智能家居电动窗帘的设计与实现

作者:孙健 刊名:机械工程与自动化 上传者:李全武

【摘要】窗帘机械传动部分采用滚动螺旋形式,智能控制部分以AT89S52单片机为核心,实现了人工控制、光强控制、红外遥控和定时控制,具有较好的市场应用前景。

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第2期(总第171期) 2012年4月 机械工程与自动化 MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATION No.2Apr. 文章编号:1672-6413(2012)02-0133-03 智能家居电动窗帘的设计与实现 孙 健 (东北大学 秦皇岛分校,河北 秦皇岛 066004) 摘要:窗帘机械传动部分采用滚动螺旋形式,智能控制部分以AT89S52单片机为核心,实现了人工控制、光强控制、红外遥控和定时控制,具有较好的市场应用前景。 关键词:螺旋传动;智能化;单片机;电动窗帘;设计中图分类号:TP273   文献标识码:A 收稿日期:2011-10-31;修回日期:2011-12-20 作者简介:孙健 (1989-),男,甘肃临洮人,本科在读,专业为机械工程及自动化。 0 引言 智能家居已经覆盖家庭自动化、家庭网络、网络家电、信息家电这四大块。而智能家居窗帘与传统的窗帘相比,它不用手动去拉,特别在别墅、高档写字楼、展览馆、大型会议室等场所显得更加方便,只要一按遥控,窗帘自动开合。智能窗帘机可分为机械和控制两大部分。现在市场上常见的智能窗帘机械传动形式有绳索牵引式、皮带传动式、直线电机牵引式及滚动螺旋传动式。本文介绍一种采用螺旋传动式的智能窗帘的设计。 1 机械传动部分设计 图1为窗帘机的系统结构示意图。窗帘机采用螺旋传动原理,运用螺杆和牵引套完成传动目的,省去了传统的滑轮、绳索、皮带等机械机构,使窗帘的可靠性和使用寿命得到很大提高。本设计中采用管状螺旋滚珠丝杆、带有内螺纹球形滚道移动小车和使二者产生相对运动的球形滚珠组成传动机构。滚珠丝杆外部是带有滑槽的轨道,轨道上放置多个可沿轨道移动、用于固定窗帘吊环的吊环座。当滚珠丝杆在电机带动下转动时,移动小车会沿着丝杆做直线运动,并且推动吊环座运动。移动小车和吊环座上都装有弹性橡胶小轮,使机构中的运动都依靠滚动摩擦力,从而采用较小的驱动力就可以满足系统要求。螺旋丝杆上采用双向螺旋,以中间为界,分成左螺旋丝杆和右螺旋丝杆,两部分丝杆上各设置移动小车一个。移动小车上的引导套上注塑成形有内螺旋球形滚道。系统中采用双向可逆 电机,控制滚珠丝杆的双向转动。轨道两端安装有端盖,端盖内设有滚动轴承的固定座,左端盖内还设有电机的支撑座。滑槽可以直接套在安装座上,安装座通过螺钉固定在窗户上侧墙壁。滚珠丝杆和滑槽轨道的长度可以根据窗户的大小自由设定,而其他零件的尺寸均保持不变,这样就可以满足不同用户的需求。 图1 窗帘机的系统结构示意图 2 智能控制部分设计 2.1 控制系统结构规划 控制系统主要有以下几种功能:①固定开关控制:按下“开”或“关”按钮,窗帘自动拉开或关闭,当窗帘拉开或关闭已经到位后,电机自动停止,当窗帘在按下“开”或“关”的运动过程中,按“停”按钮,电机停止转动,这样用户就可以随自己的意愿控制窗帘开合的大小范围,固定开关避免了人们因遥控器失灵或者丢失所造成的不方便;②红外遥控控制:红外遥控控制是通过遥控器来控制窗帘的开合;③定时控制:定时控制是通过在定时器中设置开启或者关闭时间来控制窗帘的 开启或者关闭;④光强控制:光强控制是利用光电传感器,根据光照情况来自动控制窗帘的开合,在光照比较强烈的情况下窗帘会自动关闭而不使室内受到强烈的光照。 图2为控制系统总体机构框图。窗帘控制器的执行机构由电机驱动电路和电机来实现,电机正转、反转和停止功能由单片机输出电平来控制。定时控制方式可由时钟芯片来实现。光强控制方式由光敏电阻和运放电路来控制单片机输出电平继而控制步进电机来实现。 图2 控制系统总体机构框

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