防雨、防暴晒、夜晚能自动收缩的智能晾衣架设计

防雨、防暴晒、夜晚能自动收缩的智能晾衣架 防雨、防暴晒、夜晚能自动收缩的智能晾衣 架设计 第2O卷第6期 2007年11月 机电产品开崖与新 Development&InnovationofMachinery&ElectricalProducts Vo1.20,No.6 Nov.,2007 防雨,防暴晒,夜晚能自动收缩的智能晾衣架设计 潘清明,丁左武,蒋伟,郑孙伟 f1.南京工程学院先进数控技术江苏省高校重点建设实验室,江苏南京210013; 2.南京工程学院车辆工程系,江苏南京211167) 摘要:智能晾衣架的机械部分是在普通拉杆式晾衣架两支撑杆的端部各安装一个滑轮,再穿入钢丝 绳钢丝绳与最前外面的晾衣杆固定连接.钢丝绳的另一端连接到与直流电动机相连的转轴 上.通过电动机的正反转达到晾衣架的伸缩效果.其控制部分的电路CPU采用89C2051单片 机利用温度,雨水,光敏等传感器,达到下雨时自动收回,雨后自动伸展;气温高于设定值 时自动收回,低于设定值时自动伸展;夜晚自动收回,白天自动伸展的功能. 关键词:智能晾衣架;单片机;自动收回;自动伸出 中图分类号:TP23文献标识码:A文章编号:1o02—6673(2o07)06—079—03 0引言 目前人们所使用的晾衣架多为不能随外界环境变化 而自动收缩的传统类型.假如住户是双职工,或者住户 有事在外,那么如果下雨或者夜晚,传统类型的晾衣架 就做不到使晾晒在室外的衣物避雨,避露水的功能.炎 热夏日,上班族通常是把衣物晾晒在室外一整天.住户 即使在家,为了减少麻烦,也很少在夏日的正午把衣物 收回室内,等气温下降之后再把衣物拿出去晾晒.暴晒 对衣物的损伤极大. 目前国内也有生产智能晾衣架的厂家.但是他们所 生产的智能晾衣架都是安装在阳台内部,通过电路的控 制使晾衣架根据不同的情况垂直升降,以达到智能晾衣 的功能llJ.而本文是把智能晾衣架安装在阳台的外面, 达到智能晾晒衣物的目的. 1智能晾衣架结构和功能 1.1智能晾衣架结构 本文设计的智能晾衣架是安装在窗户的下沿.与晾 衣架相配套的雨篷安装在窗户的上沿. 智能晾衣架传动部分结构如图1所示.图中使用一 根钢丝绳通过远端滑轮与伸缩式晾衣架最外一根晾衣杆 收稿日期:2007—09—13 作者简介:潘清明(1963一),男,湖南人,工程师.研究方 向:智能仪器与计算机测试技术;丁左武(1975一),男,安 徽人,博士研究生.研究方向:汽车电气与电子控制技术, 汽车能量管理系统研究. 相连.电机通过正,反不同方向的运转,控制衣架的收 回和伸展.三根晾衣杆两端分别通过连动绳连接,从而 实现晾衣杆伸展时的连动功能. 左侧支撑杆的前,后端分别安装位置传感器1和位 置传感器2.位置传感器为霍尔传感器. 1.2智能晾衣架功能 控制电路主要由单 片机嘲;外接雨水感应 控制电路;温度传感器 控制电路;光敏传感器 控制电路以及位置传感 器等组成.其控制电路 原理框图如图2所示. 当室外下雨时.雨 水滴在雨水感应器上, 此时单片机采集到雨水 感应器给定的"有雨" 信号,发出相应的指令. 控制电机正转.正向带 动钢丝绳.衣架便自动 收回到雨篷下面,避免 衣物被雨水淋湿.与此 同时,蜂鸣器发出响声, 提醒室内的人:"外面 下雨了".假若此时室内 没人,也不用担心,因 位 '-—一 机 k 图l智能晾衣架传动部分结构图 Fig.1Transmissionstructureof intelligentclothesrack 图2控制系统原理图 Fig.2Diagramofthecontrol systemprinciple 为衣物已经被安全送到雨篷底下. 79 ? 产品与市场? 在多雨季节,雨过天晴,此时单片机采集到雨水感 应器给定的"天晴"信号,发出相应的指令.控制电机 反转,反向带动钢丝绳,衣架自动伸展到雨篷外面,实 现衣物的自动晾晒功能. 当天色阴暗或者夜幕降临,光敏电阻感应到光线变 化,单片机采集到信号,经处理后控制电机正向运转, 带动传动机构正转.衣架便自动收回到雨篷下面. 炎热夏季,过强的阳光暴晒会使衣物褪色,加速衣 物的老化.本文通过设定温度传感器的参数.当日晒温 度超过一定值之后,衣架自动收回,从而对衣物起保护 作用.当日晒温度低于一定值之后.衣架自动伸展,从 而继续晾晒衣物. 在停电情况下,本产品就是一个普通的衣架. 