一种雨量感应智能窗户及控制方法技术

一种雨量感应智能窗户，包括安装有玻璃的窗框和驱动窗框开关的驱动机构,还包括检测系统,所述检测系统包括安装在玻璃上并具备间距的光线发射端和光线接收端,还包括与光线发射端和光线接收端连接的控制系统,所述控制系统包括发射控制器,所述发射控制器可控制光线发射端进行周期性发射,所述控制系统还与所述驱动系统控制连接。本发明专利技术所述雨量感应智能窗户及控制方法，采用光学原理，根据接收光线的强弱判断窗户玻璃上的雨水多少，判断雨量大小，自动控制窗户开合角度，保证室内防雨的同时兼顾通风，照顾用户的多方面需求，市场前景广阔。

A rain sensing intelligent window and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种雨量感应智能窗户及控制方法
本专利技术属于建筑家居领域，涉及一种智能家居设备，具体涉及一种雨量感应智能窗户及控制方法。
技术介绍
智能家居是未来生活的发展趋势，市面上也出现了雨水感应的智能窗户，但是却始终得不到用户的青睐，原因有三点：一是目前的智能窗户对雨量的感应不够准确，大多雨量感应都是在窗户周围固定位置安装雨水传感器，并不能反映窗户实际被雨水淋湿的程度，造成窗户的误开合。二是目前的智能窗户调节能力弱，基本采用的都是无雨时全开，感应到雨水全合，不能根据雨量开合适当的角度。三是目前的智能窗户基本都是推拉窗，然而大多数家庭使用的是更方便美观的平开窗，导致智能窗户应用进一步受限。
技术实现思路
为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术公开了一种雨量感应智能窗户及控制方法。本专利技术所述雨量感应智能窗户，包括安装有玻璃的窗框和驱动窗框开关的驱动机构,还包括检测系统,所述检测系统包括安装在玻璃上并具备间距的光线发射端和光线接收端,还包括与光线发射端和光线接收端连接的控制系统,所述控制系统包括发射控制器,所述发射控制器可控制光线发射端进行周期性发射,所述控制系统还与所述驱动系统控制连接。优选的，所述控制系统包括单片机PC16F90及与其连接的驱动器CD4094,还包括输入端与CD4094连接的LED恒流电路,所述恒流电路包括一个负反馈连接的运算放大器和开关管,所述开关管与作为光线发射端的LED串联。优选的，所述驱动结构为安装在窗框和窗体固定面之间的伸缩杆及驱动该伸缩杆伸缩的电机。优选的,所述伸缩杆设置有压力传感器。优选的，所述光线发射端和光线接收端位于玻璃的同侧。优选的，所述光线发射端入射玻璃的入射角为42-60度。本专利技术还公开了一种雨量感应智能控制方法，包括如下步骤：对反射光值设置一个标准数值和差值阈值，所述标准数值为无雨状态下的反射光值，当反射光值与标准数值的差值大于所述差值阈值时，则判定下雨；检测过程中，发射光为周期性发射，检测反射光值为与之对应的周期性检测。优选的,所述差值阈值为大小不同的多个,所述驱动系统根据反射光值与标准数值的差值和不同差值阈值的比较结果进行控制,具体方式为:差值大于的最大差值阈值越大,则驱动系统控制窗户闭合的程度越大优选的，所述反射光值为多个检测周期的均值。优选的，所述方法还包括对标准数值进行动态更新，具体为：在无雨状态下进入标准数值的更新待定状态，连续储存反射光信号，当反射光信号与之前的标准数值的差值大于差值阈值时，将之前多个反射周期内的反射光值均值作为新的标准数值。认为下雨发生之后，不再更新标准数值，直到反射光值与标准数值的差值低于差值阈值时或低于差值阈值一段时间后，重新启动标准数值的更新待定状态本专利技术所述雨量感应智能窗户及控制方法，采用光学原理，根据接收光线的强弱判断窗户玻璃上的雨水多少，判断雨量大小，自动控制窗户开合角度，保证室内防雨的同时兼顾通风，照顾用户的多方面需求，市场前景广阔。附图说明图1为本专利技术的一个具体判断流程示意图;图2为无雨时光线在玻璃内部的全反射示意图;图3为有雨时光线在玻璃内部及表面全反射及折射示意图;图4为本专利技术控制系统电路部分的一个具体实施方式示意图;图5为本专利技术窗户的外部结构一个具体实施方式示意图;图6为本专利技术实现周期性发射的一个具体流程示意图;图中附图标记名称为:1-玻璃,2-光线发射端,3-光线接收端,4-雨滴，5-伸缩杆，6-电机，7-控制系统，VCC-电源电压，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-恒流电路，Q-开关管，D-发光二极管。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本专利技术所述雨量感应智能窗户，包括安装有玻璃1的窗框和驱动窗框开关的驱动机构,还包括检测系统,所述检测系统包括安装在玻璃上并具备间距的光线发射端2和光线接收端3,还包括与光线发射端和光线接收端连接的控制系统,所述控制系统包括发射控制器,所述发射控制器可控制光线发射端进行周期性发射,所述控制系统还与所述驱动系统控制连接。