一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能晾衣架的設(shè)計(jì)

陳芝龍 呂煥培

摘要：目前我國正處于物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時(shí)代，人們的生活水平也是在不斷提高，目前大多數(shù)人家中所使用的傳統(tǒng)晾衣架已無法滿足人們?nèi)粘５纳钚枰?。為此本文設(shè)計(jì)了一種能夠自動(dòng)對天氣變化的智能晾衣架，此次設(shè)計(jì)的智能晾衣架采用AT89C52單片機(jī)作為核心， 利用安裝在各處的傳感器感應(yīng)外部環(huán)境的實(shí)時(shí)變化，從而實(shí)現(xiàn)智能晾衣架的相應(yīng)功能。

關(guān)鍵詞：智能衣架;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); AT89C52單片機(jī);物聯(lián)網(wǎng)

1 引言

目前國內(nèi)的智能家居行業(yè)正處于一個(gè)飛速發(fā)展的階段，在一些發(fā)展速度快、科技化程度較高的城市里，越來越多的家庭開始選擇一些智能化程度更高的智能家居。智能晾衣架作為智能家居中的一員，目前市面上已有了不少類似的產(chǎn)品。根據(jù)目前顯示的數(shù)據(jù)來看，智能晾衣架的普及率約為 40%，可以看出，大多數(shù)家庭所使用的晾衣架仍然是傳統(tǒng)的晾衣架。[2]而傳統(tǒng)的晾衣架占地空間大，功能單一，無法對外界天氣的變化做出反應(yīng)。[3]而目前市面上已有的智能晾衣架，大多只是解決了簡單的使用方便問題，并且由于價(jià)格較高，真正使用的家庭比較少。已經(jīng)研究的可自動(dòng)伸縮的防雨晾衣架，大多都是通過光傳感器或者光敏電阻識(shí)別白天和夜晚來實(shí)現(xiàn)晾衣架的伸縮。然而使用光敏傳感或光敏電阻識(shí)別存在一定的誤差，在晚上容易受到室內(nèi)燈光或者鄰居燈光的影響，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤識(shí)別伸出衣架，造成弄濕衣物的后果。[3]

本產(chǎn)品能夠自動(dòng)應(yīng)對各種不利的晾衣情況，全方位全天候保護(hù)晾曬衣物，使用方面可以大大節(jié)省人力，擁有自動(dòng)升降功能，可在晴天自動(dòng)開窗將晾衣架轉(zhuǎn)移到室外晾曬，惡劣天氣自動(dòng)收回關(guān)窗，有效地避免了在下雨時(shí)衣服無人收起而被雨淋濕的情況。[4]本產(chǎn)品的出現(xiàn)能較好的緩解人們的生活壓力，并滿足多數(shù)人的生活需求。

2 智能晾衣架的創(chuàng)新點(diǎn)

1.功能創(chuàng)新：

①基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)智能控制，利用溫濕傳感器、雨滴傳感器、風(fēng)力傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)環(huán)境變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)曬衣收衣。

②衣架主體具有隱藏功能，不工作時(shí)晾衣架主體可以進(jìn)行收縮，工作時(shí)伸出晾衣架主體。

③利用光敏傳感器使得衣物能夠根據(jù)太陽移動(dòng)改變晾曬角度。

2.結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：

①利用光敏傳感器感應(yīng)陽光的入射角度，控制電機(jī)與螺桿配合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)室外衣架隨太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。

②通過螺桿與剪式支架臂配合，且剪式支架交叉固定，并實(shí)現(xiàn)上升和下降的功能。

③通過一對小型移動(dòng)電缸來實(shí)現(xiàn)兩邊的衣物從相反的方向移動(dòng)。

④采用螺母絲杠結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)窗戶的自動(dòng)開關(guān)。

智能晾衣架的功能創(chuàng)新以結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新為基礎(chǔ)，通過單片機(jī)控制各個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，即可使得晾衣架全方位全天候的保護(hù)衣物，人們在使用的時(shí)候也會(huì)感到更加的方便。

