基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能晾衣架

陳燦彬　顧曉春　孫文萱　張震天/上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能晾衣架

陳燦彬顧曉春孫文萱張震天/上海電機(jī)學(xué)院機(jī)械學(xué)院

【摘 要】目前的智能晾衣架雖說功能不少，種類繁多，但卻沒有夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的操作功能，我們提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能晾衣架的設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，配合先進(jìn)的傳感器，通過無線模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)并控制當(dāng)前衣物的晾曬情況。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；晾衣架

引言

如今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)展迅速，人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的使用需求不斷增多，在各個(gè)行業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用廣泛，尤其是物聯(lián)網(wǎng)智能家居，隨著時(shí)代的潮流不斷向前發(fā)展，實(shí)現(xiàn)這種物聯(lián)網(wǎng)智能家居最大特色就是能和app相連，用戶只要利用終端系統(tǒng)就能隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在您早上上班之前將之前洗好的衣物放到晾衣架上，當(dāng)中午陽光強(qiáng)烈的時(shí)候衣物會(huì)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，還有突遇暴雨的時(shí)候衣架會(huì)自動(dòng)收回防雨罩內(nèi)，防止衣物被淋濕。而遠(yuǎn)在公司上班的你不單單可以實(shí)時(shí)了解衣物的晾曬情況，還可以通過手機(jī)隨意操控這一切。這便是我們提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能晾衣架。在來上海上學(xué)的這段時(shí)間里，我發(fā)現(xiàn)上海很多居民房沒有陽臺(tái)，衣物都是露天晾曬或者掛在窗外的普通晾衣桿上，如果在上班時(shí)間下雨，那么衣物就都白晾了，因此我便產(chǎn)生了設(shè)計(jì)這個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能晾衣架的想法。智能晾衣架主要有以下三個(gè)主要系統(tǒng)組成。分別是自動(dòng)伸縮系統(tǒng)，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)。有了這樣的智能晾衣架上班一族就可以不用擔(dān)心家里晾曬的衣物被暴雨淋濕，并且節(jié)省晾衣時(shí)間。

1.智能晾衣架控制盒系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該智能晾衣架控制盒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，控制系統(tǒng)利用單片機(jī)作為智能晾衣架的核心控制芯片。其主要特點(diǎn)是:具有編程簡(jiǎn)單、外圍電路簡(jiǎn)單、可靠性高，而價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。利用雨滴傳感器和光照傳感器來識(shí)別晴雨天氣。先進(jìn)的WIFI串口模塊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)和單片機(jī)之間的通訊。在一般模式下單片機(jī)接收來自傳感器的信號(hào)，經(jīng)過分析后發(fā)出晾衣服架伸出、收回或者翻轉(zhuǎn)等功能的指令，使晾衣服架自動(dòng)伸出、收回或者翻轉(zhuǎn)，有效地避免在下雨時(shí)，衣服無人收起而被雨淋濕了，或在陽光強(qiáng)烈時(shí)，衣服沒有被陽光充分地晾曬。手動(dòng)控制模式下，通過按鈕開關(guān)或手機(jī)APP可以自由地控制晾衣架，其信號(hào)的優(yōu)先級(jí)高于傳感器的信號(hào)，用于晾衣服架伸出、收回或者翻轉(zhuǎn)的控制?？刂坪猩嫌幸粋€(gè)伸出按鈕、一個(gè)收回按鈕、一個(gè)開啟或關(guān)閉自動(dòng)收回功能的按鈕（默認(rèn)開啟）、一個(gè)用于開啟或關(guān)閉自動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能的按鈕、一個(gè)用于手動(dòng)翻轉(zhuǎn)的按鈕。一組狀態(tài)指示燈。手機(jī)APP端也有這幾個(gè)按鈕和指示燈。

圖1 智能晾衣架控制盒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.智能晾衣架控制盒系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

