CN106703666B - 一种自调节多功能窗户 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自调节多功能窗户，其特征在于该窗户包括室外窗户、室内百叶窗、传感检测单元、无线收发单元、语音识别单元、终端控制单元、清洗装置和单片机。本窗户通过全新结构设计，通过电机驱动齿轮结构控制旋转杆以及导轨盒配合使用增加了窗户的牢固性，窗户开到最大时可靠近墙体，有效实现避风保护窗户的功能。本窗户是由室外窗户和室内百叶窗两层组合而成，双层的使用提高了密封隔音以及安全性能，在冬季也能有效避免热空气的流失。通过室内温度传感器、室外温度传感器、雨滴传感器和单片机的控制实现窗户的自动感应开闭，方便对窗户状态的控制。双层窗户均可以通过终端控制单元和语音识别单元双功能控制，实现远程更方便的控制窗户的状态。

Description

一种自调节多功能窗户

技术领域

本发明涉及智能窗户，具体是一种自调节多功能窗户。

背景技术

窗户是在建筑学上起了很重要的作用。传统的窗户主要由窗框、玻璃和活动构件构成，传统窗户智能化水平低，结构单一功能少，主要功能仅限于通风采光，无法实现对环境的实时监测从而达到自动开关，也不具有远程控制、防盗、保温功能，给人们的生活造成很多不便。但随着科学的进步，人们生活需求越来越高，对窗户的功能需求也逐步增加，在窗户的功能结构上，人们越来越多的进行改进研究。申请号为201210214794.2的中国专利公开了一种自动控制开闭的多功能窗户，结构上采用在窗框内部的凹槽滑轮滑动装置实现自动开闭，外形简洁美观，但由于窗扇不能完全打开，通风效果比较差；申请号为CN201520282496.6的中国专利公开了一种上下式多功能窗户，这种窗户全开设计改进了通风功能，也节省了室内空间，但这种窗户若是在高层或风力较大的位置牢固性能低、容易损坏，甚至掉落造成意外伤害，安全性能比较低。因此，在窗户的功能方面还有很多需要进一步改进的空间。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种自调节多功能窗户。该窗户具有自动开闭、自动调温和清洗功能。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种自调节多功能窗户，其特征在于该窗户包括室外窗户、室内百叶窗、传感检测单元、无线收发单元、终端控制单元和单片机；

所述室外窗户包括窗框、玻璃、旋转杆、连接杆、遮雨板、导轨盒和驱动盒；所述导轨盒包括双轨导槽、滚轮、连接块和旋转轴；所述驱动盒包括环形移动板、第一齿轮、第二齿轮、齿轮轴、第三步进电机和移动板底座；所述玻璃安装在窗框内；所述遮雨板安装在导轨盒上；所述旋转杆的一端通过连接杆与窗框连接；所述遮雨板、导轨盒和驱动盒固定于建筑物墙体上；所述窗框、玻璃位于遮雨板下侧；所述双轨导槽安装在导轨盒内部，双轨导槽上配合有滚轮；所述滚轮安装在连接块的端部；所述连接块中部连接有旋转轴；所述窗框与旋转轴连接；所述移动板底座固定在遮雨板上；所述第三步进电机固定在移动板底座内，其输出轴与第一齿轮的中心连接；所述齿轮轴穿过遮雨板，其一端与旋转杆的另一端连接；所述第二齿轮的中心与齿轮轴的另一端固定连接；所述第一齿轮一侧带齿，另一侧平滑；所述环形移动板内部开有矩形通孔，矩形通孔的对边开有内齿，外表面单侧带齿；第一齿轮与环形移动板的矩形通孔的内齿啮合；所述第二齿轮一侧带齿、另一侧平滑，第二齿轮与环形移动板的外表面单侧齿啮合；第二齿轮通过旋转杆和连接杆与窗框一侧连接；

