【正文】 種漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實(shí)現(xiàn)了煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)煙霧變?yōu)殡娦盘?hào)的功能，探測器收到信號(hào)然后判斷是否需要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過比較分析以上三類傳感器，決定選用MQ2氣體傳感器。MQ2氣體傳感器功成本低，可探測液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等多種氣體。電路原理圖如圖15由探測頭和比較電路組成。當(dāng)探測頭檢測到有可燃?xì)怏w或是煙霧時(shí)，探測頭里的半導(dǎo)體電阻增大，使電路中的端口2的電壓增大，端口2處的電壓通過電壓比較器與端口3處的電壓進(jìn)行比較，若端口2電壓低于端口3的電壓，則端口1輸出低電平信號(hào)，反之輸出高電平信號(hào)。該電路也可以輸出電壓模擬量信號(hào)。圖16 MQ2氣體傳感器電路原理圖 Gas sensor circuit schematics 風(fēng)速傳感器的設(shè)計(jì)風(fēng)速傳感器立足于煤礦用戶，主要適用于煤礦井下具有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的各礦井通風(fēng)總回風(fēng)巷、風(fēng)口、井下主要測風(fēng)站、扇風(fēng)機(jī)井口、掘進(jìn)工作面、采煤工作面等處，以及相應(yīng)的礦產(chǎn)企業(yè)。可連續(xù)監(jiān)測上述地點(diǎn)的風(fēng)速、風(fēng)量（風(fēng)量=風(fēng)速x橫截面積）大小，能夠?qū)λ幭锏赖娘L(fēng)速風(fēng)量進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，是礦井通風(fēng)安全參數(shù)測量的重要儀表。風(fēng)速傳感器的原理主要有一下四種。超聲波渦接測量原理 超聲波風(fēng)速傳感器是利用超聲波時(shí)差法來實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的量。聲音在空氣中的傳播速度，會(huì)和風(fēng)向上的氣流速度疊加。若超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，它的速度會(huì)加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風(fēng)向相反，它的速度會(huì)變慢。因此，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對(duì)應(yīng)。通過計(jì)算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。 由于聲波在空氣中傳播時(shí)，它的速度受溫度的影響很大；本風(fēng)速儀檢測兩個(gè)通道上的兩個(gè)相反方向，因此溫度對(duì)聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。通過壓差變化原理 在流動(dòng)方向上設(shè)置一個(gè)固定的障礙物（孔板、噴嘴等），這樣根據(jù)流速不同便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓差。通過測量壓差，可以轉(zhuǎn)換成流速的測量。熱量轉(zhuǎn)移原理 根據(jù)卡曼渦街理論（見圖一），在無限界流場中垂直插入一根無限長的非線性阻力體（即旋渦發(fā)生體C，風(fēng)速傳感器的探頭橫桿），當(dāng)風(fēng)流流經(jīng)旋渦發(fā)生體C時(shí)，在漩渦發(fā)生體邊緣下游側(cè)會(huì)產(chǎn)生兩排交替的、內(nèi)旋的旋渦列（即氣流旋渦），而旋渦的產(chǎn)生頻率f正比于流速V。因此超聲波風(fēng)速傳感器就是利用超聲波旋渦調(diào)制的原理來測定旋渦頻率的 。電流電壓原理 風(fēng)速傳感器相當(dāng)于一個(gè)小的發(fā)電機(jī)，可以輸出電流和電壓信號(hào)。我設(shè)計(jì)的風(fēng)速傳感器采用的是電流電壓原理，如圖16所示，有風(fēng)時(shí)，檢測頭相當(dāng)于一個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使端口3處的電壓升高，端口3的電壓通過電壓比較器與端口2的電壓就行比較，若端口3處的電壓高于端口2處的電壓，則端口1輸出低電平信號(hào)，反之輸出高電平信號(hào)。該電路也可以通過R3來調(diào)節(jié)端口2處的電壓界定值的大小。圖17 風(fēng)速傳感器電路原理圖 Wind speed sensor circuit schematics 光照傳感器的設(shè)計(jì)光照傳感器用于檢測天色是否已黑，及時(shí)的反饋給單片機(jī)信號(hào)。若天色已黑，則窗戶關(guān)閉。光照傳感器的原理一般都是采用光敏二極管或者光敏三極管等光電轉(zhuǎn)換模塊，將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓值。此次設(shè)計(jì)的光照傳感器的電路原理圖如圖17，當(dāng)光敏器件檢測到天色變黑時(shí)，光敏器件電阻變大，使端口3處的電壓升高，端口3的電壓通過電壓比較器與端口2的電壓就行比較，若端口3處的電壓高于端口2處的電壓，則端口1輸出低電平信號(hào)，反之輸出高電平信號(hào)。該電路也可以通過R3來調(diào)節(jié)端口2處的電壓界定值的大小。圖18 光照傳感器的電路原理圖 Light sensor circuit schematics5 結(jié)論本次課題設(shè)計(jì)了智能窗戶，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制部分。主要有以下幾方面的成果：1. 電機(jī)能很好的固定在窗框上，電機(jī)上的齒輪和合頁上的齒輪能良好的嚙合。上下兩個(gè)合頁能順利的開閉，且用力不大。窗戶能夠在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)下以適合的轉(zhuǎn)速的打開或者關(guān)閉。2. 雨水傳感器、風(fēng)速傳感器、光照傳感器、煙霧傳感器能夠成功的檢測到各自的信號(hào)，并輸出給單片機(jī)低電平信號(hào)。