專利名稱：小型微功耗智能門窗開閉器及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于自動控制領域，特別是小型微功耗智能門窗開閉器及其控制方法。
背景技術：
目前，市場上門窗開閉器主要是針對天窗、懸窗等，涉及日常生活中最常用的門窗的開閉器很少。即便是針對常用的門窗開閉器，多數(shù)采用蝸輪蝸桿、液壓、鏈條、齒輪齒條等復雜機械結構，體積笨重且破壞門窗美觀。另外，這種結構，雖然可以實現(xiàn)開閉窗戶的功能， 但是并沒有實現(xiàn)自動化，不能自動感知外界情況的變化，不能智能的實現(xiàn)功能，需要人為操作，不方便使用。在部分采用電路控制與機械相結合的產(chǎn)品中，并未考慮開閉器的功耗問題，造成開閉器待機時長不理想。設備功耗較高，造成發(fā)熱嚴重，使得設備的可靠性降低。上述的幾種設備都不方便安裝或者安裝較難，不能根據(jù)用戶實際情況作出改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種功耗極低、結構簡單、運行可靠、人性化程度較高的小型微功耗智能門窗開閉器及其控制方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為一種小型微功耗智能門窗開閉器，包括相連的微功耗智能控制裝置和小型機械執(zhí)行裝置，微功耗智能控制裝置控制小型機械執(zhí)行裝置運動，實現(xiàn)門窗的開閉；所述微功耗智能控制裝置包括微功耗傳感器模塊、微功耗待機檢測模塊、智能微處理器模塊、模擬開關、電機伺服模塊、電源模塊和開關按鈕，微功耗傳感器模塊的輸出端與微功耗待機檢測模塊的第一輸入端相連，將傳感器檢測到的信號傳輸給微功耗待機檢測模塊，微功耗待機檢測模塊的第二輸入端與智能微處理器模塊的第一輸出端相連接，接收智能微處理器模塊的端口信號，微功耗待機檢測模塊的輸出端與模擬開關的輸入端相連接，控制模擬開關開斷，微功耗待機檢測模塊的輸出端還與智能微處理器模塊的第一輸入端相連接，為其提供電源輸入，智能微處理器模塊的第三輸入端與開關按鈕的輸出端相連，接收按鈕的控制，模擬開關的輸出端與電機伺服模塊的第一輸入端相連，為其提供電源信號，電機伺服模塊的第二輸入端和第三輸入端分別與智能微處理器模塊的第一輸出端和第二輸出端相連，電機伺服模塊在智能微處理器模塊的控制下最終控制電機正反轉(zhuǎn)，電源模塊與微功耗傳感器模塊、微功耗待機檢測模塊和模擬開關相連，為其供電。一種基于上述小型微功耗智能門窗開閉器的控制方法，智能控制包括以下步驟 步驟1、微功耗傳感器模塊檢測外界信號，當?shù)玫叫盘枙r將信號傳輸給微功耗待機檢測
模塊；
步驟2、微功耗待機檢測模塊提供電源信號給智能微處理器模塊，智能微處理器模塊開始工作；
步驟3、智能微處理器模塊判斷開關按鈕是否有信號輸入，若有信號輸入，則開始計數(shù)， 直至信號消失，之后存儲計數(shù)的時長；如果沒有信號輸入則按存儲的計數(shù)時長工作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為1)智能微處理模塊具備學習記憶能力，通過外部設定按鈕結合軟件的設計，可人為或自適應檢測設定系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間，方便開閉器根據(jù)實際情況做出行程調(diào)整，達到虛擬行程開關的作用，在開閉器遇到堵轉(zhuǎn)等情況時，可通過反饋信號測量，及時停止電機工作，達到預先設定功能，有效避免了開閉器的損耗；2)本發(fā)明采用低功耗電路設計，可采用微功耗待機檢測模塊可以自行關閉控制電路，在完成動作后自動切斷除微功耗傳感器電路以外所有電源，只在接收到傳感器模塊的觸發(fā)信號時才喚醒開閉器短時工作，極大的降低了裝置的功耗。也可以采用有低功耗睡眠功能的微處理器控制電路關閉，在短時工作狀態(tài)以外，微處理器關閉除微功耗傳感器電路以外所有電源， 處于睡眠狀態(tài)的該類微處理器功耗極低且可由傳感器電路發(fā)出的外部中斷喚醒；3)便于多種安裝、傳動方式。