【正文】 .......................................................................... 20 雨水傳感器的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 21 煙霧傳感器的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 22 風(fēng)速傳感器的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 24 光照傳感器的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 25 5 結(jié)論 ................................................................................................................................. 26 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 26 致謝 ..................................................................................................................................... 28 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 基金項(xiàng)目：西南大學(xué)“國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目（ 20xx10635115） 1 智能窗戶裝置的研制 摘要： 本課題設(shè)計(jì)是一種智能窗戶，包括機(jī)械部分和控制部分。機(jī)械部分有窗框和窗扇，它們通過(guò)上下兩個(gè)合頁(yè)連接，固定架將減速電機(jī)固定在窗框上端，減速電機(jī)上的齒輪與合頁(yè)上的齒輪嚙合來(lái)傳遞動(dòng)能?？刂撇糠职▎纹瑱C(jī)、雨水傳感器、風(fēng)速傳感器、光照傳感器、煙霧傳感器、煤氣傳感器、蜂鳴器、行程開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、蓄 電池。傳感器感知環(huán)境條件變化，給單片機(jī)發(fā)送電平信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)處理信號(hào)后控制減速電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，如此可智能控制窗戶的開(kāi)閉。該窗戶功能齊全、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、占據(jù)空間小，為了人們提供便利的生活，也保證了人們的安全。 關(guān)鍵詞： 智能窗戶；合頁(yè)；減速電機(jī)；齒輪；單片機(jī)；傳感器； 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 Development of Intelligent windows device Abstract: This paper is about a design of a kind of smart windows, the smart includes the mechanical part and control part. Mechanical part includes window frame and sash, they are connected by upper hinger and lower hinge, the geared motor bracket fixed to the upper sash, reduction gear and hinge on the gear motor have a function of delivering kiic energy. The control section includes a microcontroller, rain sensor, wind sensor, light sensor, smoke sensor, gas sensor, buzzer, trip switches, switches, wires, batteries. Sensor senses changes with the changes of environmental conditions, and sensor sensesthe also sends signal to the microcontroller, the microcontroller controls the gear motor reversing through postprocessing signal, and also controls the opening and closing of the smart windows. The windows have full function, simple structure, reliable and small footprint ,it can not only provides people with convenient life , but also to ensure people39。