所述室内百叶窗包括立柱、指示柄、百叶窗片和窗盒；所述立柱和窗盒固定于建筑物墙体上；所述立柱包括移动板、第一连接头、滑台、第二电动推杆、主动轮、从动轮组、菱形升降装置、电机支板和第二步进电机；所述滑台包括滑台底座、第一步进电机和丝杠；所述菱形升降装置包括套管、组合板、第二连接头、导槽和金属杆；所述第一步进电机固定在滑台底座上，滑台底座固定在立柱底部；所述第一步进电机与丝杠连接；所述丝杠和移动板螺旋连接；所述移动板的一侧竖直排列着从动轮组，互相啮合同时转动；所述电机支板固定在移动板上；所述第二步进电机放置在电机支板上，其输出端与主动轮连接；所述从动轮组最下端的从动轮与主动轮啮合；所述移动板的另一侧竖直排列着一组第一连接头；所述第一连接头包括一字螺丝刀和一字卡槽，两者配合连接；所述立柱的内侧有竖直的导槽；所述组合板包括一组菱形连接结构，每个菱形连接结构都通过第二连接头与套管连接；套管中空；所述金属杆的一端与一字螺丝刀连接，中部穿过套管和导槽，另一端与百叶窗片连接；所述第二电动推杆通过电动推杆座固定在立柱底部，其输出端与组合板连接；所述指示柄安装在移动板上；

所述终端控制单元通过无线收发单元与单片机连接；所述单片机分别与传感检测单元和语音识别单元连接；所述传感检测单元包括室内温度传感器、室外温度传感器、红外感应器、雨滴传感器和震动传感器。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本窗户通过全新结构设计，通过电机驱动齿轮结构控制旋转杆以及导轨盒配合使用增加了窗户的牢固性，窗户开到最大时可靠近墙体，有效实现避风保护窗户的功能。

2、本窗户是由室外窗户和室内百叶窗两层组合而成，双层的使用提高了密封隔音以及安全性能，在冬季也能有效避免热空气的流失。

3、通过室内温度传感器、室外温度传感器、雨滴传感器和单片机的控制实现窗户的自动感应开闭，方便对窗户状态的控制。

4、防盗性能好，室外窗户本身从外侧不容易打开，且在窗玻璃上粘附震动传感器，在窗框上装有红外感应器，可以分别检测窗户有无震动有无人员进入，并及时通过无线收发单元和终端控制单元向用户报警。

