CN219431642U - 基于树莓派的智能窗户*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于树莓派的智能窗户***。该***包括智能控制模块、开窗机构、云服务器和手机客户端；所述智能控制模块包括树莓派、环境数据检测模块和电机驱动模块；所述开窗机构包括设置在窗框上的壳体，所述壳体内部设置有电机和与推拉组件；所述智能控制模块通过所述树莓派连接至云服务器；所述云服务器与所述手机客户端网络连接；所述环境数据检测模块和电机驱动模块均与所述树莓派连接；所述树莓派通过所述电机驱动模块控制所述电机；所述电机传动连接所述推拉组件，所述推拉组件连接窗体。

Description

基于树莓派的智能窗户***

技术领域

本实用新型涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种智能窗户***。

背景技术

近年来，在智能化、自动化高新技术的驱动下，智能家居工作进入了飞速展开时期。智能窗户是智能家居的其中一个核心。目前的智能窗户功能比较简单，一般仅能实现在检测到下雨天气时自动关窗。然而，随着居民对智能窗户的功能要求的增加，现有的智能窗户已不能满足居民要求。

发明内容

为了满足居民对智能窗户的多功能需求，本实用新型提供一种基于树莓派的智能窗户***，能够根据环境数据自动实现窗户的开关功能。

本实用新型提供的一种基于树莓派的智能窗户***，包括：智能控制模块、开窗机构、云服务器和手机客户端；所述智能控制模块包括树莓派、环境数据检测模块和电机驱动模块；所述开窗机构包括设置在窗框上的壳体，所述壳体内部设置有电机和与推拉组件；

所述智能控制模块通过所述树莓派连接至云服务器；所述云服务器与所述手机客户端网络连接；

所述环境数据检测模块和电机驱动模块均与所述树莓派连接；所述树莓派通过所述电机驱动模块控制所述电机；所述电机传动连接所述推拉组件，所述推拉组件连接窗体。

进一步地，所述环境数据检测模块包括温湿度传感电路、烟雾传感电路和声音传感电路。

进一步地，所述温湿度传感电路中包括温湿度传感器，所述温湿度传感器采用DHT11传感器。

进一步地，所述烟雾传感电路中包括烟雾传感器器，所述烟雾传感器采用MQ-2传感器。

进一步地，所述声音传感电路中包括声音传感器，所述声音传感器采用LM386芯片。

进一步地，所述推拉组件包括：锥形齿轮、圆形齿轮、相隔有预设距离的两个链轮、设置在两个链轮上的链条以及设置在链条一端的推窗板，所述推窗板与窗体固定连接；

在所述壳体上还设置有两个连接板，两个连接板分别与两个链轮对应且两个连接板上均转动连接有固定轴，其中一个连接板靠近电机；

其中，所述电机的输出轴上设置有所述锥形齿轮，靠近所述电机的固定轴上固定设置有所述圆形齿轮和其中一个所述链轮，所述锥形齿轮和所述圆形齿轮相配合；另一个固定轴上固定设置有另一个链轮。

进一步地，所述电机采用直流行星齿轮减速电机。

进一步地，所述链条为盖板链条。

本实用新型的有益效果：

（1）通过设置环境数据检测模块，采集周围环境数据并传输至树莓派，当需要开关窗户时，由树莓派向电机驱动模块发送指令驱动电机控制推拉组件实现窗户的开关；

（2）在该环境数据检测模块中集成温湿度传感电路、烟雾传感电路和声音传感电路，从而能够根据环境中的温湿度、烟雾浓度和声音大小等情况实现窗户开关，满足了居民对智能窗户的多功能需求；

（3）引入云服务器，通过树莓派将环境数据检测模块采集的环境数据发送至云服务器进行存储，方便用户通过手机客户端访问云服务器来查询智能窗户周围的环境情况；

（4）开窗机构的结构牢固不易损坏，各部件小巧，便于组装，不会占用用户室内过多空间，且如果损坏便于更换；

（5）智能控制模块的电路结构整体简单，对树莓派的I/O口利用率较高且其***电路较少，合理利用了整个树莓派开发板的驱动能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于树莓派的智能窗户***的结构示意图；

图2（a）为本实用新型实施例提供的树莓派电源模块的电路示意图；

图2（b）为本实用新型实施例提供的GPIO模块的电路示意图；

图2（c）为本实用新型实施例提供的千兆以太网模块的电路示意图；

图2（d）为本实用新型实施例提供的电源指示灯模块的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的温湿度传感电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的烟雾传感电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的声音传感电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的模数转换电路示意图；

图7为本实用新型实施例提供的电机驱动模块的电路示意图；

图8为本实用新型实施例提供的开窗机构的整体结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的开窗机构的俯视图（无上盖板）；

图10为本实用新型实施例提供的开窗机构的内部结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的开窗机构的俯视图（有上盖板）；

图12为本实用新型实施例提供的图11中结构A-A方向的剖视图；

附图说明：1为壳体，2为推窗板，3为电机，4为圆形齿轮，5为锥形齿轮，6为链轮，7为链条，8为挡板，11为连接板，12为固定轴。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种基于树莓派的智能窗户***，智能控制模块、开窗机构、云服务器和手机客户端；所述智能控制模块包括树莓派、环境数据检测模块和电机驱动模块；所述开窗机构包括设置在窗框上的壳体，所述壳体内部设置有电机和与推拉组件；

