基于雨水感应和红外感应的全自动关窗器的制作方法

本发明涉及一种基于雨水感应和红外感应的全自动关窗器。

背景技术：

随着人们的生活节奏的加快，人们忘关窗户就出门了是常有的事，如果遭遇下雨，家里经常会被飘雨弄得一团糟，特别是住在高楼的家庭，一旦遭遇大雨，受的损失可能更大。

中国专利201511018743.2公开了《一种雨水感应窗户》，其是一种特制的窗户，结构太复杂、安装工艺过于复杂、装修时就要安装好、造价高，安装维护不方便。

中国专利201310080876.7公开了《一种门窗雨水感应器》,虽然结构简单，属于完全的机械式开关，但是其要收到大量的雨水靠雨水的重力才能触动开关，且安装不方便，最关键的是用户住在高楼时，根本无法收集那么多雨水，只有带屋檐的平房从屋檐上接雨水才有可能。

中国专利201410110052.4公开了一种《一种智能雨水感应自动关窗方法及关窗器》，使用单片机实现，同样除了有结构太复杂、安装工艺过于复杂、装修时就要安装好、造价高、安装维护不方便的问题，还存在单片机对工作环境要求过高、装置缺乏健壮性的问题。

中国专利201520923555.3《雨水感应及集中控制关窗装置》、中国专利201420529662.3《雨水感应自动控制门窗开关装置》也有同样的缺点。由于结构复杂导致装置安装时对原窗户改动较大，而且安装和拆卸会影响美观，更麻烦的是维护工作，不仅不利于批量生产及推广与使用，而且，用户的接受度不高。

另外，还有中国专利201610233194.9《一种雨天自动感应关窗器》，中国专利201520923593.9《基于wifi的雨水及co浓度下自动开关的窗户》，中国专利201310622459.0《一种应用于智能楼宇系统的自动关窗装置》等，和前文列举的文献一样，无一例外，在控制电机的开关方面，有的采用继电器，有的采用磁吸开关，有的采用触碰开关。但它们都是属于机械开关，在实验的条件下没有问题，但一旦到真实的工作环境中，由于长期日晒夜露、风吹雨淋、灰尘积累，容易导致接触不良或者开关失灵，从而导致装置的可靠性不高。

可知，现有关窗器大多结构过于复杂、安装维护不便、安装工艺过于复杂、装修时就要安装好、造价太高、……，存在各种弊端，导致装置不利于小批量生产及推广与使用，用户接受度不高。另外，有些方案，是采用机械开关来控制电机的启动或停止，由于灰尘积累容易导致开关失灵，从而导致装置的可靠性不高。还有一些方案采用单片机作控制电路，造价太高，且工作环境要求太高，不利于在推广普通家庭使用。

且，由于结构复杂导致装置安装时对原窗户改动较大，甚至要求装修时，就要安装到墙里，而且安装和拆卸会影响美观，更麻烦的是维护工作，不仅不利于批量生产及推广与使用，而且，用户的接受度不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单、安装方便、工作可靠的基于雨水感应和红外感应的全自动关窗器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于雨水感应和红外感应的全自动关窗器，包括室内机、室外机和传动装置，室外机与室内机相连，室内机与传动装置相连，传动装置与窗户的窗页相连。

进一步，室内机安装于窗户内侧，室外机安装于窗户外侧。

进一步，所述室外机包括雨水感应探头和红外发射器，室外机通过雨水感应探头与室内机的雨水感应控制电路连接。

进一步，所述室内机（也称主板）包括雨水感应控制电路、红外感应控制电路、红外接收器和二级信号放大器，红外接收器接收红外发射器发射的红外光，红外接收器与红外感应控制电路连接，雨水感应控制电路亦与红外感应控制电路连接，红外感应控制电路与二级信号放大器连接。窗页的边框为不透明边框，或者窗页上装有不透明挡板。红外接收器与红外发射器位于窗户在关闭状态时的窗页的边框或不透明挡板的内外两侧。关窗时，窗户的窗页的边框或不透明挡板位于红外发射器发射的红外光的传输路径上；开窗时，红外接收器直接位于红外发射器发射的红外光的传输路径上。

