DIY你的趣味生活：太陽(yáng)能智能晾衣架的軟硬件和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　1 緒言

　　1.1 太陽(yáng)能智能晾衣架簡(jiǎn)介

　　晾衣架作為每天使用的家居用品，如今已經(jīng)成為許多家庭的生活必需品。作為消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，選擇品牌關(guān)鍵是貨真價(jià)實(shí)。其結(jié)構(gòu)、用料、做工等均是不可或缺的商品組成部分，質(zhì)量和售后服務(wù)更是該行業(yè)生產(chǎn)商生存與發(fā)展的永恒構(gòu)成自動(dòng)晾衣架是升降晾衣架的另一種稱(chēng)謂，早在2000年前出現(xiàn)的一種晾曬衣服的用具，現(xiàn)時(shí)有手搖的和遙控的兩大類(lèi)，這種產(chǎn)品剛出來(lái)時(shí)晾桿是用不銹鋼圓管做的，款式單一，只是作為一種方便晾曬衣服的工具，但隨著時(shí)間的推移，生產(chǎn)晾衣架的廠家越來(lái)越多，競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越大，廠家各出奇謀，晾衣架的款式越來(lái)越多，越來(lái)越漂亮，晾衣架如今已不僅僅是一種晾曬的工具了，更演變成一種裝飾品，成為陽(yáng)臺(tái)一道風(fēng)景線。晾衣架的各種配件也層出不窮，每一件配件都可以作為裝飾品，點(diǎn)綴現(xiàn)代家庭的陽(yáng)臺(tái)。而太陽(yáng)能智能衣架是在普通衣架的設(shè)計(jì)上增添了綠色環(huán)保的供電系統(tǒng)，太陽(yáng)能板發(fā)電，給18650蓄電池組充電，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓模塊給整個(gè)系統(tǒng)供電，而且能判斷衣服干濕，使其具備當(dāng)衣服干了馬上停止工作的能力。而且用電機(jī)帶動(dòng)衣架上升下降并跟蹤陽(yáng)光移動(dòng)，使衣服最大限度的暴露在陽(yáng)光當(dāng)中，如果空氣濕度過(guò)高，能自動(dòng)開(kāi)啟風(fēng)扇對(duì)衣服進(jìn)行風(fēng)干。這幾種功能主要是其智能化的體現(xiàn)。

　　1.2 太陽(yáng)能智能晾衣架?chē)?guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

　　基于現(xiàn)代社會(huì)的飛速發(fā)展，自動(dòng)晾衣架已經(jīng)開(kāi)始普及，但僅僅這樣的功能是不夠的，著社會(huì)信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對(duì)家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個(gè)安全、方便、舒適的居家環(huán)境。所以基本上家居都已經(jīng)朝著智能化的方向發(fā)展。衣架也不例外。而現(xiàn)在的自動(dòng)晾衣架是以手動(dòng)或者是電動(dòng)升降，方便衣服的晾曬，大多采用了手搖器這機(jī)構(gòu)，手搖器是實(shí)現(xiàn)晾衣架升降、自鎖(任意高度自動(dòng)鎖定)功能的主要部件。由此可見(jiàn)，晾衣架的質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)是手搖器。手搖器猶如汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，或者人的心臟。手搖器作為晾衣架的核心部件，其質(zhì)量直接關(guān)系產(chǎn)品主要功能的實(shí)現(xiàn)及壽命。手搖器的自鎖原理：停止時(shí)，是靠彈簧的張力產(chǎn)生的巨大摩擦阻力，產(chǎn)生“自鎖”，上升或者下降時(shí)，則彈簧收緊，與彈簧杯減少摩擦，故能順利升降。而太陽(yáng)能智能晾衣架用渦輪減速電機(jī)可以很好地取代手搖器，在他原基礎(chǔ)上還增加了電動(dòng)上升下降這個(gè)功能，暫時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這種晾衣架，都是機(jī)械式?jīng)]有帶有系統(tǒng)的。

　　1.3 太陽(yáng)能智能晾衣架的發(fā)展趨勢(shì)

