智能晾衣架設(shè)計

莫記鵬；張晉軒；李鈺

（廣西大學行健文理學院，南寧530005）

0 引言

目前就市場上種類繁多的智能晾衣架而言，其主要表現(xiàn)在所具有的功能、外觀設(shè)計和使用的場所的差異?，F(xiàn)在的晾衣架多是在傳統(tǒng)固定式晾衣架的基礎(chǔ)上進行了改進，變成了手動伸縮式的模式，但是對于日常家居生活的必需品，晾衣架僅僅只是具有這樣的功能遠遠不夠。尤其是當前我們處于智能化科技的時代，更應(yīng)該利用好這樣的科技優(yōu)勢方便我們的生活，使得晾衣架所能實現(xiàn)的功能更加全面。為此，設(shè)計一款集溫濕度檢測、雨滴感應(yīng)以及光照感應(yīng)識別等功能于一體的全自動智能晾衣架。讓人感受到智能化在日常生活方式中帶來的便利，從而有一種舒適的居家新體驗，有很強的推廣價值，未來具有良好的市場前景。

1 智能晾衣架主體部分設(shè)計

智能晾衣架通過DHT11 數(shù)字溫濕度感應(yīng)器、水滴傳感器、熱光感應(yīng)器等傳感器來監(jiān)測實時環(huán)境溫濕度，判斷室外天氣情況從而向控制中端傳輸數(shù)據(jù)。控制中端再經(jīng)過預設(shè)的參數(shù)與接收到的參數(shù)進行數(shù)據(jù)的判別處理，輸出相關(guān)的動作指令給電機模塊，使其做出相應(yīng)的動作，進而實現(xiàn)智能晾衣架的伸出與收縮，達到晾衣架晴雨自動控制的效果。

1.1 傳感器設(shè)置

1.1.1 溫濕度傳感器部分

本設(shè)計在監(jiān)測周圍環(huán)境溫度時采用DHT11 溫濕度傳感器，該傳感器應(yīng)用了專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8 位單片機相互連接。DHT11傳感器的供電電壓為3.3～5V。其測量濕度范圍為20～95%RH，測量的精度是±5%RH。傳感器在與電源接通之后，剛開始會出現(xiàn)一種傳感器內(nèi)部波動不穩(wěn)定的狀態(tài)，而要越過不穩(wěn)定的狀態(tài)需要等待1.5s 左右的緩沖時間，在緩沖時間段內(nèi)控制系統(tǒng)是不需要對其發(fā)送任何的動作指令，直至傳感器自動恢復穩(wěn)定狀態(tài)。DHT11 采用單線制串行接口，為4 針單排引腳封裝，引腳說明如表1 所示。

表1 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器引腳說明

1.1.2 水滴傳感器部分

本設(shè)計鑒別當前環(huán)境是否下雨采用了水滴傳感器，當水滴傳感器檢測到室外有雨滴落時，能傳輸數(shù)據(jù)控制晾衣架迅速將衣物收回。水滴傳感器是通過具有一系列的暴露的平行導線線跡測量其水滴/水量的大小而判斷水位。其工作的電壓為DC3～5V，工作的電流為20mA 以下，工作溫度為10～30℃，工作濕度為10～90%無凝結(jié)。它是一種模擬類型的傳感器，能夠輕松地完成水滴/水量到模擬信號的轉(zhuǎn)換，輸出的模擬值可以直接被讀取，達到水滴報警的效果。在晾衣架整體設(shè)計中，我們采取放置多個傳感器的方式，爭取采集樣本準確有效，能有效解決晾衣架誤動。水滴傳感器的原理如圖1 所示。

圖1 水滴傳感器原理圖

圖2 智能衣架運行流程圖

1.2 智能晾衣架工作原理

當天氣有雨時，天上的雨滴掉落在雨滴傳感器上，此時觸發(fā)雨滴傳感器，觸發(fā)信號通過WiFi 通信模塊將信號傳輸?shù)娇刂浦卸?，控制中端接收到雨滴傳感器的信號后便發(fā)出動作指令，控制電機正轉(zhuǎn)，晾衣架自動收回且簾子降下將衣物四周環(huán)繞遮擋雨滴；當天氣晴朗時，太陽光照射到熱光傳感器上，此時觸發(fā)熱光傳感器，觸發(fā)信號通過WiFi 通信模塊傳輸?shù)娇刂浦卸?，控制中端接收到傳感器的信號后便發(fā)出動作指令，控制電機反轉(zhuǎn)，晾衣架自動伸出且簾子打開使衣物暴露太陽光之下晾曬。

智能晾衣架的運行流程方框圖如圖2 所示。

1.3 智能晾衣架通信方式

系統(tǒng)中的傳感器與控制中端之間靠nRF24L01 芯片進行通信，在檢測完信號后的各個傳感器模塊的信號由nRF24L01 芯片來發(fā)送給控制中端，其發(fā)送的頻段為2.4G?？刂浦卸伺c手機端APP 端控制是通過WiFi 進行互聯(lián)。互聯(lián)之后，各個傳感器所發(fā)送的數(shù)據(jù)會傳輸?shù)娇刂浦卸松?，?jīng)控制中端數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)化后，當前晾衣架的狀態(tài)會顯示于觸控屏幕中，此時狀態(tài)顯示信息和手機APP 上的可以實現(xiàn)同步。

1.4 智能晾衣架狀態(tài)顯示部分

智能晾衣架工作時的一些狀態(tài)及監(jiān)測的數(shù)據(jù)都會顯示在一個裝有2.4 寸觸控屏幕的控制中端上，屏幕上會有溫度、濕度、有無雨水的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示以及晾衣架的開關(guān)狀態(tài)的顯示，當顯示屏上的雨水處有綠色的“無”字樣，則“晾衣架”字樣也為綠色，限位開關(guān)鍵為白色，此時電機反轉(zhuǎn)，晾衣架伸出；反之，當顯示屏上的雨水處有紅色的“有”字樣，則“晾衣架”字樣以及下方的限位開關(guān)鍵也為紅色，此時電機正轉(zhuǎn)，晾衣架縮回。

1.5 智能晾衣架控制端部分

系統(tǒng)的控制方式有控制中端控制和手機APP端控制兩種。其中，控制中端上裝有觸摸屏幕，方便實用，簡單便捷?？刂贫瞬糠址胖迷诩抑?，方便手動操作晾衣架。當天氣發(fā)生突變的情況下，老人或者小孩獨自在家時能自動控制將外面晾曬的衣物收起。另外晾衣架還能通過手機APP 端進行遠程控制，手機APP 控制更加靈活，使用更為方便。家中無人，出門在外也能隨時隨地掌控家中的晾衣架。

2 適用場所

智能晾衣架是一款專為優(yōu)化居家生活方式而設(shè)計的一款家居產(chǎn)品，主要放置在家中的陽臺等這樣方便晾曬衣服的露天地點，避免人們出門在外，家中所晾曬的衣物不會因下雨而被淋濕，不會因為太陽光照強烈而被一直暴曬。

3 結(jié)束語

智能晾衣架是利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計制作的。在進行設(shè)計之前，對所需要的傳感器等一些硬件進行不斷地挑選，尋找最適合的元器件，進行實現(xiàn)功能程序的研究和編寫，并對編寫好的程序進行不斷地測試和修改。在后期，完成了主要控制部分的設(shè)計和制作后，便對整個晾衣架進行其他組成部分的安裝和調(diào)試，最后制作出智能晾衣架的實物成品。該智能晾衣架操作上非常簡單、實用，功能齊全，是一款值得推廣的人工智能化家居產(chǎn)品。