专利名称：智能遥控自动窗的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及窗的控制，更详细地讲是智能遥控自动窗。
目前，所有的窗户都一直都沿用手动开关窗扇的习惯做法，塑钢、铝型材等制成的推拉式窗户，开关方便，安装简单，但在使用上还是用手推拉窗户，特别是大场馆、大车间等高处的窗户，只能采用绳索一类的东西来手动控制，或干脆仅为采光而设置，一般的家庭只能在上下班时开关窗户，忘记关窗家中无人而天气又突然发生变化时，只能听天由命，其使用上的不方便是显而易见的。
本实用新型的目的就是为了提供一种能够消除上述缺点，可遥控开/关一个或群开群关所有窗户，并具有下雨、刮风自动群关功能，有害气体超标自动群开功能，定时开/关功能，电话遥控开/关功能，防盗报警等功能的智能遥控自动窗。
为了达到上述目的，本装置设置了机械部分和电控部分，机械部分是在窗框(13)内设置了电机(8)、蜗杆(5)、蜗轮(6)、齿轮(10)，齿轮与窗扇(12)上的齿条(11)啮合，窗框(13)上设有位置开关(14)、(15)，相对的窗扇(12)上设有磁铁(16)。本装置的电控部分包括信号预处理板、信号处理板、执行板、遥控发射器、遥控接收器、二次解码器、防盗探头、气敏探头、雨探头、风探头、定时器、电机、位置开关、电源；遥控发射器的遥控指令信号经发射，遥控接受器接收，经二次解码后低位信号直接进信号处理板，高位信号进信号预处理板；进信号处理板的低位信号，经开、关、放大及电源隔离后进执行板按指令执行，相应的电机动作，动作到位后位置开关给出的的位置信号又反馈到信号处理板使相应的动作停止；进信号预处理板的高位信号，与各检测头的检测信号、电话信号及定时器的秒信号、定时开信号、定时关信号一起，经整形、自锁处理后，再进信号处理板，经分时、分组后，进执行板执行。
本装置的蜗杆(5)的一端通过软套(7)与电机轴联接，另一端设有轴承(4)，轴承在支架(2)内，轴承与支架底部间设有弹簧(3)，轴承的上端设有杠杆(1)，杠杆与电磁铁(9)联接。
本装置的锁窗机构由开关(17)、锁钩(18)、锁钩弹簧(19)、锁窗电磁铁(20)组成，锁窗电磁铁与锁钩联接，锁钩的一端与暗开关联接。
实用新型将机械控制部分装入了塑钢或铝型材内，构思巧妙，结构简单，可遥控开/关一个或群开群关所有窗户，也可以手动开/关窗户，并具有下雨、刮风自动群关功能，有害气体超标自动群开功能，定时开/关功能，电话遥控开/关功能，防盗报警等功能，零部件采用尼龙材料制成，动作灵敏、准确，制造成本低，使用寿命长，特别适用于大的体育场馆、温室、精密制造车间等高位置或其它不便于手动开关窗户的场合，以及住宅、别墅或上班后家中无人的房屋使用。
下面结合实施例对本实用新型做进一步的说明
图1为装置示意图图2为图1剖视图图3为位置开关及锁窗机构示意图图4为电控系统方框图图5为遥控发射及键盘编码电路
图6为信号处理板电路图7为信号预处理板电路图8为执行板电路本装置的图1-图3为机械部分示意图，图中各部件的序号分别为杠杆1、支架2、弹簧3、轴承4、蜗杆5、蜗轮6、软套7、电机8、电磁铁9、齿轮10、齿条11、窗扇12、窗框13、位置开关14、15、磁铁16、开关17、锁钩18、锁钩弹簧19、锁窗电磁铁20。
本装在窗框(13)内设置了电机(8)、蜗杆(5)、蜗轮(6)、齿轮(10)，齿轮与窗扇(12)上的齿条(11)啮合，窗框(13)上设有位置开关(14)、(15)，相对的窗扇(12)上设有磁铁(16)。蜗杆(5)的一端通过软套(7)与电机轴联接，另一端设有轴承(4)，轴承外部为方形，可在支架(2)内上下滑动，轴承与支架底部间设有弹簧(3)，轴承的上端设有杠杆(1)，杠杆与电磁铁(9)联接。窗扇不工作时，电磁铁无电，弹簧将轴承顶到支架的上端，蜗轮与蜗杆分离，此时可手动开关窗户；工作时 磁铁吸合拉下杠杆，杠杆克服弹簧弹力压下轴承，使蜗轮与蜗杆啮合，电机转动时，蜗轮又带动齿轮转动，与齿轮啮合的齿条运行，实现窗扇的开启或关闭。
