一種基于物聯網技術智能晾衣架的設計

陳芝龍 呂煥培

摘要：目前我國正處于物聯網高速發展的時代，人們的生活水平也是在不斷提高，目前大多數人家中所使用的傳統晾衣架已無法滿足人們日常的生活需要。為此本文設計了一種能夠自動對天氣變化的智能晾衣架，此次設計的智能晾衣架采用AT89C52單片機作為核心， 利用安裝在各處的傳感器感應外部環境的實時變化，從而實現智能晾衣架的相應功能。

關鍵詞：智能衣架;結構設計; AT89C52單片機;物聯網

1 引言

目前國內的智能家居行業正處于一個飛速發展的階段，在一些發展速度快、科技化程度較高的城市里，越來越多的家庭開始選擇一些智能化程度更高的智能家居。智能晾衣架作為智能家居中的一員，目前市面上已有了不少類似的產品。根據目前顯示的數據來看，智能晾衣架的普及率約為 40%，可以看出，大多數家庭所使用的晾衣架仍然是傳統的晾衣架。[2]而傳統的晾衣架占地空間大，功能單一，無法對外界天氣的變化做出反應。[3]而目前市面上已有的智能晾衣架，大多只是解決了簡單的使用方便問題，并且由于價格較高，真正使用的家庭比較少。已經研究的可自動伸縮的防雨晾衣架，大多都是通過光傳感器或者光敏電阻識別白天和夜晚來實現晾衣架的伸縮。然而使用光敏傳感或光敏電阻識別存在一定的誤差，在晚上容易受到室內燈光或者鄰居燈光的影響，從而導致錯誤識別伸出衣架，造成弄濕衣物的后果。[3]

本產品能夠自動應對各種不利的晾衣情況，全方位全天候保護晾曬衣物，使用方面可以大大節省人力，擁有自動升降功能，可在晴天自動開窗將晾衣架轉移到室外晾曬，惡劣天氣自動收回關窗，有效地避免了在下雨時衣服無人收起而被雨淋濕的情況。[4]本產品的出現能較好的緩解人們的生活壓力，并滿足多數人的生活需求。

2 智能晾衣架的創新點

1.功能創新：

①基于物聯網實現全自動智能控制，利用溫濕傳感器、雨滴傳感器、風力傳感器實時感應環境變化實現自動曬衣收衣。

②衣架主體具有隱藏功能，不工作時晾衣架主體可以進行收縮，工作時伸出晾衣架主體。

③利用光敏傳感器使得衣物能夠根據太陽移動改變晾曬角度。

2.結構創新：

①利用光敏傳感器感應陽光的入射角度，控制電機與螺桿配合運動實現室外衣架隨太陽轉動。

②通過螺桿與剪式支架臂配合，且剪式支架交叉固定，并實現上升和下降的功能。

③通過一對小型移動電缸來實現兩邊的衣物從相反的方向移動。

④采用螺母絲杠結構將旋轉運動轉換為直線運動，實現窗戶的自動開關。

智能晾衣架的功能創新以結構上的創新為基礎，通過單片機控制各個機械結構進行運動，即可使得晾衣架全方位全天候的保護衣物，人們在使用的時候也會感到更加的方便。

3 智能晾衣架控制模塊

在硬件上本系統主要由STC89C52單片機芯片作為核心元件，其下連接各類傳感器、信號收發器、電機控制系統、顯示屏等。其中傳感器模塊中包含光敏傳感器、溫濕傳感器、風力傳感器等能夠檢測到環境變化的一系列傳感器，通過相關傳感器對當前環境信息進行采集，并將數據傳送到芯片中，再通過芯片控制晾衣架的各個活動機構使得晾衣架實現其相對應的功能。

軟件方面采用C語言進行編程控制，利用安裝在晾衣架各處的傳感器進行數據的采集，并將傳遞過來的數據進行進行邏輯分析，使得智能晾衣架實現對環境的智能感知。

4 智能晾衣架結構模塊

晾衣架的升降功能將通過電機帶動剪式支架的展開和收回來實現，在需要將洗完的衣服掛至晾衣桿上時剪式支架放下，完成后再控制電機使得其回到高處。

將晾衣架送出至室外的直線運動則是利用導槽式滑動導軌來實現。通過電機帶動同步帶輪轉動，從而帶動其在導槽中的移動，以此來實現智能晾衣架伸出和收回功能。其中剪式支架與導槽式滑動導軌如圖所示

而將掛曬兩側的衣物送出與收回則通過一對安裝在兩側的小型移動電缸來實現。

尋找最佳晾曬位置采用電機來實現，通過光敏傳感器來調節電阻的變化來實現電機的轉動，使得衣服總能處于光照的最佳位置。

窗戶平移機構采用螺母絲杠結構。移動窗戶安裝在絲杠螺母上，絲杠安裝在窗戶的上端，一端安裝在軸承中，另一端與減速機輸出端通過聯軸器剛性連接，減速機輸入端連接有直流電機。電機轉動帶動絲桿轉動，帶動絲桿螺母水平移動，從而實現窗戶的打開和關閉。

5結論

本產品采用的各類傳感器可以實時感應周圍環境的變化，并將信息實時的傳遞給中央，當得出此時的環境不宜晾曬衣物后就可以立刻將晾曬在外面的衣物收回，避免衣物被淋濕，而判定出此時天氣適合晾曬衣物后又能自動將衣物晾曬至窗外。當其不工作時，又可自動進行折疊，將其收縮隱藏至頂部，既不占地方又顯得美觀。與目前市面上的智能晾衣架相比，本產品更加適合當下快節奏的生活，可以讓白天在外工作的人們更加放心。并且，本智能晾衣架具有結構簡單，操作方便、成本低的特點、也順應了智能家居發展的趨勢。

參考文獻：

[1]林關成.基于STC89C52單片機的智能晾衣架控制系統設計[J].計算機與數字工程，2021，49（01）：55-58+147.

[2]李彪恒，楊瑩，陳威，段智華，唐云飛.基于絲桿伸縮機構的樹形晾衣架設計[J].機械研究與應用，2020，33（05）：131-132+135.DOI：10.16576/j.cnki.1007-4414.2020.05.038.

[3]陳玉青，洪連環，胡斌.基于STC89C52單片機智能防雨伸縮晾衣架設計[J].機電工程技術，2020，49（11）：43-45.

[4]鄧旭成，莫慧芳.一種智能衣架的可隱藏設計[J].科技資訊2018，16（02）：92-93.DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2018.02.092.