翻轉(zhuǎn)功能僅在晾衣架完全伸出時(shí)才能工作。當(dāng)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)開啟，衣架完全伸出，并且系統(tǒng)檢測(cè)到陽光強(qiáng)度足夠時(shí)，每隔10分鐘，翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地翻轉(zhuǎn)到另一極限位置，改變晾曬的角度，使衣物晾曬更均勻。而不論是否開啟自動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能，只要衣架完全伸出，按下翻轉(zhuǎn)按鈕，翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)就會(huì)將衣掛翻轉(zhuǎn)到另一極限位置。此智能晾衣架主體程序示意圖大體如附圖1所示。除附圖1中所示部分之外，在衣架伸張狀態(tài)下即有衣服晾曬的情況下為使衣服徹底晾曬干，特加入自動(dòng)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使衣服每隔十分鐘自動(dòng)進(jìn)行一次翻轉(zhuǎn)，以達(dá)到均勻徹底晾干衣服的目的。

3.智能晾衣架外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本智能晾衣架左右兩側(cè)是兩個(gè)P型架，每個(gè)P型架上均有一組步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和一個(gè)菱形伸縮架，自動(dòng)翻轉(zhuǎn)架掛于兩伸縮架末端，上面和兩側(cè)有防雨罩，大部分結(jié)構(gòu)采用不銹鋼矩形管，不銹鋼矩形管有著較高的抗彎、抗扭強(qiáng)度，同時(shí)，自重較輕，表面光澤度極好，有很高的反射率。如同鏡面的表面，非常美觀。防雨罩采用丙烯酸塑料，具有較好的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性、易染色、易加工、可選顏色和透明度、外觀優(yōu)美，頂部采用弧形設(shè)計(jì)，不易積水，并起到美觀作用。

考慮到方便用戶手動(dòng)控制，將控制系統(tǒng)獨(dú)立出來，做成一個(gè)控制盒，以便晾衣架裝在沒有陽臺(tái)的窗外時(shí)可以在室內(nèi)控制。

收回狀態(tài)下體積2165mm★1215mm★608mm，外觀可以參考圖2。

圖2 智能晾衣架外觀參考圖

4.自動(dòng)伸縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)的主體為菱形架，使用步進(jìn)電機(jī)和絲杠螺母副作為驅(qū)動(dòng)，在菱形架上面的鉸接處裝有滾輪，配合導(dǎo)軌承受衣物的重量。外觀渲染參考圖的狀態(tài)為半伸出半收回狀態(tài)，在完全伸出的狀態(tài)下，可承重70kg以上（固定的墻體強(qiáng)度足夠的前提下）。圖3為結(jié)構(gòu)參考圖。

圖3 智能晾衣架自動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)視角

圖4 智能晾衣架自動(dòng)翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)參考圖

5.自動(dòng)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電機(jī)和減速箱內(nèi)有一組微動(dòng)開關(guān)，用于檢測(cè)當(dāng)前衣掛的角度是否已到極限角度，為了防止相鄰衣物相互干涉，翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)角度極限范圍為-40°到+40°，圖4為結(jié)構(gòu)參考圖。

6.結(jié)論

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能晾衣架的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，最終再分析理論數(shù)據(jù)，進(jìn)行受力分析和程序邏輯分析，結(jié)合實(shí)際使用的記錄接過，對(duì)相應(yīng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行修改。讓上班的白領(lǐng)，上學(xué)的學(xué)生，外出的主婦不用再擔(dān)心家里衣物沒人收了。在外通過手機(jī)就能夠輕輕松松了解衣物晾曬狀況的同時(shí)還能對(duì)晾衣架進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)真正的智能化物聯(lián)家居生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳微波,溫進(jìn)廣.智能晾衣架[J].信息與智能手機(jī)（理論版）,2011(12).

[2]伊大成.帶有天氣感應(yīng)的自動(dòng)天窗控制器[J].電子制作,2006(6):41-44.

[3]壽紅偉,林利棟.自動(dòng)伸縮式防雨晾衣架的研究[J].機(jī)械工程師,2010(7):27-29.

[4]陳吳家,楊軍,張燦坤等.光敏電阻響應(yīng)時(shí)間的研究實(shí)驗(yàn)[J].物理實(shí)驗(yàn),2009,27(3)：46-48.

[5]戴玉梅,戴玉潔.光傳感器實(shí)驗(yàn)研究[J].沈陽大學(xué)(自然版),2012,24(5):24-5.