　　智能化家居這個(gè)概念，已經(jīng)融入了千家萬(wàn)戶(hù)，但是其具體涵義都有不解，加其 發(fā)展?fàn)顩r和市場(chǎng)前景均是一系列的問(wèn)號(hào)?就以上闡述兩個(gè)問(wèn)題以下將做簡(jiǎn)要介紹及淺析。提到智能化家居，人們立刻會(huì)聯(lián)想到網(wǎng)絡(luò)。冰箱上網(wǎng)、洗衣機(jī)上網(wǎng)、電視機(jī)上網(wǎng)、微波爐上網(wǎng)…… 開(kāi)發(fā)者高舉智能家居大旗，宣稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)家電可以使生活達(dá)到全數(shù)字化，讓人們感到輕松方便。智能家居當(dāng)然不止是這些。

　　在國(guó)內(nèi)，智能家居不是一個(gè)單獨(dú)的產(chǎn)品，也不是傳統(tǒng)意義上的“智能小區(qū)”概念，而是基于小區(qū)的多層次家居智能化解決方案。它綜合利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、家電控制、綜合布線等技術(shù)，將家庭智能控制、信息交流及消費(fèi)服務(wù)、小區(qū)安防監(jiān)控等家居生活有效地結(jié)合來(lái)，在傳統(tǒng)“智能小區(qū)”的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了向家的延伸，創(chuàng)造出高效、舒適、安全、便捷的個(gè)性化住宅空間，而且現(xiàn)在的產(chǎn)品都向著綠色低碳的方向發(fā)展，例如太陽(yáng)能熱水器，風(fēng)能水能發(fā)電，電動(dòng)汽車(chē)等等。所以，晾衣架作為一個(gè)日常的生活家居用品有必要智能化并且和綠色低碳掛鉤。其目標(biāo)應(yīng)該是節(jié)能，自動(dòng)化。但是　智能家居畢竟在硬件和軟件方面都具有一定的難度，在數(shù)個(gè)月或一年的時(shí)間里是不可能研究開(kāi)發(fā)成功的能家居是住宅智能化的核心部分，目前我國(guó)的智能家居市場(chǎng)有三個(gè)特點(diǎn)：一是市場(chǎng)潛力大，我們知道現(xiàn)在的房地產(chǎn)業(yè)在全國(guó)的發(fā)展都很火爆，作為其下游產(chǎn)業(yè)，智能家居市場(chǎng)前景還是非常樂(lè)觀的。第二點(diǎn)就是產(chǎn)品多，廠家多，大部分集中在上海、北京、深圳、廣州等地。但到目前為止還沒(méi)有一家形成規(guī)模化。再有就是在智能家居行業(yè)國(guó)家還沒(méi)有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使得很多中小企業(yè)各自為政，按自己對(duì)市場(chǎng)的理解來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，相互間的產(chǎn)品不具兼容性，這種局面有點(diǎn)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代諸侯爭(zhēng)霸的感覺(jué)。 因此，今后幾年智能家居市場(chǎng)會(huì)進(jìn)入一個(gè)行業(yè)整合階段，最終可能會(huì)出現(xiàn)幾家規(guī)模比較大，品牌影響力好的廠家。從產(chǎn)品角度來(lái)講，以后的智能家居產(chǎn)品會(huì)朝著實(shí)用化、

　　傻瓜化(操作簡(jiǎn)單)、模塊化的方向發(fā)展，所謂模塊化就是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商把智能家居產(chǎn)品做成模塊化的，可以根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際需求任意搭配。這樣不僅可滿(mǎn)足不同層次用戶(hù)的需要,而且可以節(jié)約成本，也可以節(jié)約不必要的端口模塊的浪費(fèi)。

　　隨著高科技和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，安全、舒適、便利的生活環(huán)境已經(jīng)不再是一個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想。由于智能家居系統(tǒng)能夠?yàn)槿藗兲峁└虞p松、有序、高效的現(xiàn)代生活環(huán)境，因此已經(jīng)成為房地產(chǎn)商追逐的熱點(diǎn)。在未來(lái)，沒(méi)有智能家居系統(tǒng)的住宅將像今天不能上網(wǎng)的住宅那樣不合潮流。相信不遠(yuǎn)的將來(lái)，智能家居一定會(huì)更好地造福人類(lèi)。所以身為其中家居用品一份子的晾衣架是很有潛力在這方面山發(fā)展的，我相信不久的將來(lái)傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的晾衣架在科技的飛速發(fā)展下一定可以成為一顆耀眼的明星，讓人們一改對(duì)以往操作簡(jiǎn)單，樣式普通的晾衣架的看法。 而太陽(yáng)能智能晾衣架不僅滿(mǎn)足家居智能化的要求，而且在這個(gè)還有很大發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)中必定具有很大的潛力。