进一步，所述传动装置包括减速电机、绕线盘及拉线，室内机的雨水感应控制电路通过红外感应控制电路、二级信号放大器与减速电机连接，绕线盘套于减速电机的输出轴上，拉线一端绕于绕线盘上，拉线另一端固定在窗页上。

进一步，所述传动装置还可由减速电机、皮带和两皮带轮构成；其中一个皮带轮套于减速电机的输出轴上，另一个皮带轮安装于窗户的窗框上；窗户的窗页通过拉线与皮带的外表面固连。

进一步，所述皮带用链条或齿带替代，皮带轮用齿轮替代。

进一步，所述传动装置还可由减速电机、涡轮和与涡轮配套的蜗杆构成；涡轮装于减速电机的输出轴上；蜗杆啮合于涡轮上，窗页通过拉线与蜗杆外表面固连。

减速电机在室内机的雨水感应控制电路及红外感应控制电路共同控制（相当于开关串联）下通过二级信号放大器驱动，减速电机转动时，带动套在减速电机输出轴上的绕线盘转动并将拉线卷起，由于拉线另一端固定在窗页上，从而通过拉线带动窗页移动。

进一步，所述雨水感应探头两端并接有手动开关。

进一步，所述雨水感应控制电路可为三极管构成的开关电路、场效应管开关电路、可控硅开关电路或mos管开关电路，受雨水感应探头控制。开关电路为现有技术，在此不对其具体结构进行赘述。

进一步，所述室内机和室外机可共用同一电源。

进一步，所述雨水感应探头和雨水感应控制电路共同构成雨水感应器（也称雨水感应开关）。

进一步，所述雨水感应控制电路和红外感应控制电路之间还可设有继电器，这样可由雨水感应探头、雨水感应控制电路和继电器共同构成雨水感应器。

当有雨水掉到雨水感应探头上时，雨水感应探头会给雨水感应控制电路持续的信号（直到雨水挥发完为止），雨水感应控制电路此信号再传送到红外感应控制电路（称雨水感应开关为“开”的状态），如果红外感应控制电路处于导通状态，则减速电机转动；相反，当雨水感应器探测不到雨水时（称雨水感应开关为“关”的状态），减速电机因得不到足够的电流而停止。

进一步，所述红外感应控制电路可为三极管构成的开关电路，受红外接收器的控制。开关电路为现有技术，在此不对其具体结构进行赘述。

进一步，所述红外发射器、红外接收器和红外感应控制电路共同构成红外感应器（也称红外感应开关）。

当红外接收器能收到红外光时，红外感应控制电路处于导通状态（称红外感应开关处于“开”的状态），相反，如果红外接收器收不到红外光时，红外感应控制电路处于截止状态（称红外感应开关“关”了）。雨水感应控制电路通过红外感应控制电路与二级信号放大器相连，二级信号放大器与减速电机连接。下雨天，在雨水感应开关为“开”的状态下，当红外感应开关也是“开”的时候（即窗户打开时），减速电机转动，当窗户关上以后（红外感应开关“关”了），减速电机停止转动。

进一步，二级信号放大器为电流信号放大器，是现有技术，在此不对其具体结构进行赘述。

进一步，室内机与减速电机可集成到一个机箱里，但要将减速电机的输出轴伸出机箱外，方便用户取下绕线盘释放拉线。为了安装简单，也可将室外机与室内机集成到一个机箱里，安装在室内，只要露出雨水感应探头，并且安装时保证，在开窗状态下只要有雨水能飘进窗户，就有雨水落到雨水感应探头2-1上即可（如果雨水不飘进窗户就不用关窗了）。

下雨天，在雨水感应开关为“开”的状态下：若窗户打开，红外接收器能接收到红外发射器发来的红外光，红外感应控制电路处于导通状态（即红外感应开关“开”了），则减速电机就会转动；若窗户关闭，窗页的不透明边框（或加装的不透明挡板）阻断红外发射器发射的红外光后，红外感应控制电路处于截止状态（即红外感应开关为“关”的状态），减速电机停转。

本装置整个电路相当于电源通过串联的两个软开关（雨水感应开关和红外感应开关）再经过二级信号放大器连接减速电机，只有当两个开关都“开”着时，减速电机才会转动，只要任何一个开关“关”了，减速电机都将停止。

