗戶附近設(shè)置電源插座；對于室內(nèi)裝修時沒有在窗戶旁設(shè)置電源插座的，則需要對室內(nèi)裝修進行改動。然而當前家庭裝修中，家用電的線路多為墻體內(nèi)藏線，改動工程量較大，這將限制其大規(guī)模推廣應(yīng)用。[0004]現(xiàn)有自動窗技術(shù)方案中，有涉及配合空調(diào)開啟使用的功能，即開啟空調(diào)時自動關(guān)閉窗戶，但鮮有涉及配合空調(diào)節(jié)能使用的功能。以夏季夜晚開啟室內(nèi)空調(diào)制冷為例，夜深后室外氣溫通常會降低至適合人睡眠的溫度，此時人們處于睡眠狀態(tài)，不對窗戶狀態(tài)施加控制，窗戶依然關(guān)閉，使得人體等散發(fā)的熱量仍在室內(nèi)積聚，空調(diào)依然需要間歇制冷，這就導致空調(diào)整晚開放，且室內(nèi)空氣質(zhì)量大受影響，既不節(jié)能，也不健康。[0005]隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能家居技術(shù)的發(fā)展，諸如配合空調(diào)節(jié)能使用的功能要求還會越來越多，現(xiàn)有的自動窗通常很少考慮模塊化的功能擴展以及融入物聯(lián)網(wǎng)等問題，這也是自動窗在普通家居環(huán)境下難以向縱深發(fā)展并最終大規(guī)模應(yīng)用的原因之一。實用新型內(nèi)容[0006]本實用新型的目的是提供一種容易在普通窗戶上安裝使用的滑窗自動控制外掛直ο[0007]為了實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案一種滑窗自動控制外掛裝置，包括主體外殼，其特征在于所述主體外殼內(nèi)設(shè)置有由滾珠螺母與絲桿組成滾珠絲桿傳動裝置，其絲桿的一端與電機通過電磁離合器連接，絲桿的另一端與編碼器的輸出軸連接；截面呈凹形的滑軌設(shè)置在絲桿的下方，滑軌的兩個側(cè)邊與滾珠螺母的相配合，使?jié)L珠螺母只能沿滑軌運動，與滾珠螺母連接的連接片與窗戶的受控窗扇相連；[0008]所述裝置還包括設(shè)置在受控窗扇屋內(nèi)一側(cè)的附件槽和設(shè)置在屋外一側(cè)的擴展槽；[0009]附件槽內(nèi)設(shè)置有均與信號處理板相連的室內(nèi)溫度傳感器、煙氣傳感器、瓦斯傳感器和遙控信號收發(fā)器中的一種或多種；[0010]擴展槽內(nèi)設(shè)置有均與信號處理板相連的雨量傳感器、風力傳感器、室外溫度傳感器和防盜傳感探頭中的一種或多種；[0011]信號處理板與電機、編碼器、附件槽和擴展槽相連，信號處理板將接收到的信號經(jīng)過單片機處理后，向功放電路輸出控制電平，用來控制電機和電磁離合器；[0012]電源裝置為電機、編碼器、附件槽和擴展槽提供電源。[0013]為了節(jié)省室內(nèi)空間，方便安裝，所述主體外殼設(shè)置于室外窗框底部。[0014]為了為使裝置能源自給自足，所述電源裝置為蓄電池，太陽能電池板通過充電控制電路對蓄電池充電，蓄電池安裝于主體外殼內(nèi)部，太陽能電池板安裝于主體外殼表面，傾斜一定角度以便接收太陽光照。[0015]為了安全，所述信號處理板上還連接有報警蜂鳴器。[0016]本實用新型采用外掛式設(shè)計可以方便地應(yīng)用于普通滑窗上；采用太陽能實現(xiàn)能量自給自足，勿需更改室內(nèi)電路裝修，使得自動窗推廣應(yīng)用變得容易可行；各種功能模塊配置可以實現(xiàn)下雨刮風自動關(guān)窗功能、有害氣體(如瓦斯)超標自動開窗功能、防盜報警功能、火災(zāi)自動開窗功能、配合空調(diào)節(jié)能使用功能、遙控開關(guān)窗功能、定時開關(guān)窗功能、手動開關(guān)窗功能，傳感功能可以方便擴展；且由于采用了編碼器反饋絲桿轉(zhuǎn)角，窗戶開啟度可以調(diào)節(jié)。 控制器留有接入互聯(lián)網(wǎng)的接口，可以方便地融入物聯(lián)網(wǎng)。