本装置的锁窗机构由开关(17)、锁钩(18)、锁钩弹簧(19)、锁窗电磁铁(20)组成，锁窗电磁铁与锁钩联接，锁钩的一端与开关联接，窗扇不工作时，在锁钩弹簧的作用下，锁钩锁住开头，窗扇工作时锁窗电磁铁得电，克服锁钩弹簧的弹力吸下锁钩，窗扇可以开启。
本装置的位置开关(14)、(15)与磁铁(16)结合，窗扇运行到位后，在磁铁的作用下，位置开关可分别给出开关的停止信号，使电机停止运行。本装置的位置开关也可以采用其它检测方式，例光电检测、红外线检测方式等。
本装置安装在塑钢或铝型材的窗框内，不影响居室美观，使用方便。
本装置的电控部分包括信号预处理板、信号处理板、执行板、遥控发射器、遥控接收器、二次解码器、防盗探头、气敏探头、雨探头、风探头、定时器、电机、位置开关、电源。如图4示，遥控发射器的遥控指令信号经遥控发射器发射，遥控接受器接收，接收的信号经二次解码后低位信号直接进信号处理板，高位信号进信号预处理板。进信号处理板的低位信号，经开、关、放大及电源隔离后进执行板按指令执行，相应的电机动作，动作到位后位置开关给出的位置信号又反馈到信号处理板使相应的动作停止。进信号预处理板的高位信号，与各检测头的检测信号、电话信号及定时器的秒信号、定时开信号、定时开信号一起，经整形、自锁处理后，再进信号处理板，经分时、分组后，进执行板执行。
本装置可实现遥控开/关功能、遥控群开/关功能、下雨群关功能、风大群关功能、有害气体超标群开及报警功能、定时群开/关功能、电话遥控群开/关功能、自动拨号报警功能。
本装置以控制6个窗户的电路为实施例做进一步的说明本装置电控部分包括无线发射、接收、信号处理、信号预处理、执行电路及电源等部分，因送入的各种控制信号、幅度、波形、性质各异，而执行板要求的控制信号应是明确、肯定、可靠的，所以必须设置信号处理电路和信号预处理电路。
图5为遥控发射及键盘编码电路，遥控信号的键盘开关从AN0-AN15，其中AN1、3、5、7、9、11为遥控窗户开铵钮，AN2、4、6、8、10、12为遥控窗户关铵钮，AN13为遥控窗户群开铵钮，AN14为遥控窗户群关铵钮，AN15为预留位，AN0为空位，遥控电路采用四通道遥控发射板，收发采用无线超短波微功率编/解码方式，将发射板的四个输入端A、B、C、D和电源正端引到键盘编码，形成四位二进制数据码，经发射电路调制发射。
本装置的图6为信号处理电路，包括遥控接收头、译码器、由BG1-BG4和二极管或门构成的开关互锁电路、由BG5-BG16构成的信号输出电路和由二片CD4017构成的群开群关控制电路。遥控接收头为四通道遥控接收板，由天线输入的高频信号经解调、放大后还原为原四位二进制信号。译码器为4线-16线译码器，是将4位二进制信号解码为16位控制信号，其中的低12位控制信号直接用于控制6个窗的开关动作，2位用于控制群开/关动作，剩一位作预留位，用于其它功能的扩展。由BG1、BG2和BG3、BG4及其二极管D13-D18、D19-D24或门及隔离二极管D29-D34、D35-D40和D25-D28构成开/关动作互锁电路，以免遥控器上同时按下多个按钮或其它原因造成电源短路。BG5-BG10和接在其基极的限流电阻及隔离二极管D1-D6组成关信号输出电路。BG11-BG16和接在其基极的限流电阻及隔离二极管D7-D12构成开信号输出电路。接在三极管BG5-BG10集电极回路中的干簧继电器J1-J6，担任关信号输出，其右端经限流电阻接+40V电源。接在三极管BG11-BG16集电极回路中的干簧继电器J7-J12，担任开信号输出，其右端经限流电阻接0V电源，达到电位隔离的目的。群开群关控制电路分别由CD4017-1和C1、D41-D49及限流电阻构成，由CD4017-2和C2、D50-D58及限流电阻构成群关控制电路。
