CN201121806Y

CN201121806Y - 一种室内采光、温湿度自动控制系统

Info

Publication number: CN201121806Y
Application number: CNU2007201986390U
Authority: CN
Inventors: 崔国民; 张小虎; 张勇; 付中辉; 孙军
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2017-11-29

Abstract

一种室内采光、温湿度自动控制系统，包括单片机，其输入端是由光敏三极管，湿敏电容和温度传感器，分别通过A/D转换器与单片机连接，其输出端分别通过继电器与电灯、空调连接，单片机与步进电机控制器连接；步进电机控制器与步进电机连接，步进电机与窗帘开闭机构连接；和单片机连接的步进电机控制器与步进电机连接，步进电机与窗户的开关机构连接；显示器直接与单片机连接。窗帘为卷轴式，步进电机转动轴与窗帘的卷轴连接；窗户采用齿轮－齿条传动机构，齿轮与步进电机转动轴连接，齿条固定于窗户底部并与齿轮啮合。根据季节和室内外的光照、温湿度等条件的变化，利用传感器多点采集环境参数，使室内温湿度均匀、光照柔和，环境更佳。

Description

一种室内采光、温湿度自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种室内采光、温湿度自动控制系统。

背景技术

随着现代人们生活水平的提高，人们开始对环境质量有了更高的要求，无论是居家生活还是办公场所及各类商务活动会所等，其环境质量的好坏都已经引起了人们高度的关注。其中，与室内环境质量息息相关的物理参数有以下几个：温度、湿度、采光量等，目前以上几个参数在民用方面的检测与控制一般采用人工手动控制，空调通过人工遥控板控制，中央空调通过人工在各个房间的壁板控制，采光依靠人工控制电灯开关，或开启关闭窗帘等，但随着人们工作的日益繁忙，经常有人会在昏暗的环境下继续工作，伤害眼睛而忘记开灯，在湿冷的空气温度下继续工作以致感冒，而忘记打开空调，人们工作节奏的加快，要求有更多的人性化关怀，渴望有室内环境自动调控系统为之服务，然而到目前为止，这种针对居室环境的自动调控系统尚属空白。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种室内采光、温湿度自动控制系统，不仅克服现有针对居室环境中调温、湿度和采光完全依靠人工手动调控，并且室内温湿度和采光量不均匀等弊端，而且根据季节、室内外的采光量、温湿度、室内空气清洁度等条件的变化，利用传感器多点采集环境参数，通过单片机或其他的PIC、PC等设计硬件电路，编制程序并调试，由步进电机、空调等执行机构自动的调节窗帘、门窗开度、升降温、除湿或加湿等功能，实现改善环境的需要。本实用新型自动控制系统的调控可实现对采光量和温湿度的自动测量和控制，达到室内各处温湿度，采光量一致，填补居室环境自动控制方面的空白，使整个系统达到节能环保的要求。

一种室内采光、温湿度自动控制系统，包括单片机，其输入端是由光敏三极管，湿敏电容和温度传感器，分别通过A/D转换器与单片机连接，其输出端分别通过继电器与电灯、空调连接，窗帘控制通过与单片机连接的步进电机控制器，与步进电机连接；步进电动机与窗帘开闭机构连接；窗户控制通过与单片机连接的步进电机控制器与步进电机连接，步进电机与窗户的开关机构连接；显示器直接与单片机连接。

所述的窗帘为卷轴式窗帘，窗帘的开闭机构结构是，步进电机转动轴与卷轴式窗帘的卷轴连接。

所述的窗户，采用齿轮-齿条传动机构，齿轮与步进电机转动轴连接，齿轮固定于窗户底部并与齿条啮合。

本自动控制系统中的光敏三极管和湿敏电容器可在室内墙壁多点布置，采集室内不同位置的温湿度，并与空调中的温湿度传感器一起使用；室内电灯可采用多路灯控，以保证光线均匀。

本实用新型以单片机为核心，通过编制程序、调试并固化程序，以自动控制为手段，将光感和温湿度传感器传递的信号，转化为数字信号输入单片机，与单片机固化的数据值加以比较，控制电灯开关和空调，通过步进电机控制窗户、窗帘，实现对采光量和温湿度的自动测量和控制。本自动控制系统适用广泛，只需采用不同精度的传感器以及A/D，改变单片机相应内部固化程序，就可以在要求的精度下实现对光照，温湿度等目标量的调节控制，从而满足不同场合和用途的要求；可根据精度要求实现多点测量，对实现空间各参数的均匀性有积极作用。

本实用新型适用性广，可用于某些对空气的温湿度有特殊要求的场合；整个系统固化，体积小，集成程度高，占地面积小，节省空间；结构简单、无辐射污染，噪声较小，使用方便、安全；不仅克服现有针对居室环境中调温、湿度和采光完全依靠人工手动调控，并且室内温湿度和采光量不均匀等弊端，而且根据季节、室内外的采光量、温湿度、室内空气清洁度等条件的变化，利用传感器多点采集环境参数，使室内空气清新、温湿度均匀、光照柔和，生活和工作环境更佳，极具人性化；尤其对于新型的现代化居室，配合使用本自动控制系统，可提高生活水准，享受现代居室的舒适感。