其中，光线发射端可以采用发光LED,光线接收端一般为光电转换二极管，可以将接收到的光信号转化为电信号，所述光电转换二极管前端一般还设置有滤波器，过滤掉除LED发光外的其他光线，只对光线发射端发射的一定频率范围内的光线进行检测。在控制系统安装完成后，通过对电路调整使系统工作于最匹配状态，需要首先对窗户玻璃无雨的初始状态下接收端接收到的信号值作为一个标准数值，并将该标准值记录下来，存储在控制系统的存储器如EEPROM中。本专利技术所述的玻璃通常为具有两个平行平面的常用玻璃，如图2所示，光线发射端发射的光线以一定角度斜向入射进玻璃，光线发射端和光线接收端应该具有一定间距，这个间距与入射角度和玻璃厚度有关，保证能够至少经历一次,最好是多次反射并入射到光线接收端，一般可以取玻璃厚度的5倍以上即可。光线发射端发射的光线射入玻璃后经过至少一次反射后进入接收端，在接收端采用光电转换二极管将接收到的光信号转换为电信号，并通过控制系统将接收的电信号转化为数字信号进行数模转换并采样。通过对接收信号的计算处理，判断出接收信号的数值，并与之前预存的标准数值进行比较。进行判断的具体原理为：如图3所示，雨天时，玻璃外向面会出现雨水，雨水的折射率大于空气折射率，雨水出现后，发射光线在玻璃边界处的反射率会发生变化，经过多次反射后，这个变化会被多次放大，使光线接收端接收到光线强度发生变化，最终体现在由光信号转化形成的电信号数值变化。为更方便的进行计算和分析，通常希望在非雨天时，光线在玻璃内部全部为全反射，常用窗户玻璃的折射率约为1.5，光从玻璃射入空气时发生全反射的临界角为γ，则Sin90°/sinγ=1.5，γ=41.8°，即入射角大于41.8°时，在玻璃-空气界面发生全反射。同时希望入射角能够满足在雨天时，玻璃表面沾水情况下，在玻璃-水界面不发生全反射，光线从玻璃射入水时，水的折射率为1.3，光从玻璃射入水时发生全反射的临界角为R，则有SinR/sin90°=0.867，R=60.12°，可见，入射角小于60度时，不会发生全反射。例如采用入射角为45摄氏度，在无雨情况下，在玻璃的两个界面均为全反射，在光线接收端接收到的光线信号基本无损失，即接收值与标准值相等或差距很小。而在有雨情况下，假设雨水造成的反射率为80%，经过两次玻璃-水界面的反射后被光线接收端接收，接收到的光线强度值理论上是发射端的64%，即接收值为标准值的64%，明显小于标准值，此时即可判断出发生下雨，由控制系统控制驱动机构将窗框关闭,一个具体的控制流程如图1所示。一个优选实施方式为,可以设置多个差值阈值,针对不同的雨量,控制驱动机构关闭窗框的幅度,雨量较小时,一方面在玻璃表面不易迅速形成滞留水层,同时对于多次反射,每一反射点不一定都会有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雨量感应智能窗户，包括安装有玻璃(1)的窗框和驱动窗框开关的驱动机构,其特征在于,还包括检测系统,所述检测系统包括安装在玻璃上并具备间距的光线发射端(2)和光线接收端(3),还包括与光线发射端(2)和光线接收端(3)连接的控制系统,所述控制系统(7)包括发射控制器,所述发射控制器可控制光线发射端进行周期性发射,所述控制系统(7)还与所述驱动系统控制连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种雨量感应智能窗户，包括安装有玻璃(1)的窗框和驱动窗框开关的驱动机构,其特征在于,还包括检测系统,所述检测系统包括安装在玻璃上并具备间距的光线发射端(2)和光线接收端(3),还包括与光线发射端(2)和光线接收端(3)连接的控制系统,所述控制系统(7)包括发射控制器,所述发射控制器可控制光线发射端进行周期性发射,所述控制系统(7)还与所述驱动系统控制连接。


2.如权利要求1所述的雨量感应智能窗户，其特征在于，所述控制系统包括单片机PC16F90及与其连接的驱动器CD4094,还包括输入端与CD4094连接的LED恒流电路,所述恒流电路包括一个负反馈连接的运算放大器和开关管,所述开关管与作为光线发射端的LED串联。


3.如权利要求1所述的雨量感应智能窗户，其特征在于，所述驱动结构为安装在窗框和窗体固定面之间的伸缩杆(5)及驱动该伸缩杆伸缩的电机(6)。


4.如权利要求3所述的雨量感应智能窗户，其特征在于,所述伸缩杆(5)设置有压力传感器。


5.如权利要求1所述的雨量感应智能窗户，其特征在于，所述光线发射端(2)和光线接收端(3)位于玻璃的同侧。


6.如权利要求1所述的雨量感应智能窗户，其特征在于，所述光线...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨童舒，董青迅，
申请(专利权)人：杨童舒，
类型：发明
国别省市：四川;51