一種機(jī)械智能開關(guān)裝置

楊振潔++趙富康++席澤雅++王賽賽

摘 要本文要介紹的是關(guān)于電燈開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，它一種外置機(jī)械智能開關(guān)裝置。目前，智能電燈市場發(fā)展迅速，在電燈開關(guān)的智能產(chǎn)品上，主流方案是將原有的普通開關(guān)更換為帶遙控和繼電器的開關(guān)，通過遙控和繼電器來控制電燈是否通電。實現(xiàn)該電燈的遙控開關(guān)是將電燈線路接入繼電器，然后通過改變紅外遙控或藍(lán)牙可控制繼電器的通斷狀態(tài)。而這種技術(shù)方案具有較高的安裝成本，安裝過程也較為復(fù)雜，還需請電工幫助改裝等問題。而且，由于紅外接收器、繼電器等能模塊集中在開關(guān)內(nèi)部，造成這些開關(guān)功能單一，一般只具備遙控功能，應(yīng)用場景受限。本文介紹的是一種外置機(jī)械智能開關(guān)裝置通過舵盤來動作開關(guān)，免除拆卸更換智能開關(guān)的問題，免除重新布線和接線的麻煩，能夠在不拆卸除開關(guān)、不改變本來電路的情況下，實現(xiàn)電燈的智能化開關(guān)，具有良好的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】智能化 機(jī)械開關(guān) 傳感器

在21世紀(jì)，節(jié)能環(huán)保在生活中放在一個越來越重要的位置上，此外，智能化發(fā)展也越來越迅速。因此將節(jié)能環(huán)保與智能化結(jié)合起來，出現(xiàn)了家居的智能化發(fā)展，它不僅體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的發(fā)展，也在一定程度上實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。例如，我們出門后忘記關(guān)燈，空調(diào)等電器設(shè)備，排氣扇裝在洗手間，當(dāng)人離開后，可能還需要一段時間才可以排除異味，這樣就需要人走后延時一段時間可以自動關(guān)閉。諸如此類，會造成能源的浪費(fèi)。所以對于家用電器，就需要智能化的開關(guān)與之相匹配。

1 總體設(shè)計方案

總體上，這種外置機(jī)械智能開關(guān)裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有電路板、舵機(jī)和電池，在殼體上設(shè)有多種傳感器接口，傳感器接口上安裝有相應(yīng)的傳感器，舵機(jī)通過導(dǎo)線和電路板連接傳感器接口部分，且舵機(jī)上的舵盤位于殼體的外部。傳感器接口部分具體是一種紅外接收傳感器接口，紅外接收傳感器接口上安裝有紅外接收傳感器，并配帶有紅外遙控器，并配帶有已設(shè)置開燈鍵和關(guān)燈鍵的紅外遙控器。

此外，傳感器接口部分可以根據(jù)用戶需求添加光敏傳感器接口、聲音檢測傳感器接口和生物檢測傳感器接口中的一種或多種，安裝的傳感器對應(yīng)為光敏傳感器、聲音檢測傳感器和生物檢測傳感器中的一種或多種。殼體上設(shè)有舵盤高度調(diào)節(jié)旋鈕和舵盤角度調(diào)節(jié)按鍵。舵盤可為一字舵盤或十字舵盤。

電池為可充電電池，殼體上設(shè)有充電接口。

2 功能效果

安裝時將該外置機(jī)械智能開關(guān)裝置直接安裝在電燈開關(guān)的旁邊，并使舵盤靠近電燈開關(guān)上的按鍵，使舵盤的中心軸的高度與電燈開關(guān)按鍵的中心高度基本持平，傳感器實時監(jiān)測房間內(nèi)的相關(guān)信號，當(dāng)信號大于其預(yù)設(shè)的閾值時，電路板控制舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動舵盤轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)對電燈的智能開關(guān)控制。