5、传统的百叶窗都是固定在窗框中的，而本发明中的百叶窗将窗片调至水平后，可以通过电动推杆实现窗片沿立柱导槽上升，收到上方窗盒。

6、室内百叶窗结构中可以通过主动轮和从动轮组连接百叶窗片实现窗片的高速旋转，能及时有效的通风，促进室内外空气流通。

7、百叶窗片上粘有一层电热薄膜，通电时可以发热，冬季可以起到提高室内温度的功能。

8、双层窗户均可以通过终端控制单元和语音识别单元双功能控制，实现远程更方便的控制窗户的状态。

9、通过清洗装置清洗室外玻璃，通过双撑杆结构控制清洗头，实现清洗玻璃的功能，清洗头可以人为拆卸和固定，方便更换。

附图说明

图1是本发明自调节多功能窗户一种实施例的室外窗户整体结构示意图；

图2是本发明自调节多功能窗户一种实施例的导轨盒内部结构示意图；

图3是本发明自调节多功能窗户一种实施例的旋转轴与窗框的连接示意图；

图4是本发明自调节多功能窗户一种实施例的驱动盒内部结构示意图；

图5是本发明自调节多功能窗户一种实施例的室内百叶窗整体结构示意图；

图6是本发明自调节多功能窗户一种实施例的立柱内部结构示意图；

图7是本发明自调节多功能窗户一种实施例的立柱内部菱形升降装置的连接示意图；

图8是本发明自调节多功能窗户一种实施例立柱内部移动板的连接示意图。

图9是本发明自调节多功能窗户一种实施例的滑台结构示意图；

图10是本发明自调节多功能窗户一种实施例的清洗装置整体结构图；

图11是本发明自调节多功能窗户一种实施例的控制系统整体结构框图；(图中：11、窗框；12、玻璃；13、旋转杆；14、连接杆；15、遮雨板；16、导轨盒；161、双轨导槽；162、滚轮；163、连接块；164、旋转轴；17、驱动盒；171、环形移动板；172、第一齿轮；173、第二齿轮；174、齿轮轴；175、第三步进电机；176、移动板底座；21、立柱；22、指示柄；23、百叶窗片；24、窗盒；211、移动板；212、第一连接头；2121、一字螺丝刀；2122、一字卡槽；213、滑台；2131、滑台底座；2132、第一步进电机；2133、丝杠；214、第二电动推杆；215、主动轮；216、从动轮组；217、菱形升降装置；2171、套管；2172、组合板；2173、第二连接头；2174、导槽；2175、金属杆；218、电机支板；219、第二步进电机；3、传感器检测单元；31、室内温度传感器；32、室外温度传感器；33、红外感应器；34、雨滴传感器；35、震动传感器；4、无线收发单元；5、语音识别单元；6、终端控制单元；71、第一电动推杆；72、清洗头；73、撑杆；8、单片机)

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种自调节多功能窗户(参见图1-11，简称窗户)，包括室外窗户、室内百叶窗、清洗装置和控制系统；所述控制系统包括传感检测单元3、无线收发单元4、语音识别单元5、终端控制单元6和单片机8；所述单片机8的型号是STC80C51；所述终端控制单元6通过无线收发单元4与单片机8连接；所述单片机8分别与传感检测单元3和语音识别单元5连接；

所述室外窗户安装在室外一侧，包括窗框11、玻璃12、旋转杆13、连接杆14、遮雨板15、导轨盒16和驱动盒17；所述导轨盒16包括双轨导槽161、滚轮162、连接块163和旋转轴164；所述驱动盒17包括环形移动板171、第一齿轮172、第二齿轮173、齿轮轴174、第三步进电机175和移动板底座176；玻璃12安装在窗框11内；所述遮雨板15安装在导轨盒16上；所述旋转杆13的一端通过连接杆14与窗框11连接；所述遮雨板15、导轨盒16和驱动盒17固定于建筑物墙体上；所述窗框11、玻璃12位于遮雨板15下侧；

所述双轨导槽161安装在导轨盒16内部，双轨导槽161上配合有滚轮162，滚轮162能够沿双轨导槽161滑动；所述滚轮162安装在连接块163的端部；所述连接块163中部连接有旋转轴164；所述窗框11与旋转轴164连接，可以实现室外窗户沿双轨导槽161的可旋转的滑动；所述移动板底座176固定在遮雨板15上；所述第三步进电机175固定在移动板底座176内，其输出轴与第一齿轮172的中心连接，可带动第一齿轮172转动；所述齿轮轴174穿过遮雨板15，其一端与旋转杆13的另一端连接；所述第二齿轮173的中心与齿轮轴174的另一端固定连接；所述第一齿轮172一侧带齿，另一侧平滑；所述环形移动板171内部开有矩形通孔，矩形通孔的对边开有内齿，外表面单侧带齿，且每条对边的齿数、外表面单侧的齿数和第一齿轮172的齿数均相同；第一齿轮172与环形移动板171的矩形通孔的内齿啮合；环形移动板171可以通过第一齿轮172转动过程中先后和矩形通孔的对边的内齿分别啮合，实现往复运动；所述第二齿轮173一侧带齿、另一侧平滑，衔接处有两个单齿(单齿防止自发转动，表现在室外窗户的打开极限位置)，单齿和环形移动板171不发生滑动，第二齿轮173与环形移动板171的外表面单侧齿啮合，第二齿轮173的齿数和环形移动板171的外表面单侧的齿数相同；第二齿轮173通过旋转杆13、连接杆14与窗框11一侧连接，与导轨盒16配合实现室外窗户的开闭；

