专利名称：建筑物用自动可调遮阳板的制作方法
技术领域：
本发明的技术方案涉及建筑物的遮阳装置，具体地说是建筑物用自动可调遮阳板。
背景技术：
为了避免阳光直射入室内而影响到室内人员的工作和生活，特别是在夏日阳光直射入室内会使室内温度飙升，如果单纯依赖空调，不但使经费昂贵和电力资源不堪重荷，而长期使用空调对室内人员会带来很多健康隐患，为此建筑物的遮阳设施也不断被人们研发和使用。CN1851193、CN1936259和CN201258563公开的建筑物用外遮阳装置都是非自动操作的可卷伸的遮阳篷装置，这类遮阳装置不但安装和操作不方便而且容易损坏，使用寿命也往往很短；CN101638971公开了一种内置式全自动控制遮阳双层玻璃窗的控制方法及装置，是在在双层玻璃之间内置遮阳百叶窗体，该装置不仅成本高，更主要的缺陷是百叶窗体在遮阳的同时也严重地影响室内的亮度，以至必须开灯才能工作；CN201362901公开一种房屋节能调光遮阳板，是将遮阳板安装在平屋顶或斜屋顶上，故仅能在顶层使用，该装置是非智能型的。由此可见，现有的建筑物的遮阳设施还存在安装和操作不方便、容易损坏、装置成本高以及在遮阳的同时会严重地影响室内亮度的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供建筑物用自动可调遮阳板，是一种利用单片机技术和采用智能算法来实现自动控制的遮阳板，克服了现有的建筑物的遮阳设施还存在安装和操作不方便、容易损坏、装置成本高以及在遮阳的同时会严重地影响室内亮度的缺
点ο本发明解决该技术问题所采用的技术方案是建筑物用自动可调遮阳板，由室外部分和室内部分构成，其中室外部分主要包括遮阳板、步进电机、温度采集器和光度采集器，所述遮阳板包括上层窄板、中层窄板和下层窄板，这三块窄板的宽度相等，其中中层窄板和下层窄板的长度相等，但其长度比上层窄板的长度小5厘米，中层窄板两端固定安装有中层窄板滑轮，下层窄板两端固定安装有下层窄板滑轮，步进电机的转头通过电机驱动主转轴连接两个圆轮， 其中一个为连接中层窄板的半径为1厘米的中层窄板用圆轮，另一个为连接下层窄板的半径为2厘米的下层窄板用圆轮，温度采集器采用温度传感芯片DS18B20，该芯片是具有可编程分辨率功能的单总线数字温度计，光度采集器是由一个光敏二极管作为传感器的模拟电路；所有这些部件均被固定在支架上，支架则被固定在建筑物窗户的外墙体上，该支架上带有中层滑动槽、下层滑动槽和电机安装槽，其宽度等于遮阳板的宽度，长度等于遮阳板的三块窄板的长度之和，上述上层窄板被固定在支架的两端上不可移动，中层窄板和下层窄板通过其两端固定的滑轮被分别固定在支架的中层滑动槽和下层滑动槽内，使中层窄板和下层窄板通过支架上的滑动槽向垂直于墙体的方向做水平移动，中层窄板的安装是这样的在支架长度的三分之二处固定一个中层窄板连接中轴，该中轴上安装一个半径为1厘米的中层窄板用轴承，该中层窄板用轴承通过中层窄板驱动皮带连接中层窄板的外侧，上述中层窄板用圆轮通过中层窄板驱动皮带连接至中层窄板的内侧。下层窄板的安装是这样的 在支架的最外端固定一个下层窄板连接中轴，该中轴上安装一个半径为2厘米的下层窄板用轴承，该下层窄板用轴承通过下层窄板驱动皮带连接下层窄板的外侧，上述下层窄板用圆轮通过下层窄板驱动皮带连接至下层窄板的内侧，由此在步进电机的驱动下，步进电机的转头带动电机驱动主转轴连接的两个圆轮转动，进而使中层窄板和下层窄板通过支架上的滑动槽向垂直于墙体的方向做水平移动，当遮阳板呈收起状态时中层窄板和下层窄板收起，它们依次重叠置于上层窄板下方，当遮阳板呈打开状态时中层窄板和下层窄板伸出，三层窄板形成一块大的平板式遮阳板，温度采集器和光度采集器安装在高于上层窄板的支架上，步进电机被安置在支架上的电机安装槽内；室内部分为控制器，控制器外壳上设有第I档区手动档按键、第II档区手动档按键和第III档区手动档按键共三档手动档按键，以及一档自动挡按键，控制器外壳上方有控制器引线与控制器内的控制电路连接，控制器外壳上设置有外接电源插孔，控制器内部主要包括控制电路板、电机驱动芯片L298N、HT46F49E单片机和按键模块，HT46F49E单片机是A/D单片机内置EEPROM的8位FLASH型高性能精简指令集MCU，具有双向I/O 