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一种基于物联网技术智能晾衣架的设计

2022-02-21陈芝龙吕焕培

科技信息·学术版 2022年4期
关键词:结构设计物联网

陈芝龙 吕焕培

摘要:目前我国正处于物联网高速发展的时代,人们的生活水平也是在不断提高,目前大多数人家中所使用的传统晾衣架已无法满足人们日常的生活需要。为此本文设计了一种能够自动对天气变化的智能晾衣架,此次设计的智能晾衣架采用AT89C52单片机作为核心, 利用安装在各处的传感器感应外部环境的实时变化,从而实现智能晾衣架的相应功能。

关键词:智能衣架;结构设计; AT89C52单片机;物联网

1 引言

目前国内的智能家居行业正处于一个飞速发展的阶段,在一些发展速度快、科技化程度较高的城市里,越来越多的家庭开始选择一些智能化程度更高的智能家居。智能晾衣架作为智能家居中的一员,目前市面上已有了不少类似的产品。根据目前显示的数据来看,智能晾衣架的普及率约为 40%,可以看出,大多数家庭所使用的晾衣架仍然是传统的晾衣架。[2]而传统的晾衣架占地空间大,功能单一,无法对外界天气的变化做出反应。[3]而目前市面上已有的智能晾衣架,大多只是解决了简单的使用方便问题,并且由于价格较高,真正使用的家庭比较少。已经研究的可自动伸缩的防雨晾衣架,大多都是通过光传感器或者光敏电阻识别白天和夜晚来实现晾衣架的伸缩。然而使用光敏传感或光敏电阻识别存在一定的误差,在晚上容易受到室内灯光或者邻居灯光的影响,从而导致错误识别伸出衣架,造成弄湿衣物的后果。[3]

本产品能够自动应对各种不利的晾衣情况,全方位全天候保护晾晒衣物,使用方面可以大大节省人力,拥有自动升降功能,可在晴天自动开窗将晾衣架转移到室外晾晒,恶劣天气自动收回关窗,有效地避免了在下雨时衣服无人收起而被雨淋湿的情况。[4]本产品的出现能较好的缓解人们的生活压力,并满足多数人的生活需求。

2 智能晾衣架的創新点

1.功能创新:

①基于物联网实现全自动智能控制,利用温湿传感器、雨滴传感器、风力传感器实时感应环境变化实现自动晒衣收衣。

②衣架主体具有隐藏功能,不工作时晾衣架主体可以进行收缩,工作时伸出晾衣架主体。

③利用光敏传感器使得衣物能够根据太阳移动改变晾晒角度。

2.结构创新:

①利用光敏传感器感应阳光的入射角度,控制电机与螺杆配合运动实现室外衣架随太阳转动。

②通过螺杆与剪式支架臂配合,且剪式支架交叉固定,并实现上升和下降的功能。

③通过一对小型移动电缸来实现两边的衣物从相反的方向移动。

④采用螺母丝杠结构将旋转运动转换为直线运动,实现窗户的自动开关。

智能晾衣架的功能创新以结构上的创新为基础,通过单片机控制各个机械结构进行运动,即可使得晾衣架全方位全天候的保护衣物,人们在使用的时候也会感到更加的方便。

3 智能晾衣架控制模块

在硬件上本系统主要由STC89C52单片机芯片作为核心元件,其下连接各类传感器、信号收发器、电机控制系统、显示屏等。其中传感器模块中包含光敏传感器、温湿传感器、风力传感器等能够检测到环境变化的一系列传感器,通过相关传感器对当前环境信息进行采集,并将数据传送到芯片中,再通过芯片控制晾衣架的各个活动机构使得晾衣架实现其相对应的功能。

软件方面采用C语言进行编程控制,利用安装在晾衣架各处的传感器进行数据的采集,并将传递过来的数据进行进行逻辑分析,使得智能晾衣架实现对环境的智能感知。

4 智能晾衣架结构模块

晾衣架的升降功能将通过电机带动剪式支架的展开和收回来实现,在需要将洗完的衣服挂至晾衣杆上时剪式支架放下,完成后再控制电机使得其回到高处。

将晾衣架送出至室外的直线运动则是利用导槽式滑动导轨来实现。通过电机带动同步带轮转动,从而带动其在导槽中的移动,以此来实现智能晾衣架伸出和收回功能。其中剪式支架与导槽式滑动导轨如图所示

而将挂晒两侧的衣物送出与收回则通过一对安装在两侧的小型移动电缸来实现。

寻找最佳晾晒位置采用电机来实现,通过光敏传感器来调节电阻的变化来实现电机的转动,使得衣服总能处于光照的最佳位置。

窗户平移机构采用螺母丝杠结构。移动窗户安装在丝杠螺母上,丝杠安装在窗户的上端,一端安装在轴承中,另一端与减速机输出端通过联轴器刚性连接,减速机输入端连接有直流电机。电机转动带动丝杆转动,带动丝杆螺母水平移动,从而实现窗户的打开和关闭。

5结论

本产品采用的各类传感器可以实时感应周围环境的变化,并将信息实时的传递给中央,当得出此时的环境不宜晾晒衣物后就可以立刻将晾晒在外面的衣物收回,避免衣物被淋湿,而判定出此时天气适合晾晒衣物后又能自动将衣物晾晒至窗外。当其不工作时,又可自动进行折叠,将其收缩隐藏至顶部,既不占地方又显得美观。与目前市面上的智能晾衣架相比,本产品更加适合当下快节奏的生活,可以让白天在外工作的人们更加放心。并且,本智能晾衣架具有结构简单,操作方便、成本低的特点、也顺应了智能家居发展的趋势。

参考文献:

[1]林关成.基于STC89C52单片机的智能晾衣架控制系统设计[J].计算机与数字工程,2021,49(01):55-58+147.

[2]李彪恒,杨莹,陈威,段智华,唐云飞.基于丝杆伸缩机构的树形晾衣架设计[J].机械研究与应用,2020,33(05):131-132+135.DOI:10.16576/j.cnki.1007-4414.2020.05.038.

[3]陈玉青,洪连环,胡斌.基于STC89C52单片机智能防雨伸缩晾衣架设计[J].机电工程技术,2020,49(11):43-45.

[4]邓旭成,莫慧芳.一种智能衣架的可隐藏设计[J].科技资讯2018,16(02):92-93.DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2018.02.092.

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