对智能检测雨水自动关窗装置的研究

摘 要

人们在离家时经常忘记关闭窗户，在下雨时容易有雨水被风刮进房间淋湿东西，而本装置则可以避免刮风下雨天气造成雨水入室造成的损害。当处于室外的感应器感应到雨水时，电路导通，窗户在电机带动下自动关闭。 装置采用无线电传送信号，一套室外传感设备可实现对一个区域多个窗户的控制，结构简单，便于安装，可应用于有窗的室内，可防止雨水入室带来各种损失。

【关键词】雨水 感应器 无线电 自动

1 装置简介

这款智能检测雨水自动关窗装置是由室内系统和室外系统两套相互联系的系统组成。室内系统主要设备有：单片机、无线电接收机、固定箱、电源开关、行程开关、行程开关触棒、电机、齿轮、齿条。室外系统主要设备有：无线电发射机和感应探头。室外系统用于信号接收，接收下雨的信号，并把收集到的信号通过无线电传送给室内系统;室内系统接收到无线电信号并进行放大处理，由控制器驱动电机把窗户关闭，窗户关闭后。行程开关断开，信息反馈给单片机，控制器停止电机驱动。

2 系统简介

2.1 室外系统

感应探头和无线电发射器安装在户外，感应探头安装在下雨天雨水能够淋到的地方。如果在下雨天开着窗户，放在户外的感应探头被雨水打湿，探头上电阻的阻值改变，使电路中的三极管导通，电流接通至继电器线圈，继电器上的常开触点闭合，电信号传送到无线电发射器HS01，无线电发射器接收到来自感应探头的信号，以无线电的形式向一定区域内发信号，发射区域的大小可由无线电发射器和接收器按照实际需求设定，发射的无线电信号也可以设定特有的频率，保证不会被外界信号所干扰。

2.2 室内系统

2.2.1 无线电信号接收器

无线电信号接收器采用与无线电信号发射器配套的HS02，具有接收信号距离远，抗干扰能力强等特点，由于发射器和接收器是同一型号，所以，带有下雨信息的电信号能够准确的从室外传递到室内，同时保证了信息的及时性。

2.2.2 单片机控制系统

装置的控制器采用80C51系列单片机（STC12C5A60S2），8路高速10位A/D转换，2路PWM波输出，功耗低，运行能力强。内部集成可靠复位电路，不仅具有较高的加密性能和抗干扰能力，而且储存性能较好。由CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、可编程并行I/O口、可编程全双工串行口、振荡器和时钟OSC、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器等基本功能部件组成。各部件在单片机内通过单一总线连接，在高性能运算的同时，保证了基本运行的可靠性和准确性。CPU加上芯片的传统结构模式，性能稳定，能够满足自动关窗装置的运行需求。这种单片机性价比较高，对自动关窗装置的各种性能要求，都能达到良好的契合。

2.2.3 驱动电机

驱动系统采用的HJ-L293D电机驱动模块。信号经内部电路放大，使电流通过继电器的线圈，继电器的常开触点闭合，电机回路接通，电机工作。电机带动齿轮转动，通过单片机控制高/低电平的输出，使得齿轮的转速达到安全范围，齿轮和齿条啮合传动，窗扇在齿条的带动下运动，直到窗户完全关闭。窗户关闭后，行程开关触发器断开，电机回路断开，使电机停止工作。

2.2.4 电源系统

这款智能检测雨水自动关窗装置使用的是8节3.6V的充电式镍氢电池，两节用于室外系统，其额定值为7.2V，实际的使用范围为6-8V，6节用于室内系统，其额定值为21.6V，实际的使用范围为18-24V。电池的电压经过单片机数字控制器，其变动范围被控制在0-3V，在提供能量的同时保证了输出电压的稳定性。利用处理器对电压信号进行处理转换，使稳定的电压传送到单片机，通过单片机控制器实现了对电池电压的实时检测，根据各功能部件的需求，经过单片机的进一步处理，分配好的电压信号输送到各执行系统。使用外接充电电池，可以保证电压的稳定性，同时，能够在家用电路停电条件下正常运行，由于其体积小，拆装方便，大大的节省了空间，也省去了使用家用电路接线的麻烦。

3 使用说明

装置安装完成后打开总开关启动，在没有雨雪的正常天气里不会工作，只会耗用少许电量，当在下雨天未关闭窗户时，窗子会根据流程会自动关闭，且关闭后自动切断电机电源，使电机停止工作，以免损坏窗户和浪费电量。若外部还有雨水，感应探头处于导通状态时，主人将窗子打开，行程开关触发器接通，电机再次工作，窗子会重新关闭，然后电机回路断开，恢复无工作状态。如果主人要强行打开窗子，可以将电源总开关断开，再把窗子打开，这样窗子就可以保持打开状态不再自动关闭。由于电机的转速已由单片机控制器和齿条共同减速达到安全范围，即使在窗户自动关闭过程中，人的手指不小心被夹到，也不会造成大的伤害。

4 结束语

目前，各种家庭住房，学校，工厂和仓库等建筑的窗子大多都是需要人们手动开关。如果在每人的情况下窗户忘记关闭，遇上刮风雨雪等天气，雨水被风从窗户刮进室内，造成不必要的财产损失。现在有些下雨自动关窗装置存在着结构复杂、拆装困难、使用麻烦等问题，不便使用。而本装置特有的体积小、结构简单，耗能低、拆装方便等优点，适用于一般建筑的窗户，我们的装置只需要室外系统的一套设备，就可以对指定信号区域内的多个窗户实施控制，简单方便。合理的速度可以保证关窗过程中的安全性。

这款下雨自动关窗装置可应对了人们经常忘记关窗同时遇到下雨的情况，在一定程度上保障了人们的财产安全，解决了人们对窗户的后顾之忧，是以后一般建筑所必不可少的窗户辅助装置。

参考文献

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作者单位

德州学院 山东省德州市 253023