一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户及控制方法技术

本发明专利技术属于智能家具的技术领域，公开了一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户及控制方法。本发明专利技术针对双开窗户的驱动控制结构进行优化设计，其中PID控制器控制电机带轮传动通过第一滑块带动锥形齿轮及两个直齿轮传动，并经过第一连杆与第二连杆铰接连接传动上旋臂和下旋臂同步打开或关闭双开窗户。同时本发明专利技术在温差算法方面也进行优化设计，在传统温度传感器基础上，增加了测距传感器辅助，通过温度差计算开合度，增加了调整后温差扰动对预定温度影响的调控设计，以此实现精准控制窗户的开合度来调节室内温度恒定。本发明专利技术在PID控制器上设计手动和自动两种控制模式，以此满足不同客户群体在不同情况下的需求。不同客户群体在不同情况下的需求。不同客户群体在不同情况下的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户及控制方法


[0001]本专利技术属于智能家具的
，具体涉及为一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户及控制方法。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平与质量的提高，传统的窗户结构已经不能满足人们的需求。传统的窗户结构需要人为的判断室内的温度，从而进行打开窗户和关闭窗户的操作。然而，室内的温度是随时变化的，在一些特定情况下，人们不方便于做出判断，例如人们夜间休息时，一个舒适的温度是可以提升人们的睡眠质量，在晴、雨天，昼夜温差大的情况下，室内温度调控就显得重要了；再例如，有老人和婴幼儿的房间，会忘记窗户是否打开，或在厂房、车间等工作环境下需要保持一定的室内温度和通风等条件，传统的窗户的设计就显得不够智能化了。
[0003]针对上述存在情况，我们对相关技术进行检索，经检索发现以下相关公开专利，其一，公开号为CN112878863A的专利技术专利公开了一种可自动控制的窗户，该公开专利主要在边框的内顶部通过扭簧转动连接有窗户本体，所述窗户本体的内部设置有两个对称的支撑装置，所述支撑装置包括开设于窗户本体侧壁的滑动腔，所述滑动腔内壁滑动连接有滑块，所述窗户本体的侧壁开设有与滑动腔连通的连接槽，所述滑块的侧壁通过销轴转动连接有第一转杆，所述第一转杆的侧壁通过铰链连接有第二转杆，所述第二转杆与边框内底部通过轴承转动连接。其二，公开号为CN105888436A的专利技术专利公开了一种智能窗户自动开启方法，该公开专利主要包括室外温度传感器、室内温度传感器、窗户控制设备和数字信号处理器，所述室外温度传感器用于检测卧室内部的室内温度，所述室外温度传感器用于检测卧室外部的室外温度，所述数学信号处理器与所述室外温度传感器、所述室内温度传感器和所述窗户控制设备分别连接，计算室内温度和室外温度之间的温差，基于所述温差控制所述窗户控制设备实现对卧室窗户的开启控制，另外该本专利技术能够根据卧室人体出汗情况和室内外温差自动控制卧室窗户的开度。
[0004]目前，双开窗户因开合度调节范围比较大，因此这种类型窗户深受大众喜欢。而上述公开的一种可自动控制的窗户仅仅适用于单开窗户，但若将该技术应用在双开窗户中，不仅使得窗户整体机构复杂且并不美观，而且记忆金属材料制成的支撑块利用温差控制窗户自动打开，并不能满足手动调节模式，比如高温天气情况，客户需要关闭窗户使用空调降温，这种自动控制窗户并不能使用。另外，一种智能窗户自动开启方法除了不能满足手动控制窗户开启或关闭的需求之外，对于窗户调整后温度产生扰动，并不能持续保证室内温度的稳定。综上所述，两个公开专利，无论是从自动化结构设计方面，还是控制方式方面，都没有彻底解决双开窗户调整开合的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对
技术介绍
中现有公开专利无法解决双开窗户自主开合问题，进而不能
满足客户多种控制需求，结合生活中的启发，我们将机械结构和自动控制相结合，设计了一种自动调节窗户，能够根据室内室外不同时段的温度偏差变化进行调节，保证室内始终处于一个比较舒适的温度，在PID控制器上设计手动和自动两种模式，方便人为设置开度。为此，我们设计并提供了一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户及控制方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户，包括有L型窗户安装框，在所述L型窗户安装框的下端两侧面上分别安装有PID控制器、以及与其输入端相连接的温度传感器，在其上端上通过侧板安装有电机，在所述L型窗户安装框的其中一侧面上分别设置有主动轮、从动轮，其两者之间通过皮带进行带轮传动，所述电机采用联轴器与所述主动轮刚性连接，在L型窗户安装框上还设置有锥齿轮传动机构，所述锥齿轮传动机构由所述皮带传动实现上窗户和下窗户同步打开或闭合，所述电机与所述PID控制器的输出端相连接并由其控制正转或翻转。
[0007]作为上述技术方案的进一步解释及限定，所述锥齿轮传动机构包括有分别滑动设置在所述L型窗户安装框两侧面上的第一滑块和第二滑块，其两者之间通过直角连杆固定连接，在所述第一滑块上分别转动设置有第一滚轮和第二滚轮，在所述第一滚轮上分别同轴固定连接有第一直齿轮和第一锤形齿轮，在第二滚轮上分别同轴固定连接有与所述第一直齿轮相啮合的第二直齿轮，在所述第二滑块上转动连接有与所述第一锤形齿轮相啮合的第二锥形齿轮，在所述L型窗户安装框两侧面上分别转动设置有第三锥形齿轮、以及与其相啮合的第四锥形齿轮，在所述第一锤形齿轮和第三锥形齿轮上同轴固定连接有第一连杆和第二连杆，其两者之间铰接连接，在所述第二锥形齿轮和第四锥形齿轮上同轴固定连接有下旋臂和上旋臂，所述上窗户和下窗户分别安装在所述上旋臂、下旋臂上，在所述L型窗户安装框两侧面上对应所述第一滑块和第二滑块分别开设有第一滑槽、第二滑槽。