所述智能控制模块通过所述树莓派连接至云服务器；所述云服务器与所述手机客户端网络连接；

所述环境数据检测模块和电机驱动模块均与所述树莓派连接；所述树莓派通过所述电机驱动模块控制所述电机；所述电机传动连接所述推拉组件，所述推拉组件连接窗体。

具体地，树莓派具有WiFi功能，因此智能控制模块利用树莓派的WiFi功能连接至无线网络，进而与云服务器实现网络连接。通过该***，可以实现下述两方面功能：一方面，环境数据检测模块将检测到的环境数据传输至树莓派，树莓派再将该环境数据传输至云服务器（本实施例中，采用onenet云平台作为云服务器），云服务器对该环境数据进行存储，如此，用户可以通过手机客户端访问云服务器，读取云服务器上存储的环境数据，云服务器与树莓派之间的数据传输遵循MQTT协议；另一方面，环境数据检测模块将检测到的环境数据传输至树莓派，树莓派将实时检测的环境数据与用户预先设置的环境数据阈值进行比较，当满足预先设定的环境条件时，自动启动该***，由树莓派控制电机转动，电机转动之后带动推拉组件伸缩，推拉机构带动窗体实现开窗或关窗。

图2（a）至图2（d）分别为树莓派电路包括的其中4个子电路示意图，分别为：图2（a）电源模块，图2（b）GPIO模块，图2（c）千兆以太网模块，图2（d）电源指示灯模块。

本实施例中，环境数据检测模块由三部分电路组成，具体为：温湿度传感电路、烟雾传感电路和声音传感电路。其中，温湿度传感电路中包括温湿度传感器，所述温湿度传感器采用DHT11传感器，整个温湿度传感电路如图3所示。烟雾传感电路中包括烟雾传感器器，所述烟雾传感器采用MQ-2传感器，整个烟雾传感电路如图4所示。声音传感电路中包括声音传感器，所述声音传感器采用LM386芯片，整个声音传感电路如图5所示。

需要说明的是，烟雾传感电路采集的数据和声音传感电路采集的数据需要经过模数转换电路之后传输至树莓派，该模数转换电路如图6所示。

本实施例中，所述电机采用直流行星齿轮减速电机，具体型号为名扬42GP-775。该电机的电机驱动模块中采用ULN2003作为驱动芯片，整个电机驱动模块如图7所示。

本实施例中，如图8至图12所示，该开窗机构包括壳体1，所述壳体1内部设置有电机3和推拉组件；所述推拉组件包括锥形齿轮5、圆形齿轮4、两个链轮6和链条7。所述电机3设置在壳体1的中部，电机3的输出轴上设置有锥形齿轮5；所述壳体1上固定设置有两个连接板11，其中一个连接板11靠近电机，另一个连接板11位于壳体1端部，两个连接板11上均转动连接有固定轴12，靠近电机3的固定轴12上固定设置有所述圆形齿轮4和其中一个所述链轮6；所述锥形齿轮5和圆形齿轮4相配合；位于壳体1端部的固定轴12上固定设置有另一个链轮6，两个链轮6之间设置有链条7，链条7的一端连接有推窗板2、另一端为自由端，所述推窗板2固定设置在窗体上。为了保证链条7的正常运行，本实施例在链条7和壳体1之间、以及链条7之间还设置了挡板8，如图9所示。由于本开窗机构运行时需要保证链条只能向一侧弯曲而不是双向弯曲，所以本实施例中的链条7采用盖板链条，具体的，可以采用型号为06B-U1的盖板链条。

该开窗机构的工作过程如下：电机3工作带动锥形齿轮5转动，锥形齿轮5进而带动圆形齿轮4转动，由于固定轴12转动设置在连接板11上且圆形齿轮和链轮均固定设置在固定轴上，因此圆形齿轮转动后，链轮也转动，然后带动链条运动，进而带动推窗板2运动，而推窗板2与窗体是固定连接的，因此实现了窗体的推开。需要关闭窗户时，电机反转即可实现窗体关闭。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，包括：智能控制模块、开窗机构、云服务器和手机客户端；所述智能控制模块包括树莓派、环境数据检测模块和电机驱动模块；所述开窗机构包括设置在窗框上的壳体，所述壳体内部设置有电机和推拉组件；

所述智能控制模块通过所述树莓派连接至云服务器；所述云服务器与所述手机客户端网络连接；

所述环境数据检测模块和电机驱动模块均与所述树莓派连接；所述树莓派通过所述电机驱动模块控制所述电机；所述电机传动连接所述推拉组件，所述推拉组件连接窗体。

2.根据权利要求1所述的基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，所述环境数据检测模块包括温湿度传感电路、烟雾传感电路和声音传感电路。

3.根据权利要求2所述的基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，所述温湿度传感电路中包括温湿度传感器，所述温湿度传感器采用DHT11传感器。

4.根据权利要求2所述的基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，所述烟雾传感电路中包括烟雾传感器器，所述烟雾传感器采用MQ-2传感器。

5.根据权利要求2所述的基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，所述声音传感电路中包括声音传感器，所述声音传感器采用LM386芯片。

6.根据权利要求1所述的基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，所述推拉组件包括：锥形齿轮、圆形齿轮、相隔有预设距离的两个链轮、设置在两个链轮上的链条以及设置在链条一端的推窗板，所述推窗板与窗体固定连接；

在所述壳体上还设置有两个连接板，两个连接板分别与两个链轮对应且两个连接板上均转动连接有固定轴，其中一个连接板靠近电机；

其中，所述电机的输出轴上设置有所述锥形齿轮，靠近所述电机的固定轴上固定设置有所述圆形齿轮和其中一个所述链轮，所述锥形齿轮和所述圆形齿轮相配合；另一个固定轴上固定设置有另一个链轮。

7.根据权利要求6所述的基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，所述电机采用直流行星齿轮减速电机。

8.根据权利要求6所述的基于树莓派的智能窗户***，其特征在于，所述链条为盖板链条。