口、可编程定时器、程序存储器、数据存储器和A/D转换功能，有关的智能算法以软件程序的形式写在单片机的微控制器MCU中，HT46F49E单片机内存有操作控制程序流程和中断程序流程， 控制器被置于室内靠近安装遮阳板的窗户附近的墙体上或置于室内其他便于人操作的地方；室外部分和室内部分的联系是在室内的控制器外壳上方的控制器引线穿过墙体与室外部分相连接，该控制器引线包括为步进电机、温度采集器和光度采集器提供电源的电源线，电机驱动芯片L298N与室外的步进电机的连接导线，以及采集温度和光度信号的控制线。温度采集器对室外环境温度进行实时采集，其温度传感芯片DS18B20将采集到的温度采集信号数据通过采集温度的控制线送入HT46F49E单片机中，经过处理便可得到实际的室外环境温度值，光度采集器将室外环境光照强度变换为光敏二极管上的电压值，通过采集光敏二极管上的电压值的大小即可判断光照强度的大小，并通过光度信号的控制线将此电压信号即光度采集信号数据送入到HT46F49E单片机PBO端口，如此得到的室外环境温度和光照强度经HT46F49E单片机处理，由按键模块与HT46F49E单片机的I/O配合，实现对遮阳板的调节，也就是由在控制器控制下的步进电机的驱动来操纵遮阳板的中层窄板和下层窄板伸出的速度和长度。上述建筑物用自动可调遮阳板，所述由在控制器控制下的步进电机的驱动来操作遮阳板的中层窄板和下层窄板伸出的速度和长度，其过程是设定步进电机的角速度为 ω，由此可以得出中层窄板的行驶速度为ωΓ，下层窄板的行驶速度为《R，其中R = 2r，通过控制脉冲频率决定步进电机的角速度，通过控制脉冲个数决定步进电机的角位移，即步进电机通过控制脉冲个数来控制遮阳板的行进距离；当遮阳板呈打开状态，即中层窄板和下层窄板伸出时，由控制器控制步进电机驱动将遮阳板调整到合适的档位，也就是说对应于控制器输出的手动挡的“第I档”、“第II档”、“第III档”或自动挡的“自动”的控制指令就确定了中层窄板和下层窄板的伸出长度，上述由控制器控制步进电机驱动将遮阳板调整到合适的档位，是由HT46F49E单片机内核构成的智能调节系统采用如下的智能算法相应地将遮阳板调整到合适的档位(一)CBR 算法S = 2*T1*T2*G1*G2-|tl_t2|*T2*G1*G2_T1*T2*|gl_g2|*G2上式中，S表示相似度，Tl = max{tl，t2}，T2 = max{t2, t0}，Gl = max{gl, g0}， G2 = max {g2，g0}，tl和t2表示温度值，gl、g2表示光度值，t0表示当前的温度值，g0表示当前的光度值；(二)在设置遮阳板大小时，应按如下的日照公式得出遮阳板大小
权利要求
1.建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于由室外部分和室内部分构成，其中 室外部分主要包括遮阳板、步进电机、温度采集器和光度采集器，所述遮阳板包括上层窄板、中层窄板和下层窄板，这三块窄板的宽度相等，其中中层窄板和下层窄板的长度相等，但其长度比上层窄板的长度小5厘米，中层窄板两端固定安装有中层窄板滑轮，下层窄板两端固定安装有下层窄板滑轮，步进电机的转头通过电机驱动主转轴连接两个圆轮，其中一个为连接中层窄板的半径为1厘米的中层窄板用圆轮，另一个为连接下层窄板的半径为2厘米的下层窄板用圆轮，温度采集器采用温度传感芯片DS18B20，该芯片是具有可编程分辨率功能的单总线数字温度计，光度采集器是由一个光敏二极管作为传感器的模拟电路；所有这些部件均被固定在支架上，支架则被固定在建筑物窗户的外墙体上，该支架上带有中层滑动槽、下层滑动槽和电机安装槽，其宽度等于遮阳板的宽度，长度等于遮阳板的三块窄板的长度之和，上述上层窄板被固定在支架的两端上不可移动，中层窄板和下层窄板通过其两端固定的滑轮被分别固定在支架的中层滑动槽和下层滑动槽内，使中层窄板和下层窄板通过支架上的滑动槽向垂直于墙体的方向做水平移动，中层窄板的安装是这样的 