基于慧鱼模型的智能推拉窗设计.pdf
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1、1442023 年 11 月下Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备基于慧鱼模型的智能推拉窗设计*邓艳菲,万宏钢(江西机电职业技术学院,江西 南昌 330013)摘要:课题组以慧鱼创意组合模型为载体,设计了一种机电一体化智能推拉窗。本智能窗主要由智能控制部分、机械部分、传感器部分三部分组成。该智能推拉窗分两种模式,即手动模式和自动模式,手动模式可手动自由控制窗户开关,自动模式由光照强度传感器、空气质量检测器、雨滴传感器、风力传感器、超声波传感器5种传感器根据外部条件来控制窗户的开关。仿真结果表明,该智能推拉窗使用灵活,安全可靠,市场前景广阔。关键
2、词:慧鱼模型;智能推拉窗;传感器中图分类号:TH4;TU228 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-3872.2023.22.0400 引言德国发明家Arthur Fischer博士于1964年在其“工业燕尾槽及六面可拼接”专利技术基础上发明了慧鱼创意组合模型,其涵盖了机械构件、电气构件、控制构件、气动构件、微型电机、计算机编程以及机器人设计等内容1,也是一款可编程的机电一体化教学装置2。结合ROBO TXT控制器,可以轻松通过彩色触屏控制,其包含多种接口,拥有强大的处理器,保证了控制板极高的性能,用以控制各种慧鱼模型,并进行各类专用机器人的制作与控制。随着建筑技术
3、以及人们生活水平的提高,人们对窗户功能的需求越来越高,窗户设计研究工作也不断取得新的成果3,切实解决了日常生活的难题:如在外出时经常忘记关闭窗户,遇上天气突变,经常出现室内淋雨,或是大风把室内物品吹乱,带入灰尘杂物。若此时窗户关闭,则可以避免这些情况造成的损失。正因为窗户的开、关对室内环境有很大影响,而人们不可能时刻、细致地关注这些事情,故本课题组设计了一款机电一体化推拉窗,能智能化解决以上难题,极大地满足人们的需求。1 结构与工作原理1.1 智能控制部分智能控制部分由2块TXT控制器级联,如图1所示,利用感应器与限位开关协同工作,实现精确控制窗户开闭。1.2 机械部分1)传动部分。如图 2
4、所示,主电机通过齿轮 1、2、3 传动带动蜗杆螺旋传动,从而控制螺母左右移动,而螺母带动螺母上的副电机定块运动,进而实现窗户的左右移动4。图1智能控制装置2)自动/手动切换部分。按下开关后,如图3、图4所示,副电机带动锥齿轮转动和螺杆螺旋传动,从而使螺母上下移动,进而控制定块1和窗户上定块2之间的连接或断开,实现窗户开关手动自动的切换。自动状态,由传感器检测外部条件,智能控制系统接收信息并进行判断,来决定窗户的开关;手动状态,可以手动自由地开关窗户。1.3 传感器部分1)光照强度传感器。由光敏电阻和A/D转换模块组成的光照强度传感器如图5所示。当光照强度传感器感应到光照强度不足后,自动关窗。当
5、外界光照充足时,光照强度检测器检测到后,自动开窗5。基金项目:江西省教育厅科研项目“基于多传感器融合技术的智能窗的设计研究”(GJJ214202)作者简介:邓艳菲(1985),女,湖北随州人,硕士研究生,副教授,研究方向为电子信息技术。2023 年 11 月下145Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备主电机蜗杆螺母齿轮 1齿轮 2齿轮 3图2传动装置和动力装置副电机螺杆锥齿轮螺母图3切换装置(全面图)1.1定块 1定块 2图4切换装置(部分图)图5光照强度传感器2)空气质量检测器。图6中的传感器由一个灰尘传感器和一个显示评估板组成。评估板上的七
6、段数码管若显示P50则代表PM2.5数值为50,若显示则C20代表温度20。每9秒一轮循环往复,PM2.5每轮显示8 s,温度每轮显示1 s。开始运行时PM2.5显示从0往上涨(空气越差数字上涨越快,反之越慢)直到最终数字稳定时为当前空气的质量,温度显示与之相同,值板上2个LED每2秒快闪一次。图6空气质量检测器PM2.5显示数值在050之间,则空气质量为优;显示数值在 50100 之间则空气质量为良;显示数值在 100130 之间,空气质量为轻度污染;显示数值在 130170 之间,则属于中度污染;显示数值在170250之间,则空气质量为重度污染;显示数值若大于250,则空气质量为严重污染。
7、1462023 年 11 月下Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备当室内空气质量较差时,空气检测器检测数值大于100后,将自动开窗通风,疏散有害物质。3)雨滴传感器。图7是雨滴传感器,下雨时,雨滴传感器感应到有雨水降落便会自动关窗,以免雨水进入屋内,淋湿屋内物品。4)风力传感器。图8中的风力传感器由麦克风传感器代替,麦克风传感器可检测周围声音强度,识别声音有无(根据振动原理)。因为真正的风力传感器过大,而风吹物体,物体会振动,所以用麦克风传感器代替,此传感器可调节其灵敏程度,即调节感应风力临界点。图7雨滴传感器图8风力传感器风力传感器的作用是当
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