CN111364869B

CN111364869B - 一种智能开关窗系统

Info

Publication number: CN111364869B
Application number: CN202010229345.XA
Authority: CN
Inventors: 张立强; 龙治中; 郭鹏程; 马超; 龙嘉俊; 程岳军; 张娜; 凡一志
Original assignee: Central South University of Forestry and Technology
Current assignee: Gansu Haiwang Building Materials Co.,Ltd.
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: CN111364869A

Abstract

本发明公布了一种智能开关窗系统，它包括机械部分和智能控制部分；机械部分包括安装于窗架上的第一齿条和贴于第二玻璃下端的第二齿条，第一齿条和第二齿条之间通过传动装置连接；传动装置包括三号齿轮，三号齿轮通过推动装置实现分别与一号齿轮啮合或断开，一号齿轮与二号齿轮啮合设置，三号齿轮与四号齿轮同轴设置；四号齿轮通过推动装置实现分别与五号齿轮啮合或断开；二号齿轮与第一齿条啮合设置；五号齿轮与第二齿条啮合设置；一号齿轮与主电机连接。本发明提供一种智能开关窗系统，以解决家居生活中人不在家中时自动开关窗的问题，同时具有智能检测，自动开闭，控制方便等特点。

Description

一种智能开关窗系统

技术领域

本发明涉及一种机械传动、智能控制系统，具体为一种智能开关窗系统。

背景技术

随着科技的快速发展，各种设施都趋于智能化。人们在生活水平提高的前提下，希望家居环境能够更加舒适、智能。窗户是控制室内外空气流通的重要通道，但很多家庭依然采用的是手动开关的窗户，经常会因为忘记打开或忘记关闭而导致出现问题。例如会因为没有打开窗户出现煤气中毒的可能，会因为忘记关窗而发生家里遭到恶劣天气的破坏和被盗的可能。如果能够让窗户智能化，根据内、外界环境自动实现开关，就会大大降低家中无人时因忘记开关窗户而带来的破坏，也为不在家时提供便利性，让人们的生活质量得到提高。

在智能家居迅速发展的环境下，许多家具都开始趋于智能化，但对于智能窗户的发展应用还是较为局限，市面上现有的开关窗器基本也只能实现雨天关窗的功能。因此，为了促进窗户的智能化发展，还可以从以下几个方面进行努力：

1）提高适应性和安全性。能够根据内外部环境的变化如：出现刮风下雨雾霾天、温湿度变化及煤气泄漏等多情景来智能控制窗户的开关；能够自动定时开关，防止低层住户因为忘记关窗而导致房屋家中被盗的情况发生。

2）设计体积小、可靠性高、成本较低的窗户开闭系统。市面上现有的开关窗器由于功能单一、体积较大并且成本较高，大大限制了它的实用性。

3）更加智能化。可远程遥控，智能音箱语音控制，并且增添了更多的人性化，在满足了开关窗的功能需求又满足了人不在家时想要开关窗的心理需求，以及防盗和家中可控的安全感，使用的舒适度。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，本发明提供一种智能开关窗系统，以解决家居生活中人不在家中时自动开关窗的问题，同时具有智能检测，自动开闭，控制方便等特点。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：它包括机械部分和智能控制部分；机械部分包括安装于窗架上的第一齿条和贴于第二玻璃下端的第二齿条，第一齿条和第二齿条之间通过传动装置连接；传动装置包括三号齿轮，三号齿轮通过推动装置实现分别与一号齿轮啮合或断开，一号齿轮与二号齿轮啮合设置，三号齿轮与四号齿轮同轴设置；四号齿轮通过推动装置实现分别与五号齿轮啮合或断开；二号齿轮与第一齿条啮合设置；五号齿轮与第二齿条啮合设置；一号齿轮与主电机连接。

进一步的，五号齿轮的下端与限位机构连接；限位机构设置在滑动板上，滑动板的底部滑动设于凹槽内，且接触面上设有滚珠。

进一步的，限位机构包括棘轮和棘爪，棘爪设置在滑动板上，棘轮设置在齿轮转轴上；五号齿轮与棘轮同轴设置在齿轮转轴上。

进一步的，三号齿轮与四号齿轮同轴设置在滑动板上。

进一步的，推动装置设置为步进电机, 推动装置设置在机架上。

进一步的，限位机构设置在底板上。

进一步的，智能控制部分与电池连接，电池设置为可充电电池。

进一步的，智能控制部分包括检测内外部环境的风雨感应器、温湿度传感器、噪音传感器、空气质量传感器、太阳能电池板、煤气传感器以及磁敏测距模块，以上所有传感器检通过蓝牙模块与单片机连接。