所述室内百叶窗包括立柱21、指示柄22、百叶窗片23和窗盒24；所述窗盒24与两侧的立柱21连接，用于百叶窗片23的收回存放；所述立柱21和窗盒24固定于建筑物墙体上；所述立柱21包括移动板211、第一连接头212、滑台213、第二电动推杆214、主动轮215、从动轮组216、菱形升降装置217、电机支板218和第二步进电机219；所述滑台213包括滑台底座2131、第一步进电机2132和丝杠2133；所述菱形升降装置217包括套管2171、组合板2172、第二连接头2173、导槽2174和金属杆2175；所述第一步进电机2132固定在滑台底座2131上，滑台底座2131固定在立柱21底部；所述第一步进电机2132与丝杠2133连接，可以带动丝杠2133旋转；所述丝杠2133和移动板211螺旋连接，丝杠2133旋转可以实现移动板211的左右移动；所述移动板211的一侧竖直排列着从动轮组216，互相啮合同时转动；所述电机支板218固定在移动板211上；所述第二步进电机219放置在电机支板218上，其输出端与主动轮215连接；所述从动轮组216最下端的从动轮与主动轮215啮合；所述移动板211的另一侧竖直排列着一组第一连接头212；第一连接头212的数量根据窗户的大小可调，第一连接头212的数量与从动轮组216中的从动轮的数量相同；所述第一连接头212包括一字螺丝刀2121和一字卡槽2122，两者能够配合连接，两者可随移动板211的移动实现插合和分离；当第一连接头212是插合状态时，从动轮组216可以带动第一连接头212、金属杆2175和百叶窗片23实现高速转动；所述立柱21的内侧有竖直的导槽2174；所述组合板2172包括一组菱形连接结构，每个菱形连接结构都通过第二连接头2173与套管2171连接；套管2171中空；所述金属杆2175的一端与一字螺丝刀2121连接，中部穿过套管2171和导槽2174，另一端与百叶窗片23连接，并且可以在导槽2174中上下移动，从而实现百叶窗片23拉开和收到窗盒24内；所述第二电动推杆214通过电动推杆座固定在立柱21底部，其输出端与组合板2172连接；所述百叶窗片23的一面安装有电热薄膜，通过对金属杆2175通电，可以实现薄膜的发热，可以实现对室内温度的控制；所述指示柄22安装在移动板211上，用户可以通过指示柄22观察移动板211所处的位置，进而判断第一连接头212是插合还是分离状态。

所述传感检测单元3包括DS18B20型号室内温度传感器31、DS18B20型号室外温度传感器32、BOP-602型号的红外感应器33、SSM-002型号的雨滴传感器34和YT-JB3型号的震动传感器35；所述室内温度传感器31安装在立柱21上，用于检测室内的温度，并将数据传递到终端控制单元6；所述室外温度传感器32和红外感应器33安装在导轨盒16外侧，分别用来检测室外温度和监测有无人员进入；所述雨滴传感器34和震动传感器35设置在玻璃12上，分别用来检测是否下雨和窗户有无震动；

所述无线收发单元4具体是无线接收器，安装在立柱21上，用来接收终端控制单元6发出来的命令，并且与单片机8连接。

语音识别单元5具体是LD3320型号的语音识别芯片，安装在立柱21内部，语音识别芯片和单片机8进行通信，通过对语音指令预处理，然后对语音指令进行概率主成分分析特征提取，再将接收到的语音与所存储的操作语音指令进行比对，与之相似性最高的就是识别结果。将识别的指令传送给单片机，然后通过单片机控制室外窗户的开闭和室内百叶窗的升降。

所述终端控制单元6安装到用户手机上，通过无线网与无线收发单元4连接，可以通过手机发出命令，并远程控制窗户的状态；当用户不在家，可以通过红外感应器33监测防盗，当震动传感器35和红外感应器33检测到有人进入时，可以通过手机向用户发出报警信号。