图3中作位置开关(14)、(15)用的为12只干簧管，分别安装在各窗框中，干簧管的输出端在外部全部接系统地(0V)。当窗扇(12)运行到位时，窗扇上的磁铁(16)正对窗框上的干簧管，簧片吸合，将对应的控制信号对地短路，窗扇停止动作。图6中KX1-KX6为开位置信号开关，KX7-KX12为关位置信号开关。
接收头接收的高频调制信号，经解调、译码后输出四位二进制信号，信号进4线-16线译码器经二次解码后，输出的16个控制位，分别与遥控器上的AN1-AN15相对应，这样当按下AN1、3、5、7、9、11号键时分别使译码器相应的1、3、5、7、9、11号位为高电位，此高电位信号经限流电阻和隔离二极管D7-D12分别与BG11-BG16的基极相联，使其导通。例当1号位为高电位时，电流由1号位经限流电阻和二极管D7流入BG11基极，使之导通，集电极回路中的干簧继电器J7送出1号开指令，送执行板执行。译码器2、4、6、8、10、12号控制位分别与BG5-BG10的基极相联，用于控制1-6号窗的关动作，当按下遥控器上的AN2、4、6、8、10、12号键时分别使译码器相应的2、4、6、8、10、12号位为高电位，此高电位信号经限流电阻和隔离二极管D1-D6分别与BG5-BG10的基极相联，使其导通。例当2号位为高电位时，电流由2号位经限流电阻和二极管D1流入BG5基极，使之导通，集电极回路中的干簧继电器J1送出2号关指令，送执行板执行。译码器中的13脚接信号预处理板的1号端口，为遥控群关信号输入，译码器的14脚接信号预处理的2号端口，为遥控群开信号输入，15脚为预留位。
图6中预处理板的3号脚为风信号输入，4号脚为雨信号输入，5号脚为气敏检测信号输入，6-9号脚为预留外控信号输入，10、11号为电话线接口，12-17号脚为防盗报警信号输入，18-20号为定时器信号输入，21号为群关复位输入，22号为群开复位输入，23-28接电话外控输出，29号脚为10秒信号输出，30号脚群关信号输出，31号为群开信号输出。二极管D41-D58均为隔离二极管。
本装置信号处理电路的译码器为CD4067，也可采用其它型号4线-16线译码器，例CD4514等。
所有外控信号和二次解码后的高三位控制信号，均需经过信号预处理电路进行预处理，如图7示，图中的报警电路由BG1-BG5、电阻R7-R10、R47、C3、C4、KD9564及扬声器YD、按钮KA构成，其控制电路为自锁式设计，由与按钮KA相联的三极管BG4完成自锁，只有按下报警解除按钮KA且报警信号消除时，才能解除扬声器YD的报警。所有的报警信号由BG2基极输入，有信号时BG2导通，流经R7、R8的电流由R7、R8分压，为BG3提供偏置电压，并使其导通，由R9为BG4提供基极电流，并使之导通，这样即使输入信号消失，电路仍能自锁，只有按下KA时才能解除报警。KD9564为报警片，得电后其输出经BG5放大，推动YD发声，和分流电阻R47并联的发光二极管作报警指示。C3、C4为防干扰电容。
图7中，BG6-BG9、R11-R15、C5、C6等构成群开控制电路，其原理为，由2号端口输入的遥控群开信号和由5号端口输入经处理后的有害气体检测信号及18号口输入经处理后的定时群开信号，均经限流电阻R11进入BG6基极，使其导通，导通电流经R12、R13分压为BG7提供偏置电压并使之导通，BG8经R14得电导通，完成电路的自锁，这时即使输入BG6基极的信号消失仍能使BG7保持导通，使31号端口保持+15V高电位，使CD4017得电，同时C9经充电电阻R42充电，此充电电流在R42上的压降产生一正向脉冲，经二极管输入CD4017的复位端R，在瞬间完成复位、清零，由29脚输出10秒脉冲信号，完成群开的分时动作。