在支架长度的三分之二处固定一个中层窄板连接中轴，该中轴上安装一个半径为1厘米的中层窄板用轴承，该中层窄板用轴承通过中层窄板驱动皮带连接中层窄板的外侧，上述中层窄板用圆轮通过中层窄板驱动皮带连接至中层窄板的内侧。下层窄板的安装是这样的 在支架的最外端固定一个下层窄板连接中轴，该中轴上安装一个半径为2厘米的下层窄板用轴承，该下层窄板用轴承通过下层窄板驱动皮带连接下层窄板的外侧，上述下层窄板用圆轮通过下层窄板驱动皮带连接至下层窄板的内侧，由此在步进电机的驱动下，步进电机的转头带动电机驱动主转轴连接的两个圆轮转动，进而使中层窄板和下层窄板通过支架上的滑动槽向垂直于墙体的方向做水平移动，当遮阳板呈收起状态时中层窄板和下层窄板收起，它们依次重叠置于上层窄板下方，当遮阳板呈打开状态时中层窄板和下层窄板伸出，三层窄板形成一块大的平板式遮阳板，温度采集器和光度采集器安装在高于上层窄板的支架上，步进电机被安置在支架上的电机安装槽内；室内部分为控制器，控制器外壳上设有第I档区手动档按键、第II档区手动档按键和第III档区手动档按键共三档手动档按键，以及一档自动档按键，控制器外壳上方有控制器引线与控制器内的控制电路连接，控制器外壳上设置有外接电源插孔，控制器内部主要包括控制电路板、电机驱动芯片L298N、HT46F49E单片机和按键模块，HT46F49E单片机是A/ D单片机内置EEPROM的8位FLASH型高性能精简指令集MCU，具有双向I/O 口、可编程定时器、程序存储器、数据存储器和A/D转换功能，有关的智能算法以软件程序的形式写在单片机的微控制器MCU中，HT46F49E单片机内存有操作控制程序流程和中断程序流程，控制器被置于室内靠近安装遮阳板的窗户附近的墙体上或置于室内其他便于人操作的地方；室外部分和室内部分的联系是在室内的控制器外壳上方的控制器引线穿过墙体与室外部分相连接，该控制器引线包括为步进电机、温度采集器和光度采集器提供电源的电源线，电机驱动芯片L298N与室外的步进电机的连接导线，以及采集温度和光度信号的控制线。温度采集器对室外环境温度进行实时采集，其温度传感芯片DS18B20将采集到的温度采集信号数据通过采集温度的控制线送入HT46F49E单片机中，经过处理便可得到实际的室外环境温度值，光度采集器将室外环境光照强度变换为光敏二极管上的电压值，通过采集光敏二极管上的电压值的大小即可判断光照强度的大小，并通过光度信号的控制线将此电压信号即光度采集信号数据送入到HT46F49E单片机PBO端口，如此得到的室外环境温度和光照强度经HT46F49E单片机处理，由按键模块与HT46F49E单片机的I/O配合，实现对遮阳板的调节，也就是由在控制器控制下的步进电机的驱动来操纵遮阳板的中层窄板和下层窄板伸出的速度和长度。
2.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述由在控制器控制下的步进电机的驱动来操作遮阳板的中层窄板和下层窄板伸出的速度和长度，其过程是: 设定步进电机的角速度为ω，由此可以得出中层窄板的行驶速度为ωι·，下层窄板的行驶速度为《R，其中R = 2r，通过控制脉冲频率决定步进电机的角速度，通过控制脉冲个数决定步进电机的角位移，即步进电机通过控制脉冲个数来控制遮阳板的行进距离；当遮阳板呈打开状态，即中层窄板和下层窄板伸出时，由控制器控制步进电机驱动将遮阳板调整到合适的档位，也就是说对应于控制器输出的手动挡的“第I档”、“第II档”、“第III档”或自动挡的“自动”的控制指令就确定了中层窄板和下层窄板的伸出长度，上述由控制器控制步进电机驱动将遮阳板调整到合适的档位，是由HT46F49E单片机内核构成的智能调节系统采用如下的智能算法自适应地将遮阳板调整到合适的档位(一)CBR算法S = 2*T1*T2*G1*G2-|tl_t2|*T2*G1*G2_T1*T2*|gl_g2|*G2上式中，S 表示相似度，Tl = max{tl，t2}，T2 = max {t2，t0}，Gl = max {gl，g0}，G2 = max{g2, g0}，tl和t2表示温度值，gl、g2表示光度值，tO表示当前的温度值，g0表示当前的光度值；(二)在设置遮阳板大小时，应按如下的日照公式得出遮阳板大小
3.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述HT46F49E单片机内存有操作控制程序流程是开始检测一室外温度和光度信号是否达到预定值一否，返回开始检测；是，Sign = 0 ？—否，返回检测；是，智能记忆算法是否计算出相应档位？一是， 执行用户的历史操作一返回检测；否，使用温度和光度信号预定数值控制遮阳板一返回开始检测。
4.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述HT46F49E单片机内存有中断程序流程是开始中断一读档位值一是否按下自动键？一是，信号变量Sign = 0 —退出中断；否，信号变量Sign = 1 —控制遮阳板打开一退出中断。
5.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述遮阳板的中层窄板和下层窄板带有的滑轮，每个窄板上的滑轮数应视窄板的长度而定，每隔十厘米安装一个滑轮。
6.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述中层滑动槽的长度和下层滑动槽的长度的比为23
7.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述遮阳板在安装时下倾一个4 6°的小角度。
8.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述按键模块包括三个手动档位选择开关以及一个自动档开关，三个手动档位选择开关通过一个与门4073连到单片机HT46F49E的中断引脚上，自动档开关单独连接到单片机HT46F49E的一个端口。
9.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述控制器内部还设置有时钟芯片DS1302，时钟芯片接有+3. 3V纽扣电池。
10.根据权利要求1所述建筑物用自动可调遮阳板，其特征在于所述温度采集器由温度传感芯片DS18B20和5. IK Ω电阻构成，并由控制器的5V直流电源供电。
全文摘要
本发明建筑物用自动可调遮阳板，涉及建筑物的遮阳装置，主要由室外部分的遮阳板、步进电机、温度采集器、光度采集器和室内部分的控制器构成，在室内的控制器外壳上方的控制器引线穿过墙体与室外部分相连接，温度采集器采集到的温度采集信号数据和光度采集器采集到的光度采集信号数据通过控制线送入到HT46F49E单片机处理，由按键模块与HT46F49E单片机的I/O配合，控制步进电机的驱动来操纵遮阳板的中层窄板和下层窄板伸出的速度和长度。本发明利用单片机技术和采用智能算法来实现遮阳板的自动控制，克服了现有的建筑物的遮阳设施还存在安装和操作不方便、容易损坏、装置成本高以及在遮阳的同时会严重地影响室内亮度的缺点。
文档编号E04F10/00GK102400524SQ20111031697
公开日2012年4月4日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者周贤, 张云龙, 李玲玲, 杨立奎, 贺鹏举, 顾训华 申请人:河北工业大学