[0017]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。[0018]圖2是本實用新型中控制系統(tǒng)的電路方框圖。[0019]圖中件1窗框為、件2為受控窗扇、件3為主體外殼、件4為附件槽、件5為電機、 件6為電機端軸承座、件7為滾珠螺母、件8為連接片、件9為滑軌、件10為絲桿、件11為編碼器端軸承座、件12為編碼器、件13為電路板、件14為擴展槽、件15為雨量傳感器、件 16為風力傳感器、件17為室外溫度傳感器、件18為防盜傳感探頭、件19為太陽能電池板、 件20為蓄電池、件21為室內(nèi)溫度傳感器、件22為煙氣傳感器、件23為瓦斯傳感器、件為M 遙控信號收發(fā)器、件25為電磁離合器。
具體實施方式
[0020]
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。[0021]如圖1和圖2，本實用新型提供的滑窗自動控制外掛裝置，包括主體外殼3和附件槽4。所述主體外殼3內(nèi)有可帶動窗扇運動的電機5。所述電機的啟停由傳感器和遙控方式通過單片機控制，所述用電部件的電源供給由安裝在所述主體外殼上的太陽能電池板19 及配套蓄電池20供給。[0022]所述主體外殼3通過螺釘安裝在室外窗框底部，以避免影響滑窗視野，附件槽4用螺釘安裝在室內(nèi)窗框上，附件槽中裝置通過電纜與主體外殼內(nèi)的電路板連接，可在窗框上鉆小孔以布置該連接電纜。[0023]附圖1所示主體外殼3中，其內(nèi)底部中間安裝微型的電機5、絲桿10、編碼器12。 所述絲桿10兩端的光軸利用電機端軸承座6和編碼器端軸承座11固定；絲桿10 —端通過電磁離合器25與電機5輸出軸連接，另一端與編碼器12的輸出軸連接。當電磁離合器25 接通時，電機5可帶動絲桿10繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，編碼器12輸出軸隨絲桿旋轉(zhuǎn)，可測出絲桿轉(zhuǎn)動角度并反饋信號給電路板13的信號處理板。絲桿10上配套滾珠螺母7，滾珠螺母7 的法蘭盤外圓上銑出兩平行平面。滑軌9由自潤滑的聚甲醛材料制成，包容絲桿10及滾珠螺母7，沿絲桿軸線安裝于主體外殼內(nèi)底部，滾珠螺母7的法蘭盤外圓上的兩平面受限于滑軌9的兩內(nèi)側(cè)面，不能隨絲桿轉(zhuǎn)動。因此當電機5轉(zhuǎn)動時，滾珠螺母7沿絲桿軸線平動。連接片8將滾珠螺母7與受控窗扇2通過螺釘連接，從而將滾珠螺母7的平動傳遞給受控窗扇，完成窗戶開閉動作。所述的連接片8與受控窗扇2之間可以留有一定間隙，以避免安裝誤差對傳動性能的影響。[0024]絲桿10的轉(zhuǎn)角與受控窗扇2的平移距離存在嚴格的比例關(guān)系，通過編碼器12測量絲桿轉(zhuǎn)角可解算出受控窗扇的當前位置，編碼器將數(shù)據(jù)傳電路板13，由電路板板上的單片機進行反饋控制，可以使受控窗扇停留于想要的各種位置上。由于受控窗扇2與電機5之間由滾珠絲桿運動機構(gòu)傳動，滾珠絲桿運動副可以逆向傳動，且摩擦阻力低，當電機5、電磁離合器25不通電時，電磁離合器斷開，電機輸出軸與絲桿脫開，窗戶可以手動打開和關(guān)閉。 