有害气体检测信号处理电路由IC3-1、R31-R34、R43、W1、IC2-3、IC1-4及隔离二极管等组成，检测信号经IC3-1比较、放大后由IC2-3反相输出，其输出端又有四路输出，第一路经二极管隔离，经RH进BG6基极，完成群开动作，第二路，经二极管隔离输出至电话自动拨号器，将信号远传，第三路经隔离二极管及R22触发机内报警电路报警，第四路经R34进IC1-4将群关信号短路，使有害气体检测信号优先执行R31、R43和R32、R33均为分压电阻，调整W1可得到适当的动作临界值。定时群开信号处理电路由BG14、IC2-5及隔离二极管和C15、C16、集电极电阻R38、限流电阻R39、R45等构成，信号经限流电阻R45输入BG14基极，使之导通，导通的瞬间，使电容C16充电而产生—负脉冲，此负脉冲信号经IC2-5反相输出至BG6基极完成窗的群开动作。C15为防干扰电容。
图7中，BG10-BG13、R48、R16-R19、C7、C8等构成群关控制电路，其原理为，由1号端口输入的遥控群关信号和由3号端口输入经处理后的风检测信号、由4号端口输入经处理后的雨检测信号、由19号端口输入经处理后的定时群关信号，经限流电阻R48进入BG10基极，使其导通，导通电流经R16、R17分压为BG11提供偏置电压并使之导通，BG12经R18得电导通，完成电路的自锁，这时即使输入BG10基极的信号消失仍能使BG11保持导通，使30号端口保持+15V高电位，使CD4017得电，同时C9经充电电阻R42充电，此充电电流在R42上的压降产生一正向脉冲，经二极管输入CD4017的复位端R，在瞬间完成复位、清零，由29脚输出10秒脉冲信号，完成群关动作。风检测信号处理电路由IC3-2、R44、R35-R37、W2、IC2-4及隔离二极管构成，信号经IC3-2比较放大及IC2-4整形后再经二极管送入BG10基极，执行群关动作，R35、R36、R37、R44为分压电阻，调整W2可得到适当的动作临界值。雨检测信号处理电路由IC1-3、C14、R30、开关K及隔离二极管组成，因其为电阻突变型信号，故直接由反相器IC1-3输出，经K进入BG10基极，执行群关动作。定时群关信号处理电路由BG15、IC2-6及隔离二极管和R40、R41、R46、C17、C18等构成，信号经限流电阻R46输入BG15基极，使之导通，导通的瞬间，使电容C18充电而产生一负脉冲，此负脉冲信号经IC2-6反相输出至BG10基极完成窗的群关动作。C17为防干扰电容。
本装置设置的群开、群关控制电路，当不同宽度、不同幅值的触发信号进入BG6或BG10基极时，因BG6或BG10导通而使BG7或BG11导通，从而使BG8或BG12的基极得电导通，开始群开、群关动作，当群开、群关结束后，由22脚或21脚引入的复位信号为BG9或BG13提供一复位脉冲，则BG9或BG13在脉冲信号保持期间将BG8或BG12基极对地短路，使系统复位。由图可看出，系统复位的条件是群开或群关的信号消失，而有的信号如煤气检测信号、风雨检测信号等是不能短时间消失的，但因位置信号的锁定，不会导致执行电路动作的混乱，在此期间若需做逆向动作，可将相应的检测电路关掉。图中由板上9脚引入的信号，控制的是窗的群开动作，由8脚引入的信号控制的是群关动作，而6、7脚引入的开关型控制信号和雨探头引入的检测信号，直接由反相器经隔离二极管输出。18、19、20脚接24小时循环定时器，18脚引入定时开信号，将长定时开信号变为短脉冲后引入BG6基极，执行群开动作；19脚引入定时关信号，是将长定时关信号变为短脉冲后引入BG10基极，执行群关动作；20脚为秒脉冲信号，直接引入CD4017的CP端。由BG14、BG15组成的电路，将长定时信号变为短脉冲信号，采用集成块CD4017将20脚从定时器引入的秒信号10分频，由集成块CD4017的Q9端输出10秒脉冲信号，从图中可看出，输入CD4017CP端的秒信号虽长期存在，但其VDD电源端却要受控于群开、群关信号的有无，即10秒脉冲信号的输出总是与群开群关同步的，输出的10秒脉冲信号分别接至图6的信号处理电路中的控制群开群关动作的CD4017-1和CD4017-2的CP端，同时CD4017-1和CD4017-2的电源端也分别受控于群开或群关。