因此，关窗器在待机状态下，如果窗户开着（即红外感应开关“开”着），并且有雨水掉在雨水感应器探头上，雨水感应探头产生雨水信号并传送到雨水感应控制电路（直至雨水挥发完），雨水感应控制电路导通（即雨水感应开关“开”着），并将此信号通过红外感应控制电路传送至二级信号放大器，二级信号放大器将此信号放大到减速电机额定电流，电流驱动电机转动，电机又会带着套在减速电机的输出轴上的绕线盘转动并将拉线卷起，拉线带动窗页直至窗户关闭，窗户关闭后，窗页的不透明边框（或加装的不透明挡板）挡在红外线发射器与红外接收器中间，使红外接收器收不到红外光，红外感应控制电路处于阻断状态（即红外线开关“关”了），电机因得不到供电而停转，整个关窗器进入停机状态。当雨水感应探头上的雨水挥发完后（即雨水感应开关“关”了），可手工取下绕线盘，释放拉线，用户可手动重新打开窗户，关窗器重新进入待机状态，能耗极低，绿色环保。

本发明之基于雨水感应和红外感应的全自动关窗器，采用“软开关”而非机械式的“硬开关”来控制电机，所谓“软开关”即雨水感应“开关”和红外感应“开关”。这两个“软开关”共同作用，并通过二级信号放大器来控制减速电机转动和停止，避免硬开关的触点失灵问题。

本发明之基于雨水感应和红外感应的全自动关窗器使用非机械式开关——雨水感应和红外红感应直接控制电流的通断（好比一个软开关），从而控制减速电机的转动与停止。只有这样的软“开关”才可能具有永不疲劳、无磨损、无接触不良等优良品质，大大提高了自动关窗器的可靠性。另外，本装置简单可行，背景技术中所述的装置都太过复杂，安装和维护都十分不便，本发明采用简单的电路，仅由三个部件构成，几乎不用对窗户做什么改动，安装和拆卸都十分容易（几分钟就可安装好），不会影响美观，施工人员或家庭都容易接受。本发明不仅适用于推拉窗，其它类型的窗户也适用。

附图说明

图1为本发明关窗器的构造及连接控制关系图；

图2为本发明关窗器在窗户上的安装示意图；

图3为本发明关窗器的方法流程图；

图4为本发明关窗器的线路图；

图5为本发明雨水感应开关、红外感应开关和减速电机的连接图；

图6为红外感应控制电路的线路图。

图中：1——室内机；1-1——雨水感应控制电路；1-2——红外感应控制电路；1-3——红外接收器；1-4——二级信号放大器；2——室外机；2-1——雨水感应探头；2-2——红外发射器；3——传动装置；3-1——减速电机；3-2——绕线盘；3-3——拉线；4——窗户的窗页；4-1——窗页的不透明边框（或加装的不透明挡板）；5——手动开关；6——雨水感应开关（雨水感应器）；7——红外感应开关（红外感应器）；8——窗户的窗框。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

参照图1、图2和图4，基于雨水感应和红外感应的全自动关窗器，包括室内机1、室外机2和传动装置3，室外机2与室内机1相连，室内机1与传动装置3相连，传动装置3与窗户的窗页4相连。室内机1安装于窗户内侧，室外机2安装于窗户外侧。

所述室外机2包括雨水感应探头2-1和红外发射器2-2，室外机通过雨水感应探头2-1与室内机1的雨水感应控制电路1-1连接。

所述室内机1（也称主板）包括雨水感应控制电路1-1、红外感应控制电路1-2、红外接收器1-3和二级信号放大器1-4，红外接收器1-3接收红外发射器2-2发射的红外光，红外接收器1-3与红外感应控制电路1-2连接，雨水感应控制电路1-1亦与红外感应控制电路1-2连接，红外感应控制电路1-2与二级信号放大器1-4连接。红外接收器1-3与红外发射器2-2位于窗户在关闭状态时的窗页4的边框4-1内外两侧；窗页4的边框4-1为不透明边框。关窗时，窗户的窗页4的边框4-1位于红外发射器2-2发射的红外光的传输路径上；开窗时，红外接收器1-3直接位于红外发射器2-2发射的红外光的传输路径上（无遮挡）。