s safety. Keywords: Smart windows。hinge。 gear motor。 gear。 SCM sensor。 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 0 文獻(xiàn)綜述 窗戶的發(fā)展史 “窗”，房間的眼睛。自從人類發(fā)明遮風(fēng)避雨的避難場(chǎng)所以來(lái)，人類就迫切的需要對(duì)光線和空氣進(jìn)行有效的控制和管理。因此，窗戶就在人類充滿智慧的大腦中誕生了。窗戶起源于人類社會(huì)進(jìn)化之后的早期社會(huì)，那時(shí)的自然條件異常的苛刻，人類的居住環(huán)境從半穴居演變成原始地面建筑時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)分化成墻體與屋蓋兩大部分時(shí)，為了排除住宅內(nèi)部篝火產(chǎn)生的大量煙氣，出現(xiàn)了在固定的屋頂上開(kāi)口用以通風(fēng)排煙和采光的結(jié)構(gòu)式樣，古代稱之為“囪”?！皣琛奔刺齑?，實(shí)際上是開(kāi)在屋頂上的洞口，而這種洞口就是窗的雛形了。 囪雖然解 決了室內(nèi)通風(fēng)、排煙和采光的基本要求 ,但很難避免雨雪的侵襲。于是“牖”便出現(xiàn)了。牖即“側(cè)窗” ,是開(kāi)在墻壁上的洞口。牖的產(chǎn)生是我國(guó)古代通風(fēng)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重大突破 ,反映了我國(guó)古代科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步。 早期的窗功能原始 ,造型簡(jiǎn)單 ,甚至毫無(wú)裝飾 ,，窗從西安半坡時(shí)代那種僅僅起排煙、通氣作用的屋蓋通孔發(fā)展到了兼具采光功能的建筑構(gòu)件。 秦咸陽(yáng)宮第一號(hào)遺址挖掘出了窗用的銅百葉 ,表明那時(shí)的窗已經(jīng)可以開(kāi)啟了。大約在漢代 ,建筑上開(kāi)始出現(xiàn)直欞窗 ,這只能從出土的明器中得到證實(shí)。 隋唐至宋 ,窗的發(fā)展日趨成熟 ,但仍以直欞窗為多 ,花飾 窗兼有。直欞窗有版欞窗和破子欞窗兩種 ,版欞木條橫斷面為扁方形或方形 。破子欞斷面為三角形 ,尖角沖外 ,平面沖里 ,以便裱糊。另外 ,《營(yíng)造法式》里還有 電窗和闌檻鉤窗形式的記載。唐代房屋空間宏大 ,窗的面積較之以前增大 ,而且產(chǎn)生了啟閉功能 ,從而使室內(nèi)通風(fēng)采光條件有了較大的改善。 及至明清 ,檻窗、支摘窗成為時(shí)代主流。這一時(shí)期窗的工藝技巧日益多樣 ,裝飾手法不斷翻新 ,重整體表現(xiàn) ,重細(xì)部刻畫(huà) ,從而達(dá)到了遠(yuǎn)觀有效果 ,近看有內(nèi)容的藝術(shù)層次。另外 ,此時(shí)園林空前發(fā)展 ,漏窗隨之發(fā)展起來(lái)。而后 ,窗的發(fā)展進(jìn)入到現(xiàn)代窗的發(fā)展階段。 建國(guó)以后 ,百?gòu)U待興 ,舉國(guó)上下掀起了一場(chǎng)轟轟烈烈的大建設(shè) ,由于現(xiàn)代建筑的技術(shù)、形式等更適合于時(shí)代的要求得到了廣泛的推廣 ,窗作為建筑的主要配件勢(shì)必要同建筑主體的結(jié)構(gòu)、形式等相結(jié)合 ,由此窗的設(shè)計(jì)開(kāi)始了西方式的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。除了古建筑維修、仿古建筑的興建需要以外 ,中國(guó)傳統(tǒng)的窗基本不再采用。 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 窗戶的種類 窗戶發(fā)展至今，已有幾千年的歷史，幾乎每幢房子都會(huì)有窗。其主要的功能有通風(fēng)換氣、采光取暖、遮風(fēng)擋雨、遮陽(yáng)隔音，是室內(nèi)與外界氣體交換的的通道。目前窗戶主要有以下幾個(gè)類型。 平開(kāi)窗 平開(kāi)窗是最為常見(jiàn) 的一種窗，窗扇通過(guò)鉸鏈與窗框結(jié)合，窗扇可以旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟。這種窗的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，整扇窗可以 100%打開(kāi)，關(guān)閉時(shí)氣密性好，建筑熱工性能高，在建筑節(jié)能要求越來(lái)越高的今天，平開(kāi)窗將成為市場(chǎng)的主流。平開(kāi)窗的缺點(diǎn)是窗扇開(kāi)啟后要占據(jù)一定的空間，在某些特別狹窄的位置沒(méi)有足夠的空間容納開(kāi)啟的窗時(shí)不宜采用。 推拉窗 推拉窗采用裝有滑輪的窗扇在窗框上的軌道滑行，這種窗的優(yōu) 點(diǎn)是窗無(wú)論在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下均不占用額外的空間，構(gòu)造也較為簡(jiǎn)單。