2控制电路设计 由雨水感应控制电路;温度传感器控制电路;光敏 传感器控制电路以及位置传感器控制电路产生的数字信 号,经89C2051单片机的输入口输入给单片机.单片机 经分析处理后所得到的结果,从单片机输出引脚输出相 应的信号,从而控制电动机正反转. 2.1温度传感器控制电路设计 为了实现晾衣架的防暴晒功能,需要实时检测环 境温度,扩展温度检测电路.设计中采用高性能的温 度传感器DS18B20嘲,该传感器具有测试温度范围宽 (一55?一125?),分辨率高(最高分辨率可达0.0625?). 通过将DS1820与单片机的接口.可实现温度的检测, 达到防暴晒的目的. 2.2雨水感应器控制电路设计 雨水感应器是本次设计的重点,设计中采用了多点: 式布置的方式,将其与两定值电阻及一滑动变阻器构成l 如图3所示的桥式控制电路,当有雨水时,雨水感应器l WY阻值变小,此时比较器5脚电压高于4脚电压,2l 脚输出高电平,单片机P1.2采集到高电平,由程序判: 断控制输出,使晾衣架自动收回.当天晴时,雨水感应l 器wY阻值变大,此时比较器5脚电压低于4脚电压,l 2脚输出低电平,单片机P1.2采集到低电平,由程序判J 断控制输出,使晾衣架自动伸出.: 生_.-一2.3光敏感应器控f y篷.制敏…两1 个定值电阻及一个可f 变电阻构成了如图4l 所示的光敏传感器桥J 光敏电阻Wl阻值变I 小,此时比较器7脚 电压高于6脚电压,1 脚输出高电平,单片 机P3.5采集到高电 平,由程序判断控制 输出,使晾衣架自动 4关键技术图5软件主程序流程图 Fig.5Flowchartofmain 本文采用了变压pr0gramofthesystemsoftware 整流技术.把220V的 交流电转变为控制器能使用的+5V直流电源.驱动电机 直接采用直流减速电动机.利用单片机作为中央处理 器,可靠地控制电机的正反转,即衣架的收回和伸出. 单片机的型号为89C2051. 可伸缩晾衣架和塑料雨篷,通过所设计的控制机 构,使晾衣架达到随环境变化而自动伸缩的目的. (1)具有下雨提示功能.当室外有雨点时,衣架不 仅能自动收回,蜂鸣器还可发出响声,对室内的主人有 提示作用. (2)具有防止衣物暴晒功能.当炎热夏季阳光过强 时,衣架自动收回,保护衣物. f3)本作品的动力系统只用一根钢丝线,一个电 机,两个位置传感器,相关的传动机构便可完成衣架的 伸缩动作,动力系统结构简单. (4)雨水感应器采用多点布置方式,提高该传感器 ? 产品与市场? 的灵敏度. (5)把雨篷遮蔽风雨的功能和自动伸缩晾衣架的功 能组合在一起. 5结束语 本文设计智能衣架的能够实现下雨自动收衣,且具 有提示功能.当炎热夏季阳光过强时,衣架自动收缩, 达到保护衣物功能.设计中的雨水感应器采用多点布置 方式,灵敏度得到提高.通过较长时间的使用,能满足 使用要求,具有积极的推广应用价值. 参考文献: [11林若波,李锡丰,郑烁.晴雨智能晾衣架的设计[J].电子技术,2006. [2]万福君,潘松峰.单片微机原理系统设计与应用[M】.合肥:中国科 学技术大学出版社,2001. [31杨文显做型计算机原理与接口技术咖.北京:清华大学出版社,2002. TheDesignaboutanIntelligentClothesRackwiththeFacultyofRainproof,Insolationproofa nd DrawingBackAutomaticallyatNight PANQing-Min,DINGZuo一u,JiltNGWei,ZHENGSun-Wei (1jiangsuKeyLaborataryofAdvancedNumericalControlTechnology,NanjingInstituteofTechnology,NanjingJiangsu210013,China; 2.Dept.ofAutomobile,NanjingInstituteofTechnology,NanjingJiangsu211167,China) Abstract:Anintelligentclothesrackisdevelopedwithablockinstalledontheendofeachbghthead,aroundwhichsteelwireisenwind andconnectedtoaDCmotorandchec1o七 hesrai1.Thus.undertherotationofthemotor,thesteelwiretailbestretchedoutordrawnback