基本信息
- 项目名称：
- 嵌入式智能晾衣架
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本系统以嵌入式处理芯片为系统核心，有自动和手动两种工作模式。自动模式时，通过三种自制的传感器对晾衣环境进行实时监控，以控制衣架的伸缩，从而实现最佳的晾衣效果。手动模式中，用户可任意调节衣架位置，通过定时功能可自行设定收、晾时间。同时，晾衣架安装了称重传感器用于检测衣物的重量变化趋势，可以确定衣物是否晾干，从而提示用户收衣。机械结构方面，采用独特的“Z”形设计，使本装置可以适用于有防盗网的情况。
- 详细介绍：
- 本智能型晾衣杆开机默认为手动工作模式。在手动工作模式下，用户可任意调节衣架位置，通过定时功能可自行设定收、晾时间。“A”键为收衣键，“B”键为晾衣键，“C”键为暂停键/确定键，“D”键为手动、自动模式切换键，使晾衣，收衣更灵活。 当系统处于自动工作模式时，单片机通过对温度、光照强度、天气情况进行综合分析。 如果同时满足温度、光照强度、风速等预设条件时，晾衣架自动晾衣。若任一条件不满足时晾衣架自动收衣。系统工作在手动控制模式下，主要通过无线遥控器来实现收、晾衣物。 在手动、自动工作模式下，当步进电机转动时，单片机把电机所走步数存入存取器（AT24C02A）中,AT24C02A芯片具有即使掉电数据也不会丢失的特点。这样就实现了对晾衣杆位置的精准存取，即使突然停电，系统数据也不会丢失。确保了晾衣杆安全稳定的运行。同时，晾衣架安装了称重传感器用于检测衣物的重量变化趋势，可以确定衣物是否晾干，从而提示用户收衣。机械结构方面，采用独特的“Z”形设计，使本装置可以适用于有防盗网的情况。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本系统的主要设计思路来源于日常生活当中。现在，人们所使用的晾衣架多为不能随外界环境变化而自动伸缩的传统类型。这种类型大多数都只在机械结构上面有差别，没有融入电子技术，不具备智能化功能，给人们的生活带来了很大的不便，同时也会造成一定的经济损失。而我们设计的嵌入式智能晾衣架能通过对户外晾衣环境的全方位监控、判断，进行智能化调节，可以给用户的生活带来极大的便利。 本系统创新之处在于以嵌入式处理芯片为系统核心，及时通过三种自制的传感器，对户外的晾衣环境进行实时的监控。在天气状态不佳的情况下，通过对机械臂的精准控制，来达到自动收衣的效果。此外，晾衣架安装了称重传感器用于检测衣物的重量变化趋势，可以确定衣物是否晾干，从而提示用户收衣。这些都是目前市场上晾衣产品所没有的功能。同时，对比有烘干功能的洗衣设备而言，有其节能、低成本的优势。 本系统的主要技术关键是通过各类自主设计的廉价传感器对外界的天气状况进行实时采集，得出的数据再送入嵌入式微处理器进行运算，以控制电机工作，实现对晾衣架的控制；用称重传感器来检测衣物的重量变化趋势，采用模糊控制算法，准确预报衣服晾干情况。 本系统的主要技术指标是各传感器反应时间少于1s，收晾衣时间少于5s，衣服晾干预告准确度100%。
科学性、先进性
- 目前大多数的家庭还是使用传统固定式晾衣架，而市面上通过微处理器控制的智能化晾衣架也比较少，同类型的产品比起本系统而言，在价格上要昂贵。本系统相比于市面上的产品有显著技术特点和进步，功能强大，功耗更低。首先，工作时间可由用户自行设定，系统只在用户设定的工作时间工作，其他时间晾衣杆自动收回，使用方便、节能。其次，系统通过自制的称重传感器能检测所晾衣物的干湿度，此传感器由应变片制成，成本低，灵敏度高。主要通过检测晾晒物重量变化趋势来判断干湿程度，当重量的变化率极小时，说明晾晒物已干，晾衣杆自动收回。当重量的变化率大时，说明晾晒物湿度大，晾衣杆自动放出。系统采用自制风速、雨水检测传感器，并且通过网点式检测，对不同角度的风速、雨水进行全方位监控。自制传感器不仅反应灵敏度高，而且成本低，体积小。本系统还采用无线数据传输技术，将采集的信息传给微处理器，并通过LCD显示，进行人机界面交互，能够直接读出当前天气状况。此外还配备无线遥控装置，可以通过无线遥控实现收、晾衣物和控制模式切换。
获奖情况及鉴定结果
- 第九届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛二等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利转让
作品可展示的形式
- 模型、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统具备自动、手动两种控制模式供用户选择。自动控制模式下传感器将采集到的天气状况传给微处理器，经微处理器综合分析后，如果同时满足温度、光照强度、风速等预设条件时，晾衣架自动晾衣。若任一条件不满足时晾衣架自动收衣。 检测方面，本系统雨水、风速传感器均为自制而成，不仅灵敏度高、体积小，而且降低了设计成本，有利于市场推广。此外，晾衣架还采用称重传感器来检测衣物干湿度，当衣服晾干后，晾衣架能及时自动收衣。 在节能方面，本晾衣架能使所晾衣物充分接受阳光照射，相比目前市面上带烘干功能的洗衣机而言非常节能。 在家用电器日益智能化的今天，传统晾衣架却始终没有融入电子技术，这给工作时间固定的上班一族带来了很大的不便。由此可见智能晾衣架的市场前景十分广阔。此外，本产品成本很低，传感器模块均为自制而成，总成本约为10元，电机单价约为150元，总计成本约为400元。 本产品性价比高、功能强、适应范围广、市场竞争力强，因此有很好的市场发展潜力，经济效益可观。
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外对晾衣架的研究水平正处于一个发展阶段，并且已由传统的简单、耐用型逐步向多样化、装饰化、自动化等方向发展。 多样化：随着人们生活水平的提高，简单、实用已经不是人们的最爱，而一些外形新颖美观的产品正在市场上兴起，如人体模型衣架、可爱小动物型衣架、植物型衣架等等，不仅使衣架更加新颖而且更受消费者青睐。 装饰化：装饰化晾衣架注重装饰效果，体现鲜明的艺术特色，使晾衣架成为一件具有实用性的艺术品。由于这些晾衣架不但具有现代工艺性，而且式样多变，工艺精湛，造型也别具匠心。质料上不再是单一塑料制品，还采用不锈钢、铜、玻璃等材料制成，风格各异。消费者可按阳台风格来选购不同款式、质料的晾衣架，使晾衣架与室内布置形成一个完善的艺术整体。 自动化：自动晾衣架通过手柄摇动使晾衣杆能够自动升降，对晾晒衣物非常方便，在市场上颇受消费者的喜爱。 然而，像本系统这种向智能化方向发展的晾衣架却是少见的。所以通过本系统,我们针对晾衣架提出了一种新的发展方向——智能化。