群开或群关的整个工作过程如下，BG6或BG10的基极得到群开或群关信号，此信号使BG7或BG11导通并由BG8或BG12锁定；群开的控制信号由31脚输出，使CD4017得电，并自29脚输出10秒脉冲，使CD4017-1得电，如图6示，同时C1充电，为R脚提供一复位脉冲，Q0脚为高电位电流经D41、D42和各自的限流 阻，进入BG11和BG12基极，使1号、2号窗打开，第一个10秒脉冲进入其CP端时，Q0为低电位，Q1脚为高电位，3号、4号窗开，第二个脉冲进入其CP端后，Q2脚高电位，5号、6号窗打开，第三个脉冲到来时，Q3脚高电位，作为复位信号，由22脚引入信号预处理板由C6为BG9提供脉冲信号，使群开系统复位。群关过程为群关输入信号由1脚输入，30脚输出，并自29脚输出10秒脉冲，使CD4017-2得电，CD4017-2的Q0脚为高电位使1号、2号窗关闭，第一个10秒脉冲到来后Q1脚高电位，3号、4号窗开闭，第二个脉冲到来后Q2脚高电位，5号、6号窗关闭，第三个脉冲到来时，Q3脚高电位，作为复位信号，由21脚引入信号预处理板使BG9基极得电，群关系统复位。本装置的群开群关都是分时分组进行的，为的是减小电源负担，达到空载节电的目的。
图7中虚线以上部分的电路用于附加控制功能，本装置中的电话自动拨号器使用ZH987芯片为中心设计的成品模块，电话遥控器使用以PIC16C5X单片机芯片为主控CPU的成品功能块。电话自动拨号器有5路输入端口，本装置只用两路，一为防盗报警，一为气敏检测报警，电话遥控器有8路输出，本装置只用两路分别控制群开、群关，还可增加其它用途。
图7中的IC1-1为预留开关型外控群开信号处理电路，IC1-2为预留开关型外控群关处理电路，IC2-1为预留电阻型外控群开信号处理电路，IC2-2为预留电阻型外控群开信号处理电路。
本装置的风检测头、雨检测头安装在窗框外侧，风信号由图7中的3脚输入，由IC3-2放大，IC2-4整形，引入BG10基极，执行群关动作；雨信号由4脚输入，由IC1-3整形，经K引入BG10基极执行群关动作K为雨信号关断开关，用户如果在下 天开窗，可关闭K。一般风、雨检测头只在向阳和背阴处各安装一个即可，只要有一个检测头检测到信号，系统就执行群关动作。
气敏检测头安装在室内，信号由图7中的5号脚输入，经运算放大器IC3-1放大，IC2-3整形，同时分三路隔离输出，一路进报警电路的BG2基极，BG3导通，KD9564得电报警，二路进电话自动拨号器，将报警信号远传，三路进BG6基极，执行群开动作，同时将群关信号经反相器IC1-4短路，使之优先执行。此功能的设置主要是为人身着想，不管外界情况如何，当室内有害气体特别是煤气浓度超标时，能优先打开窗户，使室内空气流动，保护人身安全。
防盗报警检测元件采用压电片，压电片安装在外层玻璃的内侧，检测微振动信号，由于压电片对高频振动信号敏感，在金属撞击、刻划或玻璃破碎时，就发出报警信号，而窗扇开关时的振动为低频振动，不会引起误动作。报警信号由12-17脚输入，进BG2基极，触发报警电路报警，报警信号又经电话自动拨号器远传。
图7中各反相器IC1-1-IC1-4均用一块CD4069，各施密特触发器IC2-1-IC2-6均使用一块CD40106，运算放大器IC3-1、IC3-2为LM324。