在控制上，對電機5和電磁離合器25的控制要滿足手動開關(guān)窗戶的要求，當需要控制窗扇 2動作時，驅(qū)動電磁離合25閉合的控制電平先于驅(qū)動電機動作的控制電平被發(fā)送到功放電路，動作結(jié)束后，電磁離合器25在相應(yīng)控制電平的作用下斷開。同樣是由于采用滾珠絲桿傳動，所需電機5的扭矩及功率均很小，作為一個實際實施方案，可以選擇額定電壓12V、額定轉(zhuǎn)速26r/min、額定功率2W、額定轉(zhuǎn)矩0. 2N · m的直流電機，如深圳市金順來特公司生產(chǎn)的 050BGB-360-09250 型電機。[0025]電機5的啟停控制由固定在主體外殼3內(nèi)部底面的電路板13完成，信號處理板13 包括信號處理板及功放電路。功放電路主要給電機5、電磁離合器25和報警蜂鳴器供電，信號處理電路板向功放電路發(fā)出通斷電的電平信號。[0026]信號處理板主要包括單片機主芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、遙控信號二次解碼芯片、網(wǎng)絡(luò)控制器芯片。信號處理板處理各種傳感器、遙控信號收發(fā)器、內(nèi)部定時器乃至互聯(lián)網(wǎng)指令給出功放電路的通斷信號。[0027]其中，各種傳感器信號通過信號處理板中的電平轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字I/O或模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，在經(jīng)必要的光耦隔離措施處理后傳入單片機主芯片；遙控信號收發(fā)器所接收到的遙控信號通過二次解碼電路傳入單片機主芯片；互聯(lián)網(wǎng)指令通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器芯片將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)解碼成單片機所需的數(shù)字I/O信號。單片機主芯片對各種信號進行邏輯或數(shù)學運算，并通過D/A向功放電路發(fā)出通斷電信號。單片機自帶時鐘功能，可以實現(xiàn)定時開關(guān)窗戶。遙控信號收發(fā)器M可以接受相關(guān)設(shè)置信號，如設(shè)置單片機時鐘以改變定時開關(guān)窗戶的時長等。所述的單片機芯片可以是各種型號的單片機，作為一個實際實施方案，可以選擇型號為C8051F04X的主芯片。該型號芯片自帶多個A/D和D/A，多個8位數(shù)字1/0， 供電電壓為3V，時鐘源可選外部晶振。為了增加夜間節(jié)能使用空調(diào)的功能，所述的遙控信號收發(fā)器M采用自學習對碼遙控信號發(fā)送技術(shù)，可對室內(nèi)使用的任何一款空調(diào)進行對碼，當夜晚室外溫度低于室內(nèi)溫度或低于用戶設(shè)定溫度時，信號處理電路板發(fā)出指令打開窗戶并同時通過遙控信號收發(fā)器關(guān)閉空調(diào)。[0028]各種傳感器主要包括雨量傳感器15、風力傳感器16、室外溫度傳感器17、防盜傳感探頭18、室內(nèi)溫度傳感器21、煙氣傳感器22、瓦斯傳感器23。其中，雨量傳感器、風力傳感器、室外溫度傳感器、防盜傳感探頭安裝于擴展槽14上，擴展槽還有其它空位，以便傳感功能的進一步擴展；室內(nèi)溫度傳感器、煙氣傳感器、瓦斯傳感器，以及遙控信號收發(fā)器安裝于附件槽4中，附件槽中留有空位，以便傳感及通信功能進一步擴展。[0029]雨量傳感器17可以是各種原理的雨量傳感器，作為一種優(yōu)選的實施方式，可以采用車用圖像處理式雨量傳感器。