所述清洗装置包括两个第一电动推杆71、清洗头72和两个撑杆73；所述清洗装置安装在窗框11上，两个第一电动推杆71分别固定在窗框11的水平和竖直两处，两个第一电动推杆71的端部分别连接有两个互相交叉垂直的撑杆73；所述撑杆73内部安装有清洗头72，便于对清洗头72安装和拆洗；清洗头72吸附在玻璃上在撑杆73中随杆移动，通过两个互相垂直度撑杆73的运动擦到玻璃12的每个部位。

本发明自调节多功能窗户的工作原理和工作流程是：

所述百叶窗片23是可升降的，不用百叶窗片23时候，为避免其遮挡视线，用户可以采用终端控制单元6通过无线收发单元4对单片机8发出指令，单片机8控制第二步进电机219驱动将百叶窗片23调节到水平方向，再通过第二电动推杆214和菱形升降装置217实现升降。

在闷热的夏天，如果室内温度传感器31采集到的温度高于所设定的阈值，单片机8通过逻辑判断，驱动第三步进电机175带动第一齿轮172逆时针转动，第一齿轮172与环形移动板171的矩形通孔的内齿啮合，带动环形移动板171向右移动，环形移动板171与第二齿轮173啮合带动第二齿轮173顺时针转动，从而通过旋转杆13、连接杆14带动室外窗户的一端向外侧开启；室外窗户的另一端通过旋转轴164和滚轮162连接，滚轮162可以在双轨导槽161中滚动，旋转轴164可以旋转，两侧装置配合运动，从而实现室外窗户的打开。

单片机8将室内温度传感器31和室外温度传感器32采集的温度比对后，如果室内温度传感器31的温度高于室外温度传感器32，驱动第一步进电机2132正转，从而带动丝杠2133正转。丝杠2133和移动板211螺旋连接，从而使移动板211移动，一字螺丝刀2121插入一字卡槽2122中，再驱动第二步进电机219转动，从而主动轮215带动从动轮组216同时转动，由金属杆2175连接的百叶窗片23便可以实现高速转动，从而促进室内外空气的流通。

在温度较低的冬天，如果室内温度传感器31采集到的温度低于所设定的阈值，单片机8通过逻辑判断，驱动第三步进电机175转动，关闭室外窗户；驱动第二电动推杆214将百叶窗片23展开，带有电热薄膜的一侧正对室内，给电热薄膜通电，可散发热量提高室内温度产生供暖保温效果。

下雨天雨滴打到玻璃12上，雨滴传感器34将采集到的雨滴掉落，将信号传到单片机8上，单片机控制机构驱动第三步进电机175将室外窗户关闭。震动传感器35检测玻璃12的震动，如果有人想破窗而入，单片机8会通过无线收发单元4发报警到用户手机的终端控制单元6上；若窗户处于打开状态，可通过红外感应器33来检测是否有人进入，若有人通过窗户进入房间也会通过终端控制单元6向用户发出报警信号。

当窗户需要清洗时，启动清洗装置。清洗过程中，先使其中一个第一电动推杆71静止，另一个第一电动推杆71伸缩带动撑杆73往复运动，从而使清洁头72清洗，直到将窗户全部清洗完成，清洗头72可由用户随时清洗更换，不清洗时将撑杆73收到窗框11一边，避免遮挡光线。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (9)

