一种基于ARM芯片的智能衣架控制装置的制作方法

本实用新型涉及智能家居技术领域，尤其是涉及一种基于ARM芯片的智能衣架控制装置，主要用于家庭中根据天气、衣服等信息通过手机APP远程控制晾衣服的衣架升降。

背景技术：

日常生活中，在晾完衣服后不确定衣服什么时候会干，根据文献得知，在风速未超过7.5m/s情况下，各类材质的衣物在环境湿度为0％-45％时，衣物一般会在4小时内晾干；在环境湿度为45％-65％时，衣物一般会在7小时内晾干，而人们大多通过用手去感触衣服的湿度来确认衣服是否已干。有时需要将衣服摸个遍，但有时衣服会存在局部干的情况，因此利用触感很可能会导致判断失误，且根据人体的触感判断衣服的干湿也是需要花费一些时间，特别是对于大量衣物的情况。

应用本系统，使用者可通过看衣架的下降程度和手机app上收到的消息来判断此衣服是否已干。此智能衣架是根据环境湿度风速等条件，判断衣服在洗完后的重量，在干的过程中，衣服的重量会随着水分的蒸发而逐渐下降。等重量下降到一定值时，衣架会默认衣服已经干。这时衣架会下降到使用者能取到衣服的高度，这样使用者可直观地判断衣服是否已干，也更方便使用者收取衣服。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于ARM芯片的智能衣架控制装置，使用者可不用再用传统的感触方式去判别衣服的干湿，可以更直接通过衣架下降程度和手机收到的信息判断衣服的干湿，可以广泛运用于家庭的晾晒衣服中。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于ARM芯片的智能衣架控制装置，包括容器，所述容器的顶部设有用于检测天气实时风速的风速传感器和用于检测天气实时湿度的湿度传感器，所述容器内通过挡板分隔形成左分隔空间和右分隔空间，所述左分隔空间内设置有主控制器、电机驱动模块和GSM模块，所述右分隔空间内设置有电机，所述电机的转子端依次通过绳子和微型拉力传感器后与衣架相连接，所述微型拉力传感器、GSM模块、风速传感器、湿度传感器和电机驱动模块均与所述主控制器相连接。

进一步地，所述的右分隔空间内还设有用于测距的微型红外传感器，所述微型红外传感器的型号为GP2Y0E03。

进一步地，所述主控制器还通过导线与用于紧急手动操作的手动按钮相连接。

进一步地，所述挡板上设有多个用于穿线连接或辅助固定导线的圆孔。

进一步地，所述GSM模块采用型号为SIM800C的GSM模块，其通过自身的STXD、SRXD和GND引脚与所述主控制器的PB11、PB10和GND引脚对应连接。

进一步地，所述电机驱动模块包括相互连接的MOS驱动电路子模块和H桥MOS管电路子模块，所述MOS驱动电路子模块采用的芯片型号为IR2110S，所述H桥MOS管电路子模块采用的芯片型号为IRF840。

进一步地，所述风速传感器的型号为HSTL-FSMI08，所述湿度传感器的型号为HR202。

进一步地，所述主控制器所采用的芯片型号为STM32F103，所述微型拉力传感器的型号为ZNLBM。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)家庭中的晾衣服家务处理直观高效，本实用新型中使用者能根据衣架下降高度，可以直观地得到衣物的干湿情况，更加方便使用者收取衣物。使用者能够在手机上收到衣服的干湿信息，也可通过手机向本系统发送短信指令的方式控制衣架的升降。

(2)用户交互体验好，本实用新型中设置了GSM模块，可以让用户根据自我的实际需求设置相关控制效果对应参数，晾衣家务人机交互体验更好，更便捷，除此之外，还设置有手动按钮以防止紧急故障时候的晾衣取用操作。

附图说明

图1为基于ARM芯片的智能衣架控制装置的结构示意图；

图2为基于ARM芯片的智能衣架控制装置的硬件框架示意图；

图3为基于ARM芯片的智能衣架控制装置的驱动电路控制图；

图4为通信模块GSM与主芯片STM32F103的电路连接示意图；

图中，1、风速传感器，2、湿度传感器，3、微型拉力传感器，4、微型红外传感器，5、电机，6、衣架，7、挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

如图1所示为本实用新型技术方案的结构示意图，如图所示，长方体木质容器ABCD-ILJK位于衣架的上方，可通过支架固定于用户的天花板。内部包含智能衣架控制装置的主控制器STM32F103芯片、电机的驱动电路模块、微型红外传感器4(具体型号：GP2Y0E03)、电机5(电机固定于内部的长方形木板上)以及传输信息的导线。其外表面安装有风速传感器1(具体型号：HSTL-FSMI08)和湿度传感器2(具体型号：HR202)，用于测量环境风速与湿度。长方体内部的EFGH为木质挡板7，挡板7左侧空间包含主控制器STM32F103芯片及电机的驱动电路，挡板7右侧空间包含电机5与微型红外传感器4(具体型号：GP2Y0E03)。挡板7上有很多圆状小孔，用于固定导线以及方便导线通过。微型红外传感器4(具体型号：GP2Y0E03)位于电机5的正下方，用于测量微型红外传感器4(具体型号：GP2Y0E03)与衣架6之间的距离。微型拉力传感器3(具体型号：ZNLBM)位于衣架6与电机转子之间，通过纤维绳连接电机转子与衣架6。