該小型門窗開閉器可嵌入門窗框架，也可外附于框架安裝；可采用單向 /雙向繞線拉動方式，也可采用負重滾輪轉(zhuǎn)動的“上吊式”或“下馱式”方案；4)電路板可采用貼片式封裝減小開閉器的體積，便于適應上述各類安裝；5)小型微功耗智能門窗開閉器， 在采用單向/雙向繞線拉動傳動方式時，可以通過采用外加牽引力(如附加重力下垂的掛件)的方式使出入開閉器的繞線條理化，不至于混亂或打結；6)小型微功耗智能門窗開閉器利用本發(fā)明軟硬件設計，連接如濕度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、紅外傳感或凝露傳感器)，可以很方便地實現(xiàn)多傳感融合的門窗開關功能擴展；7)具有結構簡單、體積微小、成本低廉、實用方便，易于安裝或改造現(xiàn)有門窗，有效保護窗體，對門窗空間視覺影響小等優(yōu)點，本發(fā)明適用于日常生活中使用的推拉式、平開式等門窗。下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。


圖1是本發(fā)明小型微功耗智能門窗開閉器結構示意圖。圖2是本發(fā)明小型微功耗智能門窗開閉器智能控制部分原理示意圖。圖3是本發(fā)明小型微功耗智能門窗開閉器中實現(xiàn)微功耗的待機檢測模塊模塊原理示意圖。圖4是本發(fā)明小型微功耗智能門窗開閉器中實現(xiàn)微功耗的待機檢測模塊模塊的時序圖。圖5是本發(fā)明小型微功耗智能門窗開閉器的微功耗濕度傳感器電路模塊示意圖。圖6是本發(fā)明小型微功耗智能門窗開閉器采用外附于框架安裝，且為單向繞線方式時的示意圖。圖7是本發(fā)明小型微功耗智能門窗開閉器智能控制流程圖。
具體實施例方式結合圖1、圖2，本發(fā)明的一種小型微功耗智能門窗開閉器，包括相連的微功耗智能控制裝置2和小型機械執(zhí)行裝置3，微功耗智能控制裝置2控制小型機械執(zhí)行裝置3運動，實現(xiàn)門窗的開閉；所述微功耗智能控制裝置2包括微功耗傳感器模塊5、微功耗待機檢測模塊6、智能微處理器模塊7、模擬開關8、電機伺服模塊9、電源模塊和開關按鈕10，微功耗傳感器模塊5的輸出端01與微功耗待機檢測模塊6的第一輸入端Il相連，將傳感器檢測到的信號傳輸給微功耗待機檢測模塊6，微功耗待機檢測模塊6的第二輸入端12與智能微處理器模塊7的第一輸出端02相連接，接收智能微處理器模塊7的端口信號，微功耗待機檢測模塊6的輸出端03與模擬開關8的輸入端13相連接，控制模擬開關8開斷，微功耗待機檢測模塊6的輸出端03還與智能微處理器模塊7的第一輸入端14相連接，為其提供電源輸入，智能微處理器模塊7的第三輸入端15與開關按鈕10的輸出端04相連，接收按鈕10的控制，模擬開關8的輸出端05與電機伺服模塊的第一輸入端16相連，為其提供電源信號，電機伺服模塊9的第二輸入端17和第三輸入端18分別與智能微處理器模塊7的第一輸出端06和第二輸出端07相連，電機伺服模塊9在智能微處理器模塊7的控制下最終控制電機11正反轉(zhuǎn)，電源模塊與微功耗傳感器模塊5、微功耗待機檢測模塊6和模擬開關 8相連，為其供電。本發(fā)明可采用微功耗待機檢測模塊可以自行關閉控制電路，在完成動作后自動切斷除微功耗傳感器電路以外所有電源，只在接收到微功耗傳感器模塊的觸發(fā)信號時才喚醒開閉器短時工作，極大的降低了裝置的功耗。也可以采用有低功耗睡眠功能的智能微處理器控制電路關閉，在短時工作狀態(tài)以外，微處理器關閉除微功耗傳感器電路以外所有電源， 處于睡眠狀態(tài)的該類微處理器功耗極低且可由傳感器電路發(fā)出的外部中斷喚醒。結合圖3，微功耗待機檢測模塊6包括非門F、第一上升沿觸發(fā)器JK1、第二上升沿觸發(fā)器JK2和異或門YH，第一上升沿觸發(fā)器JKl的輸入端即為微功耗待機檢測模塊6的第一輸入端II，非門F的輸入端為微功耗待機檢測模塊6的第二輸入端12，非門F的輸出端與上升沿觸發(fā)器JK2的輸入端相連，第一上升沿觸發(fā)器JKl和第二上升沿觸發(fā)器JK2的輸出端分別與異或門YH的兩個輸入端相連接，異或門YH的輸出端為微功耗待機檢測模塊6 的輸出端03。