所述传动装置3包括减速电机3-1、绕线盘3-2及拉线3-3，室内机1的雨水感应控制电路1-1通过红外感应控制电路1-2、二级信号放大器1-4与减速电机3-1连接，绕线盘3-2套于减速电机3-1的输出轴上，拉线3-3一端绕于绕线盘3-2上，拉线3-3另一端固定在窗页4上。

减速电机3-1在室内机1的雨水感应控制电路1-1及红外感应控制电路1-2的共同控制（相当于开关串联）以及二级信号放大器1-4的驱动下转动或停止，减速电机3-1转动时，带动套在减速电机3-1输出轴上的绕线盘3-2转动并将拉线3-3卷起，由于拉线3-3另一端固定在窗页4上，从而通过拉线3-3带动窗页4移动。

参照图6，所述红外感应控制电路1-2可为pnp三极管构成的开关电路，开关电路为现有技术，如可由三极管q1、电阻r1和电阻r2构成，电阻r1接于三极管q1发射极和基极之间，红外接收器1-3两端接于三级管q1的基极和集电极之间，三级管q1的发射极与雨水感应控制电路1-1相连，三级管q1的集电极经电阻r2后接二级信号放大器1-4。

所述雨水感应探头2-1两端并接有手动开关5。

所述雨水感应控制电路1-1可为npn三极管构成的开关电路，开关电路为现有技术，在此不对其具体结构进行赘述。

所述室内机1和室外机2可共用同一电源vcc。

所述雨水感应探头2-1和雨水感应控制电路1-1共同构成雨水感应器6（也称雨水感应开关）。

所述雨水感应控制电路1-1还可用其它元件构成的开关电路（如场效应管开关电路、可控硅开关电路或mos管开关电路）替代。

所述雨水感应控制电路1-1和红外感应控制电路1-2之间还可设有继电器（图中未示出），雨水感应探头2-1、雨水感应控制电路1-1和继电器共同构成雨水感应器。

所述二级信号放大器1-4与减速电机3-1之间也可设置继电器（图中未示出），这样可以提供更大的电流，满足不同减速电机的需要。

当有雨水掉到雨水感应探头2-1上时，雨水感应探头2-1会给雨水感应控制电路1-1持续的信号（直到雨水挥发完为止），雨水感应控制电路1-1导通（称雨水感应开关6为“开”的状态），雨水感应控制电路1-1将信号再交给红外感应控制电路1-2，如果红外感应控制电路1-2处于导通状态，则减速电机3-1转动；相反，当雨水感应探头2-1探测不到雨水时，雨水感应控制电路1-1处于阻断状态（称雨水感应开关6为“关”的状态），减速电机3-1因得不到足够的电流而停止。

所述红外发射器2-2、红外接收器1-3和红外感应控制电路1-2共同构成红外感应器7（也称红外感应开关）。

当红外接收器1-2能收到红外光时，红外感应控制电路1-2处于导通状态（称红外感应开关7处于“开”的状态），相反，如果红外接收器1-3收不到红外光时，红外感应控制电路1-2处于截止状态（称红外感应开关7“关”了）。红外感应控制电路1-2将雨水感应控制电路1-1的输出信号通过二级信号放大器1-4传输至减速电机3-1。下雨天，在雨水感应开关为“开”的状态下，当红外感应开关也是“开”的时候（即窗户打开时），减速电机3-1转动。

室内机1与减速电机3-1可集成到一个机箱里，但需将减速电机3-1的输出轴伸出机箱外，方便用户取下绕线盘3-2释放拉线3-3。为了安装简单，也可将室外机2与室内机1集成到一个机箱里，机箱安装在室内，只要露出雨水感应探头2-1，并且安装时保证，在开窗状态下只要有雨水能飘进窗户，就有雨水落到雨水感应探头2-1上即可（如果雨水不飘进窗户就不用关窗了）。

下雨天，在雨水感应开关6为“开”的状态下（即有雨水在雨水感应探头1-1上时）：若窗户打开，红外接收器1-3能接收到红外发射器2-2发来的红外光，红外感应控制电路1-2处于导通状态（此时称红外感应开关7为“开”的状态），则减速电机3-1就会转动；若窗户关闭，窗页4的不透明边框4-1阻断红外发射器2-2发射的红外光后，红外感应控制电路1-2处于阻断状态（称红外感应开关7为“关”的状态），减速电机3-1停转。

