智能晾衣架設計

莫記鵬；張晉軒；李鈺

（廣西大學行健文理學院，南寧530005）

0 引言

目前就市場上種類繁多的智能晾衣架而言，其主要表現在所具有的功能、外觀設計和使用的場所的差異。現在的晾衣架多是在傳統固定式晾衣架的基礎上進行了改進，變成了手動伸縮式的模式，但是對于日常家居生活的必需品，晾衣架僅僅只是具有這樣的功能遠遠不夠。尤其是當前我們處于智能化科技的時代，更應該利用好這樣的科技優勢方便我們的生活，使得晾衣架所能實現的功能更加全面。為此，設計一款集溫濕度檢測、雨滴感應以及光照感應識別等功能于一體的全自動智能晾衣架。讓人感受到智能化在日常生活方式中帶來的便利，從而有一種舒適的居家新體驗，有很強的推廣價值，未來具有良好的市場前景。

1 智能晾衣架主體部分設計

智能晾衣架通過DHT11 數字溫濕度感應器、水滴傳感器、熱光感應器等傳感器來監測實時環境溫濕度，判斷室外天氣情況從而向控制中端傳輸數據。控制中端再經過預設的參數與接收到的參數進行數據的判別處理，輸出相關的動作指令給電機模塊，使其做出相應的動作，進而實現智能晾衣架的伸出與收縮，達到晾衣架晴雨自動控制的效果。

1.1 傳感器設置

1.1.1 溫濕度傳感器部分

本設計在監測周圍環境溫度時采用DHT11 溫濕度傳感器，該傳感器應用了專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8 位單片機相互連接。DHT11傳感器的供電電壓為3.3～5V。其測量濕度范圍為20～95%RH，測量的精度是±5%RH。傳感器在與電源接通之后，剛開始會出現一種傳感器內部波動不穩定的狀態，而要越過不穩定的狀態需要等待1.5s 左右的緩沖時間，在緩沖時間段內控制系統是不需要對其發送任何的動作指令，直至傳感器自動恢復穩定狀態。DHT11 采用單線制串行接口，為4 針單排引腳封裝，引腳說明如表1 所示。

表1 DHT11 數字溫濕度傳感器引腳說明

1.1.2 水滴傳感器部分

本設計鑒別當前環境是否下雨采用了水滴傳感器，當水滴傳感器檢測到室外有雨滴落時，能傳輸數據控制晾衣架迅速將衣物收回。水滴傳感器是通過具有一系列的暴露的平行導線線跡測量其水滴/水量的大小而判斷水位。其工作的電壓為DC3～5V，工作的電流為20mA 以下，工作溫度為10～30℃，工作濕度為10～90%無凝結。它是一種模擬類型的傳感器，能夠輕松地完成水滴/水量到模擬信號的轉換，輸出的模擬值可以直接被讀取，達到水滴報警的效果。在晾衣架整體設計中，我們采取放置多個傳感器的方式，爭取采集樣本準確有效，能有效解決晾衣架誤動。水滴傳感器的原理如圖1 所示。

圖1 水滴傳感器原理圖

圖2 智能衣架運行流程圖

1.2 智能晾衣架工作原理

當天氣有雨時，天上的雨滴掉落在雨滴傳感器上，此時觸發雨滴傳感器，觸發信號通過WiFi 通信模塊將信號傳輸到控制中端，控制中端接收到雨滴傳感器的信號后便發出動作指令，控制電機正轉，晾衣架自動收回且簾子降下將衣物四周環繞遮擋雨滴；當天氣晴朗時，太陽光照射到熱光傳感器上，此時觸發熱光傳感器，觸發信號通過WiFi 通信模塊傳輸到控制中端，控制中端接收到傳感器的信號后便發出動作指令，控制電機反轉，晾衣架自動伸出且簾子打開使衣物暴露太陽光之下晾曬。

智能晾衣架的運行流程方框圖如圖2 所示。

1.3 智能晾衣架通信方式

系統中的傳感器與控制中端之間靠nRF24L01 芯片進行通信，在檢測完信號后的各個傳感器模塊的信號由nRF24L01 芯片來發送給控制中端，其發送的頻段為2.4G。控制中端與手機端APP 端控制是通過WiFi 進行互聯。互聯之后，各個傳感器所發送的數據會傳輸到控制中端上，經控制中端數據的處理轉化后，當前晾衣架的狀態會顯示于觸控屏幕中，此時狀態顯示信息和手機APP 上的可以實現同步。

1.4 智能晾衣架狀態顯示部分

智能晾衣架工作時的一些狀態及監測的數據都會顯示在一個裝有2.4 寸觸控屏幕的控制中端上，屏幕上會有溫度、濕度、有無雨水的監測數據顯示以及晾衣架的開關狀態的顯示，當顯示屏上的雨水處有綠色的“無”字樣，則“晾衣架”字樣也為綠色，限位開關鍵為白色，此時電機反轉，晾衣架伸出；反之，當顯示屏上的雨水處有紅色的“有”字樣，則“晾衣架”字樣以及下方的限位開關鍵也為紅色，此時電機正轉，晾衣架縮回。

1.5 智能晾衣架控制端部分

系統的控制方式有控制中端控制和手機APP端控制兩種。其中，控制中端上裝有觸摸屏幕，方便實用，簡單便捷。控制端部分放置在家中，方便手動操作晾衣架。當天氣發生突變的情況下，老人或者小孩獨自在家時能自動控制將外面晾曬的衣物收起。另外晾衣架還能通過手機APP 端進行遠程控制，手機APP 控制更加靈活，使用更為方便。家中無人，出門在外也能隨時隨地掌控家中的晾衣架。

2 適用場所

智能晾衣架是一款專為優化居家生活方式而設計的一款家居產品，主要放置在家中的陽臺等這樣方便晾曬衣服的露天地點，避免人們出門在外，家中所晾曬的衣物不會因下雨而被淋濕，不會因為太陽光照強烈而被一直暴曬。

3 結束語

智能晾衣架是利用了物聯網技術設計制作的。在進行設計之前，對所需要的傳感器等一些硬件進行不斷地挑選，尋找最適合的元器件，進行實現功能程序的研究和編寫，并對編寫好的程序進行不斷地測試和修改。在后期，完成了主要控制部分的設計和制作后，便對整個晾衣架進行其他組成部分的安裝和調試，最后制作出智能晾衣架的實物成品。該智能晾衣架操作上非常簡單、實用，功能齊全，是一款值得推廣的人工智能化家居產品。