本装置的图8为执行板电路，电路中BG19-BG30为大电流、大功率场效应管，接在G极前端的稳压管使G、S极的电压不超过14V，两只电阻为泄放剩余电荷。用作正向送电的上臂开关管BG19-BG24为跟随式接法，增加了+15V电源且与+25V迭加，使其能饱合导通。图中D为电机，DL为电磁离合器，DK1、DK2为锁窗电磁铁，D、DL、DK1、DK2均安装在各窗框内。以1号窗的开关来说明其工作原理，当BG25得到信号处理板的1号窗开指令时，虽送入的是0V电位，但对-25V虚地来说，仍是+25V电压，经稳压管嵌位为+14V后使BG25导通，这时相当于将电机D的上端接到-25V电压上，电机转动，窗扇做开启动作。当BG19得到1号窗关的指令时，因其为跟随式接法，即在其导通的同时与电机相连的S极电位跟随上升，为确保G、S极间在管子全导通时保持+14V电压，此指令信号为+40V电位，确保可靠导通，当BG19导通后，电机的上端为+25V电压，作反向运转使窗扇关闭。
本电控部分为最常用的一居室6窗扇的设计，若为多个窗户的居室译码器可选5通道或6通道，遥控板为5线-32线及6线-64线译码器，而对于更多的控制对象，例温室、车间、体育场馆等，则宜选用一遥控器多主机的单片机管理方案。
本装置若将译码器的四个输入端A、B、C、D外引，本电控系统还可并入家庭微机及用于家电集控的其它控制中心统一管理。
权利要求1.智能遥控自动窗，其特征在于装置包括机械部分和电控部分，机械部分是在窗框(13)内设置了电机(8)、蜗杆(5)、蜗轮(6)、齿轮(10)，齿轮与窗扇(12)上的齿条(11)啮合，窗框(13)上设有位置开关(14)、(15)，相对的窗扇(12)上设有磁铁(16)；电控部分包括信号预处理板、信号处理板、执行板、遥控发射器、遥控接收器、二次解码器、防盗检测元件、气敏检测头、雨检测头、风检测头、定时器、电机、位置开关、电源；遥控发射器的遥控指令信号经发射，遥控接受器接收，经二次解码后低位信号直接进信号处理板，高位信号进信号预处理板；进信号处理板的低位信号，经放大及电源隔离后进执行板按指令执行，相应的电机动作，动作到位后位置开关给出的的位置信号又反馈到信号处理板使相应的动作停止；进信号预处理板的高位信号，与各检测头的检测信号、电话信号及定时器的秒信号、定时开、定时关信号一起，经整形、自锁处理后，再进信号处理板，经分时、分组后，进执行板执行。
2.根据权利要求1所述的智能遥控自动窗，其特征在于所说的蜗杆(5)的一端通过软套(7)与电机轴联接，另一端设有轴承(4)，轴承在支架(2)内，支架与轴承间设有弹簧(3)，支架的上端设有杠杆(1)，杠杆与电磁铁(9)联接。
3.根据权利要求1所述的智能遥控自动窗，其特征在于所说的锁窗机构由开关(17)、锁钩(18)、锁钩弹簧(19)、锁窗电磁铁(20)组成，锁窗电磁铁与锁钩联接，锁钩的一端与暗开关联接。
专利摘要本实用新型涉及智能遥控自动窗，包括机械部分和电控部分，机械部分是在窗框(13)内设置了电机(8)、蜗杆(5)、蜗轮(6)、齿轮(10)，齿轮与窗扇(12)上的齿条(11)啮合，窗框(13)上设有位置开关(14)、(15)，相对的窗扇(12)上设有磁铁(16)，装置的电控部分包括信号预处理板、信号处理板、执行板、遥控发射器、遥控接收器、二次解码器、防盗探头、气敏探头、雨探头、风探头、定时器、电机、位置开关、电源，本装置的机械控制部分装入了塑钢或铝型材内，构思巧妙，结构简单，可遥控开/关一个或群开群关所有窗户，也可以手动开/关窗户，并具有下雨、刮风自动群关功能，有害气体超标自动群开功能，定时开/关功能，电话遥控开/关功能，防盗报警等功能，特别适用于大的体育场馆、温室、精密制造车间等高位置或其它不便于手动开关窗户的场合，以及住宅、别墅或上班后家中无人的房屋使用。
文档编号E05F15/10GK2522562SQ0126217
公开日2002年11月27日 申请日期2001年10月15日 优先权日2001年10月15日
发明者杨德山, 韩曰成 申请人:杨德山, 韩曰成