一种太阳能旋转晾衣架系统的设计

1、    一种太阳能旋转晾衣架系统的设计    张弛 黄玉芬 李辽辉 鞠佳良 袁茂恩摘 要： “太阳能旋转晾衣架”是一种基于绿色能源使用的智慧家居设计，它采用太阳能光伏发电系统做为供电系统，通过动态检测光强、风速和湿度智能设定工作模式，控制独创的“环形”设计的旋转晾衣机构，充分沐浴阳光，达到最佳的晾晒效果。本设计控制部分是基于arduino开发平台，通过传感器采集外部信息控制晾衣架的旋转周期，保证衣物的向阳面循环转换，使衣物均匀晾晒，同时整个系统采用太阳能电池板供电系统供电，实现智能家居的绿色应用。关键词： 旋转晾衣架；arduino平台；传感器；绿色能源

2、；智能家居；项 目：大学生创新创业训练计划项目（2018，辽宁科技学院）项目名称：太阳能旋转晾衣架1前言随着科学的发展，社会的进步，人们对家居产品的需求呈现出对其智能化、科学化、人文化的需求。经过在晾衣架销售行业的调研结果表明，人们越来越倾向选择电动性型晾衣架，因其具有风干、消毒、方便摘取等特性。我们设计的系统不是颠覆现有成型电动晾衣架的设计格局，而是希望将我们设计的创新点融入其中，提高晾衣架产品的品质。一方面通过独特的环形旋转使前后衣物达到均衡晾晒，另一方面通过太阳能电池板为晾衣架系统供电，减少能源消耗，实现智能家居的绿色应用。2系统的设计与实现2.1设计方案本系统主要实现功能是根据光线强度

3、的变化，将晾晒的衣物自动环形旋转实现均匀晾晒，整个系统供电部分为小型太阳能电池板供电系统。本系统由晾衣装置控制系统、机械传动和供电系统三部分组成，采用arduino开发平台作为控制核心，由检测外部信号进行处理，驱动电机转动实现晾衣装置的智能化和节能化。2.2实施方案（1）、晾衣装置控制部分由控制器、光传感器、电机驱动、风速传感器和雨滴传感器、液晶显示模块等组成。创新点是将实时光强与设定好的光强阈值进行对比判断，根据光照强弱动态调整衣架环形旋转，降低能耗，延长设备的使用寿命。本系统可设置不同种类衣物的晾晒模式，预计晾干时间，然后进行语音提醒。晾衣装置运行模式分为智能感应模式和手动模式。当设置为智

4、能感应模式时，光线传感模块会测量出实时的光照强度，根据设定好的光强阈值进行判断。当设置为手动模式时，设置固定的转动周期，达到一种较为均衡的状态。（2）机械传动部分机械部分为环形旋转可升降结构，这是本装置机械部分设计的创新点。它由减速电机提供动力，通过电机与四个同步轮的配合带动同步带环形转动，由电动推杆完成衣架的升降动作。本设计巧妙地利用电机驱动转轴转动从而带动导轨转动，解决了承重问题同时使整个系统运行的更加顺利。我们将系统的环形旋转设计为四个转轮，一个主动轮，其余为从动轮，这样可以增加晾晒面积，使衣物不发生碰撞。机械部分实物如图2所示。（3）供电部分供电部分由太阳能电池板、太阳能自動追踪系统、

5、太阳能控制器、光伏逆变器和铅酸蓄电池组成。创新点是能动态追踪太阳位置的变化，计算太阳位置，动态调整太阳能电池板朝向和角度，提高太阳能利用率。供电部分也可以为家居低功率负载供电，实现绿色能源的充分利用。3整体测试（1）运行测试我们选取单衣、毛衣、羽绒服三种衣物类别，在室温25条件下，对传统晾衣架与本装置进行试验对比结果见表1。（2）能耗计算我们选取1.8平米太阳能板每日工作12h，发电量约为2.8kwh，本装置每日耗电量约为0.16kwh，富余的电能可用于阳台照明，室内四盏灯同时照明20h，手机充电90次等。本装置设计制作完成后进行了多次运行测试。在晾干效率方面均比市面上现有产品有较大幅度的提高

6、；在能耗方面，本装置采用节能设置，耗电低，每日富余的电能可为阳台及室内照明设备，手机等低功率设备提供能源供给。4系统的创新点（1）独创的环形旋转机械结构设计：既考虑了系统的有效承重和顺畅转动，又兼顾了作品的科学性、美观性和实用性，实现了传统双杆晾衣架意义上前后杆衣物的转动和位置调换，不仅保护了衣物，而且加快了晾晒速度。本项目的环形旋转结构是现有市场上没有的，新颖而又实用。（2）智能化和人性化的控制系统设计：一方面根据太阳光的强弱，智能调整衣物的转动周期，光强时循环转动衣物实现了均匀晾晒、快速晾晒、防止暴晒的目的，光弱时晾衣装置进入“休眠”的节能状态；另一方面可根据不同种类衣物（单衣、毛衣、羽绒

7、服），计算预计晾干时间，通过语音播报提醒用户检查并及时收回衣物。（3）绿色能源利用和供给模式设计：采用小型太阳能光伏发电系统，不仅为晾衣装置提供电能还可为家居低功率用电设备供电。5结语本设计中的旋转结构设计突破了传统晾衣架的结构设计的局限性，预计与一些智能晾衣架的生产企业研讨，将本设计中的创新点融入到成型的市场产品中，同时系统采用清洁能源供电，节能降耗。希望我们的创新设计够给千千万万的家庭带来人性化、智能化、节能化生活品质，以小家庭辐射全社会，为节能减排事业做出一份小小的贡献。今后，我们打算将该产品与物联网技术融合，实现物物相联、物物相息，打造更为节能、智能、人性化的先进产品。参考文献1 肖瑞， 黄松炎.基于单片机的智能晾晒系统j.电子制作， 2017.2 刘秋呈， 顾凯燕， 刘辉.感光智能晾衣架的设计j.科学咨询 （科技·管理） ， 2013.3 arduino的原理及应用j. 蔡