本發(fā)明的微功耗傳感器模塊5、微功耗待機檢測模塊6、智能微處理器模塊7、模擬開關8、電機伺服模塊9、電源模塊和開關按鈕10中的元件均為貼片式封裝。微功耗傳感器模塊檢測外界的信號，得到信號后，開閉器被喚醒，進入工作模式。然后，智能微處理模塊通過電機伺服模塊控制機械執(zhí)行部分運動。本發(fā)明的傳感器為濕度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、紅外傳感或凝露傳感器，可以很方便地實現(xiàn)多傳感融合的門窗開關功能擴展。本發(fā)明的開閉器嵌入在門窗內(nèi)部。所述小型機械執(zhí)行裝置3包括電機、減速器和滾輪，所述滾輪設置在門窗上，電機通過減速器與滾輪相連，驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)并最終帶動門窗移動。所述滾輪設置在門窗下方，此時為“下馱式”工作模式。所述滾輪也可設置在門窗上方， 此時為“上吊式”工作模式。此時，通過滾輪與窗體之間滾動作用帶動窗體移動，實現(xiàn)門窗關閉或打開功能。也可以直接外置結合繞線裝置開閉門窗。結合圖6，所述小型機械執(zhí)行裝置3包括電機、細線和重物，門窗的邊緣開有小孔， 細線的一端與電機的滾輪相連，細線的另一端與重物相連，電機和重物位于小孔的兩側(cè)，電機上的細線穿過小孔，重物的直徑大于小孔的直徑。小型微功耗智能門窗開閉器，在采用單向/雙向繞線拉動傳動方式時，可通過采用外加牽引力(如附加重力下垂的掛件)的方式使出入開閉器的繞線條理化，不至于混亂或打結。結合圖7，智能微處理模塊通過外部設定按鈕結合軟件的設計，可人為或自適應檢測設定系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間。本發(fā)明的小型微功耗智能門窗開閉器的控制方法，智能控制包括以下步驟
步驟1、微功耗傳感器模塊5檢測外界信號，當?shù)玫叫盘枙r將信號傳輸給微功耗待機檢測模塊6 ；步驟2、微功耗待機檢測模塊6提供電源信號給智能微處理器模塊7，智能微處理器模塊7開始工作；
步驟3、智能微處理器模塊7判斷開關按鈕10是否有信號輸入，若有信號輸入，則開始計數(shù)，直至信號消失，之后存儲計數(shù)的時長；如果沒有信號輸入則按存儲的計數(shù)時長工作。下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述，但不構成對本發(fā)明的任何限制。結合圖1，采用嵌入式安裝方式時需對門窗框架進行改造，將原本的滾輪用本發(fā)明的機械執(zhí)行部分2替代。將機械執(zhí)行部件電機、卷線機構等安裝在門窗框架內(nèi)部，利用卷線機構雙向卷線的方式開閉門窗。結合圖2，將示例圖中的微功耗傳感器電路模塊的傳感器用濕度傳感器替代，便實現(xiàn)下雨天防雨、自動關閉窗戶的功能。圖示中的A、B點為開閉器可以安裝的位置。結合圖2，開閉器的學習記憶功能通過按鈕對智能微處理器在線編程能力實現(xiàn)。初值N=0，開單片機后檢測開關S信號是否為0 ；若為0，則開始計數(shù)；當開關S斷開一段時間后檢測上升沿中斷；若沒有檢測到上升沿中斷則關機。由此則記錄了開閉器需要運行的時間。電源模塊的輸出A0、A1、A2、A3分別對應各模塊所需的電壓值，可以通過大電阻分壓電路引出實現(xiàn)，這樣可以降低各模塊的功耗。其中智能微處理器所需的電壓值由微功耗待機檢測模塊的輸出值給出。輸出值AO為模擬開關驅(qū)動電機伺服模塊所需的輸出電壓，Al 值為模擬開關所需的控制電壓。電機伺服模塊9的第二輸入端17和第三輸入端18分別與智能微處理器模塊7的第一輸出端06和第二輸出端07相連，電機伺服模塊9在智能微處理器模塊7的控制下最終控制電機11正反轉(zhuǎn)。