[0008]作为上述技术方案的进一步补充说明，在所述L型窗户安装框上对应所述第一滑块或第二滑块安装有测距传感器，所述测距传感器与所述PID控制器的输入端相连接，其用于采集所述第一滑块或第二滑块上下滑动距离信息并上传至PID控制器中，进而判断所述上窗户与下窗户之间的开合度。
[0009]作为上述技术方案的进一步补充说明，在所述L型窗户安装框上安装有保护壳，所述保护壳覆盖在所述皮带的正上方，其用于保护主动轮、从动轮以及皮带所组成的带轮传动机构免受外界损坏。
[0010]进一步，基于上述锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户实现手动控制窗户的方法，其包括以下步骤：S1，在PID控制器上选择手动控制模式；S2，用户根据需求，选择“全开”或“全关”按键；S3，PID控制器收到用户选择指令，若“全开”指令，向电机发送正转命令，若“全关”指令，向电机发送反转命令；S4，在步骤3上，电机执行正转指令，直至第一滑块和第二滑块滑动的距离满足预设全开距离参数，电机停止运行，上窗户与下窗户同步完成全打开动作；S5，在步骤3上，电机执行反转指令，直至第一滑块和第二滑块滑动的距离满足预设全关距离参数，电机停止运行，上窗户与下窗户同步完成全关闭动作。
[0011]进一步，基于上述锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户实现自动控制窗户的方
法，其包括以下步骤：S1，在PID控制器上选择自动控制模式；S2，用户根据需求，设置初始温度T0；S3，PID控制器接受到室内温度传感器采集到实时温度T1，计算T0与T1的差绝对值，并判断是否在调整范围内，若是，执行下一步，否则，返回继续判断；S4，PID控制器判断T0与T1的关系，若T0大于T1，向电机发送反转命令，若T0小于T1，向电机发送正转命令；S5，PID控制器根据温度差值计算开合度并确定第一滑块和第二滑块滑动距离，电机执行正转指令，直至第一滑块和第二滑块滑动的距离满足调整距离参数，电机停止运行，上窗户与下窗户同步完成打开动作；S5，PID控制器根据温度差值计算开合度并确定第一滑块和第二滑块滑动距离，电机执行反转指令，直至第一滑块和第二滑块滑动的距离满足调整距离参数，电机停止运行，上窗户与下窗户同步完成打开动作；S6，室内温度传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户，包括有上窗户（26）和下窗户（25），其特征在于：包括有L型窗户安装框（1），在所述L型窗户安装框（1）的下端两侧面上分别安装有PID控制器（2）、以及与其输入端相连接的温度传感器（4），在其上端上通过侧板（103）安装有电机（3），在所述L型窗户安装框（1）的其中一侧面上分别设置有主动轮（6）、从动轮（7），其两者之间通过皮带（8）进行带轮传动，所述电机（3）采用联轴器与所述主动轮（6）刚性连接，在L型窗户安装框（1）上还设置有锥齿轮传动机构，所述锥齿轮传动机构由所述皮带（8）传动实现所述上窗户（26）和下窗户（25）同步打开或闭合，所述电机（3）与所述PID控制器（2）的输出端相连接并由其控制正转或翻转。2.根据权利要求1所述的一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户，其特征在于：所述锥齿轮传动机构包括有分别滑动设置在所述L型窗户安装框（1）两侧面上的第一滑块（10）和第二滑块（17），其两者之间通过直角连杆（16）固定连接，在所述第一滑块（10）上分别转动设置有第一滚轮（11）和第二滚轮（12），在所述第一滚轮（11）上分别同轴固定连接有第一直齿轮（13）和第一锤形齿轮（15），在第二滚轮（12）上分别同轴固定连接有与所述第一直齿轮（13）相啮合的第二直齿轮（14），在所述第二滑块（17）上转动连接有与所述第一锤形齿轮（15）相啮合的第二锥形齿轮（18），在所述L型窗户安装框（1）两侧面上分别转动设置有第三锥形齿轮（21）、以及与其相啮合的第四锥形齿轮（22），在所述第一锤形齿轮（15）和第三锥形齿轮（21）上同轴固定连接有第一连杆（19）和第二连杆（20），其两者之间铰接连接，在所述第二锥形齿轮（18）和第四锥形齿轮（22）上同轴固定连接有下旋臂（23）和上旋臂（24），所述上窗户（26）和下窗户（25）分别安装在所述上旋臂（24）、下旋臂（23）上，在所述L型窗户安装框（1）两侧面上对应所述第一滑块（10）和第二滑块（17）分别开设有第一滑槽（102）、第二滑槽（101）。3.根据权利要求2所述的一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户，其特征在于：在所述L型窗户安装框（1）上对应所述第一滑块（10）或第二滑块（17）安装有测距传感器（5），所述测距传感器（5）与所述PID控制器（2）的输入端相连接，其用于采集所述第一滑块（10）或第二滑块（17）上下滑动距离信息并上传至PID控制器（2）中，进而判断所述上窗户（26）与下窗户（25）之间的开合度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于锥齿轮传动的温度偏差控制开合窗户，其特征在于：在所述L型窗户安装框（1）上安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟宏君，郭钊睿，杜文杰，杨星波，刘子菁，王泽，任丹瑜，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：