如图2所示为本实用新型的硬件框架示意图，本装置的主芯片采用ARM芯片的STM32F103，根据微型拉力传感器3(具体型号：ZNLBM)、风速传感器1(具体型号：HSTL-FSMI08)、湿度传感器2(具体型号：HR202)可综合判断到衣服重量，环境风速，环境湿度信息，将其转换为电信号传送至主控制器STM32F103芯片，主控制器STM32F103芯片主要通过分析微型拉力传感器3(具体型号：ZNLBM)的信息判断衣物的干湿，决定是否通过驱动电路启动电机5将衣架6放下；同时主控制器STM32F103芯片将衣服晾晒的情况通过GSM模块发送至使用者手机。除此之外用户也可以通过STM32F103芯片经导线连接的手动按钮控制衣架6的升降，手动按钮可根据需要安装在用户的阳台等晾晒衣物场合的墙壁上。

如图3所示为本实用新型中的电机驱动模块的具体电路控制示意图，即主控制器STM32F103芯片控制电机的驱动电路(具体型号：IRF840)的电路图，STM32F103单片机设置高级定时器TIM1输出嵌入死区的互补PWM，来驱动直流电机的电路设计。驱动电路采用IR2110S芯片作为MOS管的驱动，驱动IRF840组成的H桥，图中，左侧是单片机，中间是IR2110S芯片，右侧是MOS管组成的H桥，其中M是直流电机，有正反转，其中VCC是15V，MOTOR_VCC是24V，电压可以改变，最大不超过500V，单片机的供电输入电压一般是3.3V或5V，无法直接驱动电机。可以借助H桥来实现对直流电机的控制，当VT1，VT4导通，电机5正转，当VT2，VT3导通，电机5反转。所以，驱动电机的问题就变成了MOS管导通的问题，电路中选用了IRF840，其具体选型为N沟道的MOS管，N-MOS导通的条件：VGS大于一定值，对于IRF840，该条件对应为：VGS>10V。

如图4所示为通信模块GSM(具体型号：SIM800C)与主芯片STM32F103的电路连接示意图，通信部分采用GSM模块SIM800C，模块上装有可正常通讯的中国移动SIM卡。SIM800C与主控制器STM32F103芯片通过4根杜邦线连接：SIM800C上的STXD，SRXD引脚分别连接主芯片的PB11，PB10引脚，SIM800C的GND引脚与主控制器STM32F103芯片的GND引脚连接之后共地。当衣物晾晒完成时，主控制器STM32F103芯片可通过GSM模块SIM800C向用户发送衣物晾干的信息。用户也可通过短信的方式发送衣架升降指令，GSM模块将接收短信后，经过三次的代码转换，将信息传送给主控制器，主控制器接收信息后，分析信息并控制衣架6的起降。

本实用新型的工作原理如下：

衣架控制装置处于自动模式时，首先对ARM芯片初始化，判断是否有手动按钮信号或者手机信号。(用户可通过手机向智能衣架装置发送短信或网络信号，本装置中的GSM模块中含有可正常适用的SIM卡，可接收短信或者网络信号)若有按钮信号或者手机信号，则判断信号内容(升指令或者降指令)其中若为升指令，则电机5反转，直至达到衣架6的晾晒位置；若为降指令，则电机5正转，直至达到衣架6的收取位置。(晾晒位置系统默认为衣架6距离微型红外传感器4为0.5m，收取位置系统默认为衣架6距离测距微型红外传感器4为1.5m。两个位置用户都可通过手机像本系统发送短信或者网络信号来更改。)(电机5的转子与衣架6之间有纤维绳，电机5反转，纤维绳缠绕在转子上，衣架6上升，电机5正转，纤维绳随之而下，衣架6下降。以下相同，不再赘述。)若无按钮信号或者手机信号，直接等待接收湿度传感器2(具体型号：HR202)和风速传感器1(具体型号：HSTL-FSMI08)的信息，判断环境中的风速是否超过7.5m/s，湿度是否超过65％，若任一项不满足要求，则电机5不动作，且通过GSM向用户发送“环境不宜晾晒”的信息，并等待环境适宜；当环境中的风速不超过7.5m/s且湿度不超过65％时，系统认为环境适宜，主控制器STM32F103芯片再根据接收到微型红外传感器4(具体型号：GP2Y0E03)的信息判断衣架6是否降落在人搭放衣服位置(该位置为衣架6距离微型红外传感器4(具体型号：GP2Y0E03)1.5m，且用户可通过手机端发送信息自主设定该位置的高度，若衣架6不在人搭放衣服位置，则主控制器STM32F103芯片通过驱动电路启动电机5，控制电机5转至衣架6到达人搭放衣服位置。衣架6到达该位置后，等待用户将衣服放于衣架6上(等待时长为1min)。

放置衣物完毕后，电机5反转直至衣架6上升到晾晒高度。衣物晾晒过程中，水分会不断蒸发，衣架6以及衣物的重量会不断发生变化直至恒定，主控制器STM32F103芯片在衣物晾晒过程中会实时接收微型拉力传感器3(具体型号：ZNLBM)的信息。主控制器STM32F103芯片会根据微型拉力传感器3(具体型号：ZNLBM)发送回来的电信号判断衣服的干湿，在环境湿度为0％-45％情况下，主控制器STM32F103芯片接收到的微型拉力传感器3(具体型号：ZNLBM)传回来的信息在第5小时内为同一数值时；在环境湿度为45％-65％情况下STM32F103芯片接收到的微型拉力传感器3(具体型号：ZNLBM)传回来的信息在第8小时内为同一数值时，(该时长可由用户通过手机端发送信息自主设定，)则系统默认衣服已经晾干，接着控制衣架6下降；主控制器STM32F103芯片开始通过驱动电路启动电机5。在电机5正转过程中，衣架6随之下降，微型红外传感器4实时向主控制器STM32F103芯片发送信号，若到达收取位置的高度，主控制器STM32F103芯片控制电机5停止。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。