3 智能晾衣架控制模塊

在硬件上本系統(tǒng)主要由STC89C52單片機(jī)芯片作為核心元件，其下連接各類傳感器、信號(hào)收發(fā)器、電機(jī)控制系統(tǒng)、顯示屏等。其中傳感器模塊中包含光敏傳感器、溫濕傳感器、風(fēng)力傳感器等能夠檢測到環(huán)境變化的一系列傳感器，通過相關(guān)傳感器對當(dāng)前環(huán)境信息進(jìn)行采集，并將數(shù)據(jù)傳送到芯片中，再通過芯片控制晾衣架的各個(gè)活動(dòng)機(jī)構(gòu)使得晾衣架實(shí)現(xiàn)其相對應(yīng)的功能。

軟件方面采用C語言進(jìn)行編程控制，利用安裝在晾衣架各處的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，并將傳遞過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行邏輯分析，使得智能晾衣架實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的智能感知。

4 智能晾衣架結(jié)構(gòu)模塊

晾衣架的升降功能將通過電機(jī)帶動(dòng)剪式支架的展開和收回來實(shí)現(xiàn)，在需要將洗完的衣服掛至晾衣桿上時(shí)剪式支架放下，完成后再控制電機(jī)使得其回到高處。

將晾衣架送出至室外的直線運(yùn)動(dòng)則是利用導(dǎo)槽式滑動(dòng)導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)。通過電機(jī)帶動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)其在導(dǎo)槽中的移動(dòng)，以此來實(shí)現(xiàn)智能晾衣架伸出和收回功能。其中剪式支架與導(dǎo)槽式滑動(dòng)導(dǎo)軌如圖所示

而將掛曬兩側(cè)的衣物送出與收回則通過一對安裝在兩側(cè)的小型移動(dòng)電缸來實(shí)現(xiàn)。

尋找最佳晾曬位置采用電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，通過光敏傳感器來調(diào)節(jié)電阻的變化來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得衣服總能處于光照的最佳位置。

窗戶平移機(jī)構(gòu)采用螺母絲杠結(jié)構(gòu)。移動(dòng)窗戶安裝在絲杠螺母上，絲杠安裝在窗戶的上端，一端安裝在軸承中，另一端與減速機(jī)輸出端通過聯(lián)軸器剛性連接，減速機(jī)輸入端連接有直流電機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲桿螺母水平移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)窗戶的打開和關(guān)閉。

5結(jié)論

本產(chǎn)品采用的各類傳感器可以實(shí)時(shí)感應(yīng)周圍環(huán)境的變化，并將信息實(shí)時(shí)的傳遞給中央，當(dāng)?shù)贸龃藭r(shí)的環(huán)境不宜晾曬衣物后就可以立刻將晾曬在外面的衣物收回，避免衣物被淋濕，而判定出此時(shí)天氣適合晾曬衣物后又能自動(dòng)將衣物晾曬至窗外。當(dāng)其不工作時(shí)，又可自動(dòng)進(jìn)行折疊，將其收縮隱藏至頂部，既不占地方又顯得美觀。與目前市面上的智能晾衣架相比，本產(chǎn)品更加適合當(dāng)下快節(jié)奏的生活，可以讓白天在外工作的人們更加放心。并且，本智能晾衣架具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、成本低的特點(diǎn)、也順應(yīng)了智能家居發(fā)展的趨勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]林關(guān)成.基于STC89C52單片機(jī)的智能晾衣架控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2021，49（01）：55-58+147.

[2]李彪恒，楊瑩，陳威，段智華，唐云飛.基于絲桿伸縮機(jī)構(gòu)的樹形晾衣架設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2020，33（05）：131-132+135.DOI：10.16576/j.cnki.1007-4414.2020.05.038.

[3]陳玉青，洪連環(huán)，胡斌.基于STC89C52單片機(jī)智能防雨伸縮晾衣架設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2020，49（11）：43-45.

[4]鄧旭成，莫慧芳.一種智能衣架的可隱藏設(shè)計(jì)[J].科技資訊2018，16（02）：92-93.DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2018.02.092.