結合圖3、圖4，微功耗待機檢測模塊6包括非門F、第一上升沿觸發(fā)器JK1、第二上升沿觸發(fā)器JK2和異或門YH，第一上升沿觸發(fā)器JKl的輸入端即為微功耗待機檢測模塊6 的第一輸入端II，非門F的輸入端為微功耗待機檢測模塊6的第二輸入端12，非門F的輸出端與上升沿觸發(fā)器JK2的輸入端相連，第一上升沿觸發(fā)器JKl和第二上升沿觸發(fā)器JK2 的輸出端分別與異或門YH的兩個輸入端相連接，異或門YH的輸出端為微功耗待機檢測模塊6的輸出端03。圖4為微功耗傳感器模塊的時序示例圖，其中時間常量T為人為設定或自適應檢測設定系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時間。結合圖5，描述的是微功耗濕度傳感器電路模塊示例，其中，濕度傳感器為Rx。電阻Rl與濕度傳感器Rx串聯(lián)，串聯(lián)后一端連接電壓Al，另一端接地，濕度傳感器Rx的電壓 M，與由大電阻R2和R3串聯(lián)組成的參考電壓電路所引出的電壓N分別連接到電壓比較器的兩個輸入端。電壓比較器的輸出就是微功耗濕度傳感器電路模塊的輸出值Bi。結合圖6，描述的是小型微功耗智能門窗開閉器采用外附于框架安裝，且為單向繞線方式時的示例圖。開閉器12安裝于位置靠墻位置，13為與窗戶鏈接的構件，14為結點且有一定重量。開閉器運轉(zhuǎn)時，繞線裝置繞線式牽引線收緊，結點14上升，結點14的體積大于連接件構件13的孔，使得牽引線的拉力增大，關閉窗戶到設定位置。窗戶關閉后，電機反轉(zhuǎn)，牽引線在結點重物14的作用力下拉緊。使線不至于混亂或打結。結合圖7，傳感器不斷檢測判斷狀態(tài)，當由潮濕變干時候，經(jīng)一系列邏輯電路，使模擬開關接通，同時單片機也接通。單片機接通，初始化其中計數(shù)count與η定義為全局變量，flag定義為局部變量。判斷開關Sl是否按下若按下，則關窗，狀態(tài)標志flag置1， 同時開始計數(shù)，直到開關Sl釋放；若開關Sl沒按下，則把全局變量count賦值給n，這分為三種情況1Sl按下并已經(jīng)存過數(shù)n，然后釋放；2Sl沒按下且還沒存過數(shù)；3Sl沒按下但已經(jīng)存過數(shù)。對于1，由于flag是局部變量，Sl按下并已經(jīng)存過數(shù)η后flag=l，程序無法繼續(xù)運行；對于2，由于n=0，無動作而對于3，正常工作。如此，可以計數(shù)。
權利要求
1.一種小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，包括相連的微功耗智能控制裝置 [2]和小型機械執(zhí)行裝置[3]，微功耗智能控制裝置[2]控制小型機械執(zhí)行裝置[3]運動， 實現(xiàn)門窗的開閉；所述微功耗智能控制裝置[2]包括微功耗傳感器模塊[5]、微功耗待機檢測模塊[6]、智能微處理器模塊[7]、模擬開關[8]、電機伺服模塊[9]、電源模塊和開關按鈕 [10]，微功耗傳感器模塊[5]的輸出端
與微功耗待機檢測模塊[6]的第一輸入端[II] 相連，將傳感器檢測到的信號傳輸給微功耗待機檢測模塊W]，微功耗待機檢測模塊W]的第二輸入端[12]與智能微處理器模塊[7]的第一輸出端
相連接，接收智能微處理器模塊[7]的端口信號，微功耗待機檢測模塊W]的輸出端
與模擬開關[8]的輸入端 [13]相連接，控制模擬開關[8]開斷，微功耗待機檢測模塊[6]的輸出端
還與智能微處理器模塊[7]的第一輸入端[14]相連接，為其提供電源輸入，智能微處理器模塊[7]的第三輸入端[15]與開關按鈕[10]的輸出端
相連，接收按鈕[10]的控制，模擬開關 [8]的輸出端
與電機伺服模塊的第一輸入端[16]相連，為其提供電源信號，電機伺服模塊[9]的第二輸入端[17]和第三輸入端[18]分別與智能微處理器模塊[7]的第一輸出端
和第二輸出端