进一步的，单片机分别与自动定时器和蜂鸣报警器连接。

本发明的有益效果：

1、本发明提供一种智能开关窗系统，传感器检测内外部环境，将检测到的环境信息通过蓝牙模块传输给单片机进行处理，单片机控制电机使机械部分工作实现开关窗功能。智能控制部分中的蓝牙模块可实现信号的无线传输，便于合理布置控制和机械部分，避免了布线复杂的问题, 该系统通过加入智能语音子系统和手机APP遥控，便于人们远程控制。

2、本发明机械部分为齿轮、传感器等小构件，重量轻，成本低；机械部分利用齿轮齿条传动、结构紧凑、传动均匀可靠，传动效率较高; 利用棘轮限位机构和滚珠滑轨，使单开关和双开关模式的转换更加巧妙, 方便了人们的家居生活，提高了生活质量。

3、本发明集检测、传输、处理、控制、机械一体化，使得开关窗更智能、更方便。设计更小巧智能，相较于现有的开关窗器具有多情景、多功能，体积小、适应性强的优点。该窗户开闭系统更加智能，也更切实的考虑窗户开闭的便利性。

附图说明

图1为本发明结构的整体示意图。

图2为本发明结构的正视图。

图3为图2中A-A处剖面示意图。

图4为本发明结构中齿轮齿条安装的结构示意图。

图5为本发明结构中机械部分结构示意图。

图6为图5中B-B处剖面示意图。

图7为图5中C-C处剖面示意图。

图8为图6中G-G处剖面示意图。

图9为本发明结构中的齿轮传动视图。

图10为本发明结构中智能控制部分流程图。

图中所述文字标注表示为：100、第一玻璃；200、第二玻璃；300、智能控制部分；400、机械部分；500、窗架；1、第一齿条；2、第二齿条；3、三号齿轮；4、一号齿轮；5、二号齿轮；6、四号齿轮；7、五号齿轮；8、棘轮；9、滑动板；10、滚珠； 12、棘爪；13、主电机；14、电池；15、机架；16、推动装置；17、底板。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图10所示，它包括机械部分400和智能控制部分300；机械部分400包括安装于窗架500上的第一齿条1和贴于第二玻璃200下端的第二齿条2，第一齿条1和第二齿条2之间通过传动装置连接；传动装置包括三号齿轮3，三号齿轮3通过推动装置16实现分别与一号齿轮4啮合或断开，一号齿轮4与二号齿轮5啮合设置，三号齿轮3与四号齿轮6同轴设置；四号齿轮6通过推动装置16实现分别与五号齿轮7啮合或断开；二号齿轮5与第一齿条1啮合设置；五号齿轮7与第二齿条2啮合设置；一号齿轮4与主电机13连接。

进一步的，五号齿轮7的下端与限位机构连接；限位机构设置在滑动板9上，滑动板9的底部滑动设于凹槽内，且接触面上设有滚珠10。

进一步的，限位机构包括棘轮8和棘爪12，棘爪12设置在滑动板9上，棘轮8设置在齿轮转轴上；五号齿轮7与棘轮8同轴设置在齿轮转轴上。

进一步的，三号齿轮3与四号齿轮6同轴设置在滑动板9上。

进一步的，推动装置16设置为直线步进电机, 推动装置16设置在机架15上。

进一步的，限位机构设置在底板17上。

进一步的，智能控制部分300与电池14连接，电池14设置为可充电电池。

进一步的，智能控制部分300包括检测内外部环境的风雨感应器、温湿度传感器、噪音传感器、空气质量传感器、太阳能电池板、煤气传感器以及磁敏测距模块，以上所有传感器检通过蓝牙模块与单片机连接。

进一步的，单片机分别与自动定时器和蜂鸣报警器连接。

具体工作时，该系统分两个工作环节：

智能控制部分：传感器检测内外部环境，将检测到的环境信息通过蓝牙模块传输给单片机进行处理，单片机控制主电机13使机械部分工作实现开关窗功能。

机械部分：分为两种模式，单开关窗和双开关窗。要实现窗户的单开单关，下面的推动装置16带动滑动板9使四号齿轮6、五号齿轮7脱离啮合，棘轮8棘爪12勾连与第二齿条2卡死，从而使内侧窗户固定，此时第一齿条1与三号齿轮3啮合，主电机13转动从而实现单开单关；要实现双开双关，通过推动装置16将棘轮8棘爪12分开，四号齿轮6、五号齿轮7啮合即可。