附图说明

图1为本实用新型自动控制流程图：

图2.为屋顶灯分路布置图；

图3为本实用新型实施例电子线路框图：

1.单片机，2.光敏三极管，3.湿敏电容，4.温度传感器，5.A/D转换器，6.继电器a1-a3，7.电灯，8.空调，9.步进电机控制器a，10.步进电机a，11.卷轴式窗帘，12.步进电机控制器b，13.步进电机b，14.齿轮齿条开关机构窗户，15.数码管显示器，16.光信号处理电路，17.湿度信号处理电路，18.温度信号处理电路，19.温度信号通道，20.湿度信号通道，21.光信号通道，22.P0.0-P0.7口，23.数码管接口a-g和dp，24.D0-D7通道，25.启动信号a，26.控制信号b，27.控制信号c，28.I/O输出P1.0，29.I/O输出P1.1，30.控制信号d，31.八位数据总线，32.继电器b。

①、②、③表示电灯7分为第一路①，第二路②，第三路③。

具体实施方式

本实施例为18m²房间，电灯在屋顶分三路控制，如图2所示，湿敏电容和温度传感器每面墙壁各一个，共三个(不包括有窗的一面墙壁)，室内适宜温度设置为17至25摄氏度，相对湿度在40％至60％范围，

一种室内采光、温湿度自动控制系统，如图1所示，包括单片机1，其输入端是由光敏三极管2，湿敏电容3和温度传感器4，分别通过A/D转换器5与单片机连接，其输出端分别通过继电器a1-a3 6与三路电灯7的①、②、③连接，继电器b32和空调8连接，窗帘控制通过与单片机连接的步进电机控制器a9，与步进电机a10连接；步进电机a与卷轴式窗帘11的卷轴连接；窗户控制通过跟单片机连接的步进电机控制器b12与步进电机b13连接，步进电机的转动轴与窗户的齿轮-齿条机构14中的齿轮连接，齿条固定于窗户底部并与齿条啮合；数码管显示器15直接与单片机1连接。

整个系统分为传感器、单片机和控制电路三个部分。其中每一种传感器对应一部分控制电路。

首先由单片机1发出控制信号d，启动A/D转换器5，A/D转换器启动，将转换成的八位数字信号由D0-D7通道24传到八位数据总线31，经P0.0-P0.7口22，传到单片机中，进行存储，然后整个单片机系统启动，系统开始运行。

光敏三极管2获取采光量信号经光信号处理电路16转换为标准信号，由光信号通道21传到单片机，经过单片机分析处理后，标准信号在1到3V之内由I/O输出口28输出为1，继电器a1-a3 6为全闭状态，控制开一号灯，同时单片机发出控制信号b26启动步进电机控制器a9，步进电机控制器a通过输出各相相脉冲控制步进电机a10转动步数(角度)，控制窗帘11(初始为全开)开度为三分之二；标准信号在3到4V之内由继电器a1-a3控制开二号灯，且窗帘开度为三分之一；标准信号在4到5V之内由继电器a1-a3控制开三号灯，且窗帘为全关。

湿敏电容3获取湿度信号后经湿度信号处理电路17转变为标准信号，由湿度信号通道20传到单片机，经过单片机分析处理后，相对湿度在40％至60％范围之外时，控制继电器32启动空调8。窗户根据湿度低于30％时，单片机发出控制信号c启动步进电机控制器b12，步进电机控制器b通过输出各相相脉冲控制步进电机b13转动步数(角度)，控制齿轮齿条窗14全开；湿度在30％至40％范围内，窗户打开一半；湿度在40％至60％范围内，窗户开度为25％；湿度超过60％时窗户全关。

温度传感器4获取温度信号，经过温度信号处理电路19之后，由电流信号转变为电压信号并且被放大为标准信号。接入温度信号通道19，在单片机的控制下对该信号采样，转换为一个8位二进制数，由D0-D7通道24进入八位数据总线31，由八位数据总线经过单片机的P0.0-P0.7口22传输给单片机。单片机对采样数据进行分析，如果温度为17至25摄氏度，则由I/O输出P1.129输出为0，继电器b32开关保持断开状态；如果温度大于25摄氏度或者小于17摄氏度，则由I/O输出P1.1输出一个正电压，此时继电器开关变为为闭合状态，打开空调8调节室内温度。同时发出启动信号25，另外由八位数据总线31经数码管接口a-g和dp23，启动数码管显示器15，然后向P0.0-P0.7 22输出数据，经8位数据总线31传输由数码管接口a-g和dp至数码管，由数码管显示器显示当前温度值。

Claims

1.一种室内采光、温湿度自动控制系统，包括单片机，其输入端是由光敏三极管，湿敏电容和温度传感器，分别通过A/D转换器与单片机连接，其输出端分别通过继电器与电灯、空调连接，窗帘控制通过与单片机连接的步进电机控制器连接，步进电机控制器与步进电机连接；步进电机与窗帘开闭机构连接；窗户控制通过单片机上的步进电机控制器与步进电机连接，步进电机与窗户的开关机构连接；显示器直接与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的一种室内采光、温湿度自动控制系统，其特征在于：窗帘为卷轴式窗帘，窗帘的开闭机构结构是，步进电动机的转动轴与卷轴式窗帘的卷轴连接。

3.根据权利要求1所述的一种室内采光、温湿度自动控制系统，其特征在于：窗户采用齿轮-齿条传动机构，齿轮与步进电机转动轴连接，齿轮固定于窗户底部并与齿条啮合。