　　2 系統(tǒng)方案

　　系統(tǒng)電源是由太陽(yáng)能板對(duì)蓄電池充電，然后蓄電池經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓模塊分別對(duì)單片機(jī)與電機(jī)、風(fēng)扇直接供電。在天氣明朗的時(shí)候能有效的儲(chǔ)蓄一定電量，待陰雨天氣衣服較難干時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，使衣服能夠盡快的晾干。

　　下面簡(jiǎn)單介紹本系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，在晴天時(shí)，在陽(yáng)臺(tái)常有光照的地方安置一個(gè)光敏電阻，若光敏電阻采集到數(shù)據(jù)大于或者等于晴天與陰天交界所采集到的值，則說(shuō)明有光照進(jìn)入陽(yáng)臺(tái)，并且開(kāi)始采集安置在衣架上的光敏的信號(hào)，利用這兩個(gè)光敏的數(shù)據(jù)，能很好地實(shí)現(xiàn)查找光照區(qū)間的功能，讓衣服多曬陽(yáng)光，晾干的更快，而且陽(yáng)光的紫外線還有良好的殺菌功能。濕敏傳感器有三個(gè)，使用捕獲功能采集其信息，一個(gè)安置在陽(yáng)臺(tái)附近，兩個(gè)安置在衣服附近，分別測(cè)得空氣相對(duì)濕度和衣服附近空氣相對(duì)濕度，空氣相對(duì)濕度是用來(lái)判斷是否需要開(kāi)風(fēng)扇，而衣服附近的相對(duì)濕度則用來(lái)與空氣相對(duì)濕度比較，判斷衣服是否已經(jīng)晾干。顯示屏則顯示相關(guān)信息與程序運(yùn)行的狀況。

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1太陽(yáng)能板供電模塊

　　本系統(tǒng)是由太陽(yáng)能供電，用18650鋰電池組作為蓄電池,如圖2所示。太陽(yáng)能板在正常日照下能提供18V的電壓，1.27A的電流，通過(guò)升降壓模塊，我們將太陽(yáng)能板提供的電穩(wěn)定在18V，給鋰電池充電，同時(shí)，也給系統(tǒng)供電，鋰電池經(jīng)過(guò)鋰電保護(hù)板，能使四個(gè)18650電池均衡獲得4.3V的充電電壓，同時(shí)防止輸出過(guò)電流、短路及過(guò)充電、過(guò)放電對(duì)電池的損傷。當(dāng)外圍沒(méi)有太陽(yáng)的時(shí)候，或者太陽(yáng)不夠強(qiáng)烈的時(shí)候，則由鋰電池組給系統(tǒng)供電，輸出的18V直流電再經(jīng)過(guò)降壓穩(wěn)壓到12.5V，給開(kāi)發(fā)板和電機(jī)風(fēng)扇供電。

　　3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　JP1：邏輯輸入端，為IN1IN2IN3IN4，其中IN1、IN2 控制電機(jī)M1;IN3、IN4 控制電機(jī)M2。例如IN1 輸入高電平1,IN2 輸入低電平0，對(duì)應(yīng)電機(jī)M1 正轉(zhuǎn);IN1 輸入低電平0,IN2輸入高電平1，對(duì)應(yīng)電機(jī)M1 反轉(zhuǎn)，調(diào)速就是改變高電平的占空比;

　　U1A-U1D：為T(mén)LP521-4 光隔，作用是光電隔離，保護(hù)因電機(jī)啟動(dòng)停止瞬間產(chǎn)生的尖峰脈

　　沖對(duì)主控制器的影響;

　　RN1、RN2：上下拉電阻，分別使用470歐電阻和5.6K的電阻;

　　PWMA、PWMB：L298N 使能端(高電平有效，常態(tài)下用跳線帽接于VCC)，可通過(guò)這兩個(gè)端口