改进之处：

一、多情景：市面上现有的开关窗器，只能检测到雨天；改进后，对外能检测雨天、刮风天、雾霾天以及温湿度变化、光照强度变化、噪音等，对内能检测到室内有毒气体的浓度。

二、多功能：市面上现有的开关窗器，只能检测到雨天；改进后，对外能检测雨天、刮风天、雾霾天以及温湿度变化、光照强度变化、噪音等，对内能检测到室内有毒气体的浓度。

三、智能化：市面上现有的开关窗器没有加入智能元素，不可远程控制；改进后，加入了手机APP和智能语音系统可随时随地控制。

四、对装置安装位置、结构、制造等方面的改进优化：

1、市面上现有的开关窗器，大多使用电机进行驱动；改进后，加入了太阳能电池板，不仅能检测光照强度，还可以发电，既减轻了电机的压力又节能。

2、市面上现有的开关窗器安装在室外会遭受风吹日晒等损害，而且由于体积大和安装位置的问题影响到了整体美观性；改进后，利用窗户原本结构来安放装置且齿条贴在窗户玻璃上不占用空间，另外，装置和窗户是同一个色系，整体看起来更加美观。

3、市面上现有的开关窗器结构复杂；改进后，机械装置利用齿轮齿条传动、结构紧凑、传动均匀可靠，传动效率较高。

4、市面上现有的开关窗器功能较单一；改进后，利用限位机构和滚珠、滑动板，使单开关和双开关模式的转换更加巧妙。

5、市面上现有的开关窗器制造工序复杂、安装困难，成本较高；改进后，装置使用挤压成型工艺，加工容易，制造效率高，降低了制造成本。

6、市面上现有的开关窗器定位测距复杂，导致控制系统臃肿；改进后，加入了磁敏测距模块，简化了定位测距过程。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种智能开关窗系统，它包括机械部分（400）和智能控制部分（300）；其特征在于，机械部分（400）包括安装于窗架（500）上的第一齿条（1）和贴于第二玻璃（200）下端的第二齿条（2），第一齿条（1）和第二齿条（2）之间通过传动装置连接；传动装置包括三号齿轮（3），三号齿轮（3）通过推动装置（16）实现分别与一号齿轮（4）啮合或断开，一号齿轮（4）与二号齿轮（5）啮合设置，三号齿轮（3）与四号齿轮（6）同轴设置；四号齿轮（6）通过推动装置（16）实现分别与五号齿轮（7）啮合或断开；二号齿轮（5）与第一齿条（1）啮合设置；五号齿轮（7）与第二齿条（2）啮合设置；一号齿轮（4）与主电机（13）连接；

五号齿轮（7）的下端与限位机构连接；限位机构设置在滑动板（9）上，滑动板（9）的底部滑动设于凹槽内，且接触面上设有滚珠（10）；

限位机构包括棘轮（8）和棘爪（12），棘爪（12）设置在滑动板（9）上，棘轮（8）设置在齿轮转轴上；五号齿轮（7）与棘轮（8）同轴设置在齿轮转轴上。

2.根据权利要求1所述的一种智能开关窗系统，其特征在于，三号齿轮（3）与四号齿轮（6）同轴设置在滑动板（9）上。

3.根据权利要求1所述的一种智能开关窗系统，其特征在于，推动装置（16）设置为步进电机, 推动装置（16）设置在机架（15）上。

4.根据权利要求1所述的一种智能开关窗系统，其特征在于，限位机构设置在底板（17）上。

5.根据权利要求1所述的一种智能开关窗系统，其特征在于，智能控制部分（300）与电池（14）连接，电池（14）设置为可充电电池。

6.根据权利要求1所述的一种智能开关窗系统，其特征在于，智能控制部分（300）包括检测内外部环境的风雨感应器、温湿度传感器、噪音传感器、空气质量传感器、太阳能电池板、煤气传感器以及磁敏测距模块，以上所有传感器检通过蓝牙模块与单片机连接。

7.根据权利要求6所述的一种智能开关窗系统，其特征在于，单片机分别与自动定时器和蜂鸣报警器连接。