3 硬件設(shè)計

3.1 傳感器

把傳感器接口設(shè)在殼體上，在傳感器接口上安裝有傳感器，傳感器接口部分包括紅外接收傳感器接口，紅外接收傳感器接口上安裝有紅外接收傳感器，通過紅外線檢測進(jìn)行開關(guān)控制。該機(jī)械智能傳感器還可以根據(jù)具體需求，安裝聲音檢測傳感器、光敏傳感器和人體檢測傳感器中的一種或多種，這樣就可以實現(xiàn)遙控、聲控、光控、人體感應(yīng)等多種功能的智能控制電燈開關(guān)。通過設(shè)置不用的接口，豐富了可選擇的功能，實現(xiàn)功能模塊的DIY，需要用到什么功能接上什么傳感器即可，解決了傳統(tǒng)電燈智能化過程中繁瑣的過程，具有安裝簡單、適用范圍廣等優(yōu)點。

3.2 舵盤

該外置機(jī)械智能開關(guān)裝置上設(shè)有舵盤高度調(diào)節(jié)旋鈕和舵盤角度調(diào)節(jié)按鍵，能夠適用于不同大小、高度的開關(guān)。舵盤控制電燈開關(guān)，正轉(zhuǎn)一定角度可實現(xiàn)開燈動作，反轉(zhuǎn)一定角度可實現(xiàn)關(guān)燈動作；正常情況下舵盤居中，不妨礙人為動作開關(guān)。

4 信號處理

傳感器接口與STC12C5A60S2最小系統(tǒng)I/O口相連，STC12C5A60S2接收信號后，根據(jù)不同的信號來處理。

4.1 對紅外遙控信號

當(dāng)“開”端口為高電平時，控制舵盤正轉(zhuǎn)，然后回正。當(dāng)“關(guān)”端口為高電平時，控制舵盤反轉(zhuǎn)，然后回正。

4.2 對光敏傳感器信號

當(dāng)為上升沿信號時，控制舵盤正轉(zhuǎn)，然后回正。當(dāng)為下降沿信號時，控制舵盤反轉(zhuǎn)，然后回正。

對聲音檢測傳感器信號，當(dāng)為高電平信號時，控制舵盤正轉(zhuǎn)，然后回正。并在一定時間內(nèi)不動作。之后若繼續(xù)為高電平信號，則繼續(xù)保持一定時間內(nèi)不動作；若為低電平信號，則控制舵盤反轉(zhuǎn)，然后回正。可實現(xiàn)無聲音時自動關(guān)燈。

4.3 對人體檢測傳感器信號

當(dāng)為高電平信號時，控制舵盤正轉(zhuǎn)，然后回正。并在一定時間內(nèi)不動作。之后若繼續(xù)為高電平信號，則繼續(xù)保持一定時間內(nèi)不動作；若為低電平信號，則控制舵盤反轉(zhuǎn)，然后回正?？蓪崿F(xiàn)無人時自動關(guān)燈。

5 總結(jié)

現(xiàn)在，在地球的不同地方都存在著很多的環(huán)境污染，能源緊張的問題，我們不能一味不加節(jié)制地向大自然索取，那么資源總會有枯竭的一天，我們現(xiàn)在應(yīng)該認(rèn)識到節(jié)能環(huán)保不僅僅停留于口中，而應(yīng)該切實得行動起來，用行動證明我們在節(jié)約能源，生活中養(yǎng)成一個良好的習(xí)慣是很困難，所以我們可以用科技來幫助人們更好的實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保?？茖W(xué)技術(shù)一直都在飛速發(fā)展，本設(shè)計機(jī)械智能開關(guān)可以將科學(xué)技術(shù)融入人們的生活中，一方面為人們的生活帶來了便利，另一方面也可以體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保意識，與人們的生活密切相關(guān)，因此具有較好的應(yīng)用前景。

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作者單位

1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 河北省保定市 071000

2.長安大學(xué) 陜西省西安市 710016