关窗器整个电路相当于电源vcc通过串联的两个软开关（即雨水感应开关6和红外感应开关7）连接减速电机3-1（参见图5），只有当两个开关都“开”着时，减速电机3-1才会转动，只要任何一个开关“关”了，减速电机3-1都将停止。

参照图3，关窗器在待机状态下，如果窗户开着（即红外感应开关“开”着），并且有雨水掉在室外机2的雨水感应器探头2-1上，雨水感应探头2-1将雨水感应信号传送到室内机1的雨水感应控制电路1-1（直至雨水挥发完），雨水感应控制电路1-1导通，雨水感应控制电路1-1将此信号通过红外感应控制电路传送至二级信号放大器1-4，二级信号放大器1-4将此信号放大到减速电机3-1额定电流，电流驱动减速电机3-1转动，减速电机3-1又会带着套在减速电机3-1的输出轴上的绕线盘3-2转动并将拉线3-3卷起，拉线3-3带动窗页4直至窗户关闭，窗户关闭后，窗页4的不透明边框4-1挡在红外线发射器2-2与红外接收器1-3中间，使红外接收器1-3收不到红外光，红外感应控制电路1-2处于阻断状态，减速电机3-1因得不到供电而停转，整个关窗器进入停机状态。当雨水感应探头2-1上的雨水挥发完后（即雨水感应开关“关”了），可手工取下绕线盘3-2，释放拉线3-3，用户可手动重新打开窗户，关窗器重新进入待机状态。

实际应用时，红外感应器中用的红外发射器2-2与红外接收器1-3还可以用红外线发射管与红外线接收管集成的元件代替。

另外，因为雨水感应探头2-1两端并接有手动开关5（如图4），当合上此手动开关5时，会模拟雨水感应信号，主动关闭窗户。正因为有了此手动开关5，本发明就可以连接家用防盗报警主机了，一方面，使用报警主机的电源，即室内机和室外机的电源vcc直接使用报警主机的电源；另一方面，可将关窗器的手动开关5接入现有报警主机的继电器接口，可通过短信控制报警主机闭合此继电器来主动关闭窗户（报警主机通过短信控制继电器的闭合为现有技术）。这样，当刮风或别的需要想主动关闭窗户时，还可通过手机短信或网络远程主动关闭窗户。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：

窗页4上还可加装有能跟随窗页一起移动的不透明挡板（图中未示出）。不仅适用于窗页的边框为不透明边框的情形，还可适用于窗页的边框为透明边框的情形，也可适用于平开窗或平推窗。

当窗户打开时，红外接收器1-3直接位于红外发射器2-2发射的红外光的传输路径上，即红外发射器2-2发射的红外光直接照射在红外接收器上1-3。当窗户关闭后，窗页上的挡板位于红外发射器2-2发射的红外光的传输路径上，即窗页上的挡板位于红外发射器2-2和红外接收器1-3中间，挡住红外线的传播。

本实施例中，所述传动装置还可由减速电机3-1、皮带（图中未示出）和两皮带轮（图中未示出）构成。其中一个皮带轮套于减速电机3-1的输出轴上，另一个皮带轮安装于窗户的窗框8上。窗户的窗页4通过拉线与皮带的外表面固连。减速电机3-1通过皮带轮带动皮带转动时，皮带通过拉线拉着窗页4移动。

其余同实施例1。

实施例3：

本实施例与实施例2的区别在于：

所述皮带用链条（图中未示出）或齿带（图中未示出）替代，皮带轮用齿轮（图中未示出）替代。

其余同实施例2。

实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于：

所述传动装置还可由减速电机3-1、涡轮（图中未示出）和与涡轮配套的蜗杆（图中未示出）构成。涡轮装于减速电机3-1的输出轴上。蜗杆啮合于涡轮上，窗页4通过拉线与蜗杆外表面固连。减速电机3-1带动涡轮转动时，通过蜗杆上的拉线拉着窗页4移动。

其余同实施例1。

以上对本发明的几种优选具体实施方式作了详细介绍。所述具体实施方式只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本发明权利要求的保护范围。