相連，電機伺服模塊[9]在智能微處理器模塊[7]的控制下最終控制電機[11]正反轉(zhuǎn)，電源模塊與微功耗傳感器模塊[5]、微功耗待機檢測模塊[6]和模擬開關[8]相連，為其供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，微功耗待機檢測模塊[6]包括非門[F]、第一上升沿觸發(fā)器[JK1]、第二上升沿觸發(fā)器[JK2]和異或門[YH]， 第一上升沿觸發(fā)器[JK1]的輸入端即為微功耗待機檢測模塊W]的第一輸入端[II]，非門 [F]的輸入端為微功耗待機檢測模塊W]的第二輸入端[12]，非門[F]的輸出端與上升沿觸發(fā)器[JK2]的輸入端相連，第一上升沿觸發(fā)器[JK1]和第二上升沿觸發(fā)器[JK2]的輸出端分別與異或門[YH]的兩個輸入端相連接，異或門[YH]的輸出端為微功耗待機檢測模塊 [6]的輸出端
。
3.根據(jù)權利要求1所述的小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，該開閉器嵌入在門窗內(nèi)部。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，所述小型機械執(zhí)行裝置[3]包括電機、減速器和滾輪，所述滾輪設置在門窗上，電機通過減速器與滾輪相連，驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)并最終帶動門窗移動。
5.根據(jù)權利要求4所述的小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，所述滾輪設置在門窗下方。
6.根據(jù)權利要求4所述的小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，所述滾輪設置在門窗上方。
7.根據(jù)權利要求1所述的小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，所述小型機械執(zhí)行裝置[3]包括電機、細線和重物，門窗的邊緣開有小孔，細線的一端與電機的滾輪相連， 細線的另一端與重物相連，電機和重物位于小孔的兩側(cè)，電機上的細線穿過小孔，重物的直徑大于小孔的直徑。
8.根據(jù)權利要求1所述的小型微功耗智能門窗開閉器，其特征在于，微功耗傳感器模塊[5]、微功耗待機檢測模塊[6]、智能微處理器模塊[7]、模擬開關[8]、電機伺服模塊[9]、 電源模塊和開關按鈕[10]中的元件均為貼片式封裝。
9. 一種基于權利要求1所述小型微功耗智能門窗開閉器的控制方法，其特征在于，智能控制包括以下步驟步驟1、微功耗傳感器模塊[5]檢測外界信號，當?shù)玫叫盘枙r將信號傳輸給微功耗待機檢測模塊[6]；步驟2、微功耗待機檢測模塊[6]提供電源信號給智能微處理器模塊[7]，智能微處理器模塊[7]開始工作；步驟3、智能微處理器模塊[7]判斷開關按鈕[10]是否有信號輸入，若有信號輸入，則開始計數(shù)，直至信號消失，之后存儲計數(shù)的時長；如果沒有信號輸入則按存儲的計數(shù)時長工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種日常生活中的門窗開閉器及其控制方法，特別是一種小型微功耗智能門窗開閉器及其控制方法，其特征在于，包括微功耗智能控制裝置和小型機械執(zhí)行部分兩部分，機械執(zhí)行部分主要包括電機、減速器、滾輪等；微功耗智能控制裝置包括微功耗傳感器模塊、智能微處理器模塊、電機伺服模塊和微功耗待機檢測模塊等。本發(fā)明主要解決在特定情況下，例如下雨、刮風等，微功耗傳感器模塊檢測外界的信號，收到信號后，開閉器被喚醒，進入工作模式。然后，智能微處理器模塊通過電機伺服模塊控制機械執(zhí)行部分運動，自動開關門窗，進而預防不良事件的發(fā)生。本發(fā)明體積小，功耗微小，具有學習記憶能力，并且易于實現(xiàn)多種安裝方式。
文檔編號E05F15/20GK102296905SQ20111014256
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者宋永亮, 朱燕生, 洪林, 王茂森, 符濤濤 申請人:王茂森