3. 單片機(jī)接受信號(hào)后能正確處理信號(hào)，并能輸出信號(hào)給電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制器。顯示器能正確顯示單片機(jī)工作狀態(tài)、窗戶開閉狀態(tài)、環(huán)境溫度和時(shí)間。4. 電機(jī)的閉合回路接觸良好，待窗戶轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置，碰到形成開關(guān)后回路斷開停止轉(zhuǎn)動(dòng)。并且能夠自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。智能窗戶可加上更多的傳感器，能夠應(yīng)對(duì)更多的狀況，比如防盜、空調(diào)的開啟、保溫散熱等功能。未來可以接入物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控和實(shí)時(shí)信息的掌控。參考文獻(xiàn)[1]浦靈敏，季愛明. 基于STC89C52單片機(jī)智能窗戶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 中國科技信息，2011（10）：150151.[2]王圳. 遙控自動(dòng)窗戶[J]. 科學(xué)大眾，2011（10）：3435.[3]何剛，馮啟明. 一種智能平移式窗戶啟閉器的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電技術(shù)，2011（6）：8586.[4]婁銀霞. 基于電容式雨水傳感器的智能雨刷控制系統(tǒng)研究[J]. 河南科學(xué)，2013，14（04）：453455.[5]趙 巖. 汽車智能雨刷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電子科技，2007（2）：7072.[6]徐曉明. 新型光電式煙霧傳感器及其應(yīng)用[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào)，2002（3）：117118.[7]王衛(wèi)軍. 離子型煙霧傳感器的研制[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保，2004（6）：1517.[8]Reinhard Niessner,Gudrun Walendzik. The photoelectric aerosol sensor as a fastresponding and sensitive detection system for cigarette smoke analysis[J]. Fresenius39。 Zeitschrift f252。r analytische Chemie，1989，333(2) :129133.[9]JeongYeol Yoon. Light Sensors[J]. Introduction to Biosensors，2013:103119.[10]張 艷，孫銘岳. 窗在中國的發(fā)展歷史[EB/OL]. ，2009.[11]百度百科. 風(fēng)速傳感器[EB/OL]. ，2011. [12]GB/T 6892—2006. 一般工業(yè)用鋁及鋁合金擠壓型材[S].[13]GB/T 682000. 開槽沉頭螺釘[S].[14]蘭州交通大學(xué). 智能型全開式窗戶[P]. 中國201020563374，.[15]王靜凱. 智能型太陽能發(fā)電窗戶[P]. ，.[16]西南大學(xué). 一種滑窗自動(dòng)控制外掛裝置[P]. ，.[17]濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，.致謝回想起2012年的此刻，我還在和我的搭檔卞行健正在申請(qǐng)國創(chuàng)項(xiàng)目。那時(shí)，我們發(fā)揮自己的想象力，想出了一個(gè)方案，就是將我們以前做過的太陽能自動(dòng)關(guān)窗裝置改進(jìn)一下，變成電動(dòng)窗戶。就這樣，我們成功申請(qǐng)了國創(chuàng)項(xiàng)目。欣喜若狂的我們，暑假也沒有回去，就在宿舍想著各種具體的方案。其中一個(gè)方案就是在推拉窗的兩側(cè)安裝一對(duì)皮帶輪，皮帶輪上面有個(gè)能帶著窗戶移動(dòng)的裝置，再用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以此來打開關(guān)閉窗。我們利用專業(yè)所學(xué)知識(shí)，還算出了皮帶輪大小、轉(zhuǎn)速，電機(jī)的功率等等。緊接著我還興致勃勃的提前單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，感覺成功就在眼前?？墒?，現(xiàn)實(shí)總是沒有理想那么美好。在大三的上學(xué)期，我拿著我們的方案去找蔣老師指導(dǎo)一下，蔣老師認(rèn)為我們的方案完全沒有創(chuàng)新的地方，只是為了完成任務(wù)而去完成任務(wù)，他讓我們?nèi)ゲ橘Y料要看看別人是怎么做的，看能不能找到靈感。這一次對(duì)我的打擊不小，前面一段時(shí)間的付出都是白忙活，對(duì)項(xiàng)目的熱情已經(jīng)退卻了三分。想來想去，最后的目標(biāo)還是必須要把項(xiàng)目做好。懷著僅剩下的熱情，在路上，在教室，在寢室都在尋找著關(guān)于窗戶的靈感。 每天看專利、查資料、看視頻，都是比不可少的事。每一次靈感的閃現(xiàn)，到了蔣老師那里去都是被否。就這樣前前后后，都有七、八方案被槍斃。就要快放棄的我想著項(xiàng)目規(guī)定的時(shí)限已經(jīng)過去了一半多，可自己什么成果也沒有，又再次為自己鼓了把勁，一定要堅(jiān)持下去，絕不能退縮。終于，功夫不負(fù)有心人，我想出了一個(gè)好的方案，經(jīng)過蔣老師的指導(dǎo)，改了好幾次就成了本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在項(xiàng)目實(shí)施的過程中，要特別感謝奉緯同學(xué)和我一起去了北碚市場幾趟選購窗戶，萬磊同學(xué)幫我加工窗戶合頁上的套筒，鄧瑩同學(xué)和我一起做電子控制部分。最后要特別感謝蔣老師，每一次都很耐煩的聽我的方案，并提出意見，還幫我焊接合頁。在此過程中，不僅學(xué)到了更多的知識(shí)，也讓我學(xué)到了不管做什么事都要充分的準(zhǔn)備和考慮，才能把事情做好。