當室外下雨達到需要關(guān)閉窗戶的程度時，由單片機判斷并發(fā)出關(guān)窗指令。風力傳感器16可以是各種原理且便于安裝的形式，作為一種優(yōu)選的實施方式，可以采用基于熱風力技術(shù)的風力測定探頭，如美國TSI風速探頭，并通過A/D將測得的模擬量風速信號轉(zhuǎn)換輸入單片機，當風力大到有必要關(guān)窗的時候，由單片機判斷并發(fā)出關(guān)窗指令。室外溫度傳感器17及室內(nèi)溫度傳感器21可以是各種原理的反饋電信號的溫度傳感器，兩路溫度值的對比由單片機嵌入式程序?qū)崿F(xiàn)。防盜傳感探頭18可以是各種原理的防盜探頭，如汽車、摩托車防盜探頭，作為一種優(yōu)選的實施方式，可以采用振蕩感應(yīng)式防盜探頭，當傳感器檢測到異常振動時，由單片機判斷并驅(qū)動報警蜂鳴器給出報警聲。煙氣傳感器22可以采用室內(nèi)公共空間布置的防火煙氣傳感裝置，當室內(nèi)煙霧彌漫時，傳感器反饋信號，單片機判斷并給出開窗指令，同時可以給出報警聲或通過網(wǎng)絡(luò)控制芯片向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)出信號。瓦斯傳感器23主要用于檢測室內(nèi)天然氣泄漏，為可選配部件，當室內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸瑯藭r，單片機判斷并給出開窗指令，同時可以給出報警聲或通過網(wǎng)絡(luò)控制芯片向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)出信號。[0030]報警蜂鳴器由功放電路的一個支路供電。所述的網(wǎng)絡(luò)控制芯片主要是指利用獨立于單片機主芯片的單獨的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制芯片，網(wǎng)絡(luò)控制器芯片采用基于EMIT (Embedded Micro Internet working Technology)技術(shù)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制芯片，作為接入物聯(lián)網(wǎng)的擴展接口，其中通常擴展有TCP/IP協(xié)議，可以使單片機與互聯(lián)網(wǎng)完成通信；作為一種可選的實施方式，可以采用國產(chǎn)的webchip PS2000芯片。[0031]電路板13及編碼器12的供電電源為蓄電池20，太陽能電池板19通過充電控制電路對所述的蓄電池進行充電。蓄電池安裝在主體外殼3內(nèi)部，太陽能電池板19安裝在主體外殼的斜面上，斜面傾角以太陽能電池便于更多地接收太陽光輻射為佳。作為一個實際實施方案，可以選擇12V直流輸出蓄電池和開路電壓18V，實際輸出功率8W的太陽能電池板， 其大小約300mmX 500mm，布置時，太陽能電池板上邊沿與外殼3頂部齊平，下邊沿略露出外殼3底部，但并不妨礙滑窗視野。在電機5未驅(qū)動滑窗運動的時間內(nèi)，整個裝置的電能消耗為電路板對各傳感器信號的離散監(jiān)控，監(jiān)控頻率可設(shè)置為30s —次，其功耗很低，此間太陽能電池板可以為蓄電池充電，以備夜間使用。[0032]本實用新型克服現(xiàn)有自動窗技術(shù)不易在普通窗戶上改造安裝、難以配合空調(diào)節(jié)能使用、功能可擴展性不強、以及與物聯(lián)網(wǎng)的融合等問題，提供一種適用普通滑窗、便于安裝、 能量自給自足、具有配合空調(diào)節(jié)能使用功能、設(shè)計模塊化、功能可擴展的、可接入物聯(lián)網(wǎng)的外掛裝置，方便對普通家居窗戶的自動控制。[0033]依照本實用新型的基本技術(shù)方案，并參照上述各實施例，可以對本實用新型的具體實施方式