sothatthemovementofclothrackisachievedautomatically.Usingan89C2051microcontrollerasthecontrolunit,theclothrackisautom— atizedwithtemperaturesensor.rainsensorandphotosensitiveresistance.Ifitissunny,orifthetemperature1Slowerthanthesetnngvalueor atdaytime,itcanbestretchedout.Otherwise,itwillbedrawnback. Keywords:intelligentclothesrack;singlechip;drawingbackautomatically;outspreadautomatically (上接第78页)的气体体积公式(4)求得: At=W/CpV(4) 单根电热元件功率为w=1.5Kw,则电加热器的功率 W=6Kw,空气的比热C=I.o05l(J,K?kg,p=1.2kg/in.,则 温度升高=100%时,V=49m..说明电加热器功率足以加 热风机送来的空气. 3应用实例 通过对一组丽头开口的气瓶在不同的温度和湿度条 件下进行干燥对比试验,得出1数据,发现使用热空 气干燥的方法能够大幅度减少工作时间,提高工作效 率.同时,在使用过程中体现出了安全可靠和使用方便 的优点,充分证明了该设计的有效性. 表1性能对比数据 Tab.1Thecomparisonoftheperformance 温度瓶内湿度环境湿度冷空气热空气干 干燥时间燥时间(?)(%RH)(%RH) din)(Min) 第一次测试2698644815 第二次测试1898724917 第三次测试3099574814 4结论 第一,整机设计轻巧,便于携带;第二,采用交叉 式排列电,使热元件和流动的空气接触时能加大空气流 动阻力,有利于更充分的传热;第三,采用多级串联, 将大功率的电热元件分成多个小功率的电热元件,这样 一 方面提高了空气在加热器内的行程,另一方面降低了 电热元件使用功率,延长了电热元件的寿命;第四,使 用温湿度控制系统,能够方便的调节干燥度和加热温 度,并且能够实现过热保护. 参考文献: [1】倪洪源,孙树山.天然气长输压力管道干燥技术[J1.石油工程建 设,2004.6. [2】郝建斌,王宜建盛,常景龙廖强,等.干空气吹扫干燥法在输气 压力管道中的应用[J].油气储运,2002,2. [3】常景龙,苏宏春,张黎霞,景建庄.新建天然气压力管道自J除水与干 燥技术[J1.油气储运,2001,12. [41韩英波,等.长输压力管道干燥技术的应用咖_石油规划设计,2006,5. [5】金国淼,等.干燥设备[M】.化学工业出版社,2002, [6】?郭宏伟,等.新型空气电加热器的性能研究[J】.化工时刊,2001,12. DesignofTemperatureControllableDrierforPressureVesselandPipeline DENGK.CHENFei.YANCJian—Hong .(TheSecondArtilleryEngineeringCollege,XianShaanxi710025,China) Abstract:AccordingtotherealiWoftheindustrialuseofthepressurevesselandpipelinedrying,adesignoftemperaturecontrollabledrier WaSbroughtforward.Thedrierworkswi七 hhotairblowing.Thetemperatureofthedriercanbedecidedbytheuser.andthemachinecan regulatedthetemperatureitself..Thiskindofdrierismoreeconomicalandconvenientthanothersinindustrialuse. Keyword:convenient;pressurevessel;pressurepipeline;hotairblowing;temperaturecontrollable 81