但由此帶來(lái)的缺點(diǎn)是最多只有 50%的窗扇可以打開(kāi)，關(guān)閉時(shí)氣密性差。近年來(lái)有采用新技術(shù)的改進(jìn)型推拉窗，可以將多個(gè)窗扇推至一側(cè)折疊。同時(shí)也有提高氣密性的推拉窗，但總體來(lái)說(shuō)仍然無(wú)法達(dá)到平開(kāi)窗的熱工性能，能耗較高，所以在先進(jìn)國(guó)家很少采用這種窗。 百葉窗 百葉窗是采用數(shù)片條形材料平行排列，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)百葉的角度來(lái)控制光線的窗。嚴(yán)格意義上講百葉窗并非窗，因?yàn)樗陉P(guān)閉時(shí)無(wú)法做到很好的密閉，因此無(wú)法單獨(dú)存在于建筑中，必須和普通的窗或玻璃幕墻結(jié)合在一起使用。 天窗 天窗采光天窗由于其特殊的位置，一般為不可開(kāi)啟的玻璃窗，如采光罩，但也有某些建筑由于設(shè)計(jì)需要，采用特殊的機(jī)械開(kāi)窗器控制其開(kāi)關(guān)。 窗戶的材料 對(duì)于窗戶的材質(zhì) 來(lái)說(shuō) ，可分成三大類 —— 木質(zhì)、塑鋼、鋁合金。三者各有所長(zhǎng)。 塑鋼 因?yàn)槭撬芰喜馁|(zhì)，所以重量小，隔熱性能好，而且價(jià)格相對(duì)較低。因?yàn)榻?jīng)常要面對(duì)風(fēng)吹雨打太陽(yáng)曬，所以最讓人關(guān)心的是塑鋼窗的防老化問(wèn)題。實(shí)際上，高品質(zhì)的塑鋼窗的使用年限可達(dá)一百年左右。 鋁合金 西南大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 因?yàn)槭墙饘俨馁|(zhì)，所以不會(huì)存在老化問(wèn)題，而且堅(jiān)固，耐撞擊， 強(qiáng)度大。但鋁合金最容易被攻擊的一個(gè)弱點(diǎn)就是隔熱性能，因?yàn)榻饘偈菬岬牧紝?dǎo)體，外界與室內(nèi)的溫度會(huì)隨著窗的框架傳遞。 木質(zhì) 相對(duì)來(lái)說(shuō)，木質(zhì)應(yīng)該是最為完美的窗體框架材質(zhì)，無(wú)論從隔熱、隔音等角度來(lái)說(shuō)都有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且與生俱來(lái)的質(zhì)感和自然花紋更為讓人心動(dòng)。雖然是木質(zhì)，但實(shí)際上有的用于做窗框的實(shí)木已經(jīng)經(jīng)過(guò)了層層特殊的處理，不僅沒(méi)有了水分，要求更高的甚至被吸去了脂肪，這樣一來(lái)，所謂的木質(zhì)實(shí)際上已經(jīng)如同化石一樣，經(jīng)過(guò)處理后的實(shí)木，只保留了木材的外表，品質(zhì)卻完全不一樣了，不會(huì)開(kāi)裂變形，更不用擔(dān)心遭蟲(chóng)咬、被腐蝕， 而且，強(qiáng)度也大大增加。 窗戶目前的發(fā)展?fàn)顩r 目前的窗戶結(jié)構(gòu)和功能都比較單一，為人們的生活帶來(lái)了許多的不便。比如說(shuō)，天氣變化外面下雨刮風(fēng)了，為了避免雨水侵蝕室內(nèi)的東西，我們要親自去關(guān)閉窗戶，夜晚來(lái)臨我們也需要去關(guān)心門窗是否已經(jīng)關(guān)好等等，這些問(wèn)題與人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需求相矛盾。 現(xiàn)在也出現(xiàn)了一些新型的窗戶，他們從窗戶的結(jié)構(gòu)和功能上做了一些改進(jìn)。比如現(xiàn)在有一種應(yīng)用比較廣泛的平開(kāi)窗戶，它的窗扇與窗框的連接不是合頁(yè)，而是通過(guò)上下兩個(gè)連桿結(jié)構(gòu)連接的，窗戶打開(kāi)時(shí)它是平移加上旋轉(zhuǎn)的合成運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)到窗戶靠近中間的位置 ，這樣不僅窗戶的通風(fēng)率能夠達(dá)到 100%，而且窗戶的正反兩面都能夠擦拭。但這也是手動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉的，不能根本的解決問(wèn)題。 還有一種能夠代勞人們“動(dòng)”的窗戶。這些窗戶有電動(dòng)窗戶、彈簧窗戶、液壓窗戶。電動(dòng)窗戶的核心是電機(jī)，電機(jī)直接旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)平開(kāi)類的窗戶旋轉(zhuǎn)，或者是電機(jī)的將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)皮帶或蝸桿轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)后來(lái)帶動(dòng)推拉窗的開(kāi)閉。彈簧窗戶則是通過(guò)拉伸彈簧帶動(dòng)推拉窗戶開(kāi)閉，扭轉(zhuǎn)彈簧帶動(dòng)平開(kāi)窗花運(yùn)動(dòng)，但是彈簧窗戶需要人為的去給他蓄力。液壓窗戶比較少，它則只能安裝在推拉窗戶上面，而且需要液壓泵來(lái)作為