作許多變化和改進。如各模塊安裝方式、位置；添加新型傳感設(shè)備；采用不同的互聯(lián)網(wǎng)接入方式等。這些變化或改進，同樣落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種滑窗自動控制外掛裝置，包括主體外殼(3)，其特征在于所述主體外殼(3)內(nèi)設(shè)置有由滾珠螺母(7)與絲桿(10)組成滾珠絲桿傳動裝置，其絲桿(10)的一端與電機(5) 通過電磁離合器(25)連接，絲桿的另一端與編碼器(12)的輸出軸連接；截面呈凹形的滑軌 (9)設(shè)置在絲桿(10)的下方，滑軌(9)的兩個側(cè)邊與滾珠螺母(7)的相配合，使?jié)L珠螺母(7) 只能沿滑軌(9)運動，與滾珠螺母(7)連接的連接片(8)與窗戶的受控窗扇(2)相連；所述裝置還包括設(shè)置在受控窗扇(2)屋內(nèi)一側(cè)的附件槽(4)和設(shè)置在屋外一側(cè)的擴展槽(14);附件槽(4)內(nèi)設(shè)置有均與信號處理板(13)相連的室內(nèi)溫度傳感器(21)、煙氣傳感器 (22)、瓦斯傳感器(23)和遙控信號收發(fā)器(24)中的一種或多種；擴展槽(14)內(nèi)設(shè)置有均與信號處理板(13)相連的雨量傳感器(15)、風力傳感器(16)、 室外溫度傳感器(17)和防盜傳感探頭(18)中的一種或多種；信號處理板(13)與電機(5)、編碼器(12)、附件槽(4)和擴展槽(14)相連，信號處理板 (13)將接收到的信號經(jīng)過單片機處理后，向功放電路輸出控制電平，用來控制電機(5)和電磁離合器(25)；電源裝置為電機(5)、編碼器(12)、附件槽(4)和擴展槽(14)提供電源。
2.如權(quán)利要求1所述的滑窗自動控制外掛裝置，其特征在于所述主體外殼(3)設(shè)置于室外窗框底部。
3.如權(quán)利要求1或2所述的滑窗自動控制外掛裝置，其特征在于所述電源裝置為蓄電池(20 )，太陽能電池板(19 )通過充電控制電路對蓄電池(20 )充電，蓄電池(20 )安裝于主體外殼(3)內(nèi)部，太陽能電池板(19)安裝于主體外殼(3)表面，傾斜設(shè)置以便接收太陽光照。
4.如權(quán)利要求3所述的滑窗自動控制外掛裝置，其特征在于所述信號處理板(13)上還連接有報警蜂鳴器。
專利摘要本實用新型公開了一種滑窗自動控制外掛裝置，包括主體外殼(3)，所述主體外殼(3)內(nèi)設(shè)置有由滾珠螺母(7)與絲桿(10)組成滾珠絲桿傳動裝置，其絲桿(10)的一端與電機(5)通過電磁離合器(25)連接，絲桿的另一端與編碼器(12)的輸出軸連接；截面呈凹形的滑軌(9)設(shè)置在絲桿(10)的下方，滑軌(9)的兩個側(cè)邊與滾珠螺母(7)的相配合，使?jié)L珠螺母(7)只能沿滑軌(9)運動，與滾珠螺母(7)連接的連接片(8)與窗戶的受控窗扇(2)相連；該裝置可實現(xiàn)普通滑窗開閉的自動控制，其能量自給自足，可配合空調(diào)節(jié)能使用，設(shè)計模塊化，有針對物聯(lián)網(wǎng)的擴展接口。作為外掛裝置，它可以較低成本實現(xiàn)自動控制窗戶的普及推廣。
文檔編號E05F15/14GK202249402SQ201120345290
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者卞行健, 張建軍, 張春, 楊文宇, 馬林希 申請人:西南大學