1.一种自调节多功能窗户，其特征在于该窗户包括室外窗户、室内百叶窗、传感检测单元、无线收发单元、终端控制单元和单片机；

所述室外窗户包括窗框、玻璃、旋转杆、连接杆、遮雨板、导轨盒和驱动盒；所述导轨盒包括双轨导槽、滚轮、连接块和旋转轴；所述驱动盒包括环形移动板、第一齿轮、第二齿轮、齿轮轴、第三步进电机和移动板底座；所述玻璃安装在窗框内；所述遮雨板安装在导轨盒上；所述旋转杆的一端通过连接杆与窗框连接；所述遮雨板、导轨盒和驱动盒固定于建筑物墙体上；所述窗框、玻璃位于遮雨板下侧；所述双轨导槽安装在导轨盒内部，双轨导槽上配合有滚轮；所述滚轮安装在连接块的端部；所述连接块中部连接有旋转轴；所述窗框与旋转轴连接；所述移动板底座固定在遮雨板上；所述第三步进电机固定在移动板底座内，其输出轴与第一齿轮的中心连接；所述齿轮轴穿过遮雨板，其一端与旋转杆的另一端连接；所述第二齿轮的中心与齿轮轴的另一端固定连接；所述第一齿轮一侧带齿，另一侧平滑；所述环形移动板内部开有矩形通孔，矩形通孔的对边开有内齿，外表面单侧带齿；第一齿轮与环形移动板的矩形通孔的内齿啮合；所述第二齿轮一侧带齿、另一侧平滑，第二齿轮与环形移动板的外表面单侧齿啮合；第二齿轮通过旋转杆和连接杆与窗框一侧连接；

所述室内百叶窗包括立柱、指示柄、百叶窗片和窗盒；所述立柱和窗盒固定于建筑物墙体上；所述立柱包括移动板、第一连接头、滑台、第二电动推杆、主动轮、从动轮组、菱形升降装置、电机支板和第二步进电机；所述滑台包括滑台底座、第一步进电机和丝杠；所述菱形升降装置包括套管、组合板、第二连接头、导槽和金属杆；所述第一步进电机固定在滑台底座上，滑台底座固定在立柱底部；所述第一步进电机与丝杠连接；所述丝杠和移动板螺旋连接；所述移动板的一侧竖直排列着从动轮组，互相啮合同时转动；所述电机支板固定在移动板上；所述第二步进电机放置在电机支板上，其输出端与主动轮连接；所述从动轮组最下端的从动轮与主动轮啮合；所述移动板的另一侧竖直排列着一组第一连接头；所述第一连接头包括一字螺丝刀和一字卡槽，两者配合连接；所述立柱的内侧有竖直的导槽；所述组合板包括一组菱形连接结构，每个菱形连接结构都通过第二连接头与套管连接；套管中空；所述金属杆的一端与一字螺丝刀连接，中部穿过套管和导槽，另一端与百叶窗片连接；所述第二电动推杆通过电动推杆座固定在立柱底部，其输出端与组合板连接；所述指示柄安装在移动板上；

所述终端控制单元通过无线收发单元与单片机连接；所述单片机分别与传感检测单元和语音识别单元连接；所述传感检测单元包括室内温度传感器、室外温度传感器、红外感应器、雨滴传感器和震动传感器。

2.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于该窗户还包括清洗装置；所述清洗装置包括两个第一电动推杆、清洗头和两个撑杆；所述清洗装置安装在窗框上，两个第一电动推杆分别固定在窗框的水平和竖直两处，两个第一电动推杆的端部分别连接有两个互相交叉垂直的撑杆；所述撑杆内部安装有清洗头。

3.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于该窗户还包括语音识别单元；所述语音识别单元是LD3320型号的语音识别芯片，安装在立柱内部。

4.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于所述单片机的型号是STC80C51；室内温度传感器的型号是DS18B20，安装在立柱上；室外温度传感器的型号是DS18B20，安装在导轨盒外侧；红外感应器的型号是BOP-602，安装在导轨盒外侧；雨滴传感器的型号是SSM-002，设置在玻璃上；震动传感器的型号是YT-JB3，设置在玻璃上。

5.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于环形移动板矩形通孔内的每条对边的齿数和环形移动板外表面单侧的齿数与第一齿轮的齿数均相同。

6.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于第二齿轮的齿数和环形移动板的外表面单侧的齿数相同。

7.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于第一连接头的数量与从动轮组中的从动轮的数量相同。

8.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于所述百叶窗片的室内一面安装有电热薄膜。

9.根据权利要求1所述的自调节多功能窗户，其特征在于所述无线收发单元是无线接收器，安装在立柱上。