防风雨自动门窗

PAGEPAGE16作品全称风雨自动门窗作品分类（A）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标一般的阳台都有防盗铁罩，所以通常情况下即使在外出时，阳台窗也是打开的。但是天有不测风云，特别是夏天，大风大雨是经常发生的，为此，如果有遇到风或雨就自动关的窗就显得很方便，而设计这个风雨自动门窗就是要达到这样的一个目的。这个作品的一个基本思路是：当刮风或下雨或风雨交加时，风传感器对风做出感应，雨传感器对雨做出感应，（两部分电路用“或”电路连接）发出相应的电信号，经放大，带动电动机，电动机开始带动窗户运动，实现关窗，为了让在窗户刚好关紧时电动机停止工作，窗户框架上装有常闭开关，窗户运动到达位置后会压下按钮，实现断路。当没风且没雨时（刚停），原来传感器的输出信号消失，另外一个继电器工作接通另一个电路，使电动机反转，实现关窗。同样，当窗户运动到刚关好时，压下常闭开关按钮，实现断路。之后窗户就会停在那边直到下一个风雨的到来。创新点：实现自动关闭跟打开。技术关键与指标：自制的风、雨传感器能正常工作。“或”电路正常工作并输出相应的电信号。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）经过我们团队的认真收集资料，我们发现我们查找的资料只是单独的风或雨报警器，而且没有用到自动实现窗户的开关。而我们这个作品就实现了这样一个突破。都能感知风和雨且能实现自动开关。另外风跟雨这两部分传感器还可调节，确定所需要的风雨大小动作电路。例如，当调节雨传感器电路中的可调电阻的大小就可以实现雨的大小程度才输出需要的电信号。也可以在电路中的电压比较器电路中调节，或是选择恰当的型号的电压比较器，来控制在想要的输入电压值才输出相应的电压值实现电路的控制。整一个作品实现的功能比较完善、专一。且估计造价不会太高，能够普及。这也是其先进性所在。我们的作品参考的资料有1．电工实用线路范例，李耀南，P260,下雨报警器，华南理工大学出版，19952.新编传感器电路设计手册，赵家贵付小美董平，中国计量出版社20023.（图解）继电器与可编程控制器，冈本裕生著吕砚山译，科学出版社20074.21世纪电子网：/index.asp5.中国机械网：/6.CNKI中国知网：/kns50/scdbsearch/cdbindex.aspx作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果作品所处阶段（B）A实验室阶段B中试阶段C生产阶段D（自填）技术转让方式作品可展示的形式□实物、产品□模型□图纸□磁盘□现场演示□图片□录像□样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围、推广前景的技术性说明、市场分析和经济效益预测该厂品属于全自动产品，使用者只要接上简单的工作电源就可以非常方便使用了。该研究产品通过传感器的的信号采集，继电器的开关控制和电压比较器和和门电路判断实现自动控制和智能化目的，实现全自动防备风雨的作用。本产品的设计比较贴近生活实际，具有很强的使用价值和推广前景。由于现在很多人都是上班族，经常出现是没人在家或只留下老人和小孩的情况，一旦下遇到风雨天气就不能及时地关好门窗而淋湿了屋里的东西，给生活造成了很大的麻烦。有了该厂品这样的问题就可以得到和好的解决，因此该产品使用范围就非常广泛了，可以遍及千家万户。本厂品的市场推广的主要技术问题在于产品对风雨的该应灵敏度和工作的稳定性，通过传感器的优化选择，电路的合理设计，元件参数的精确设定，一系列的仔细调试，就可以大大提高厂品的性能，有了这些技术保障，相信有不错的市场前景。由于该厂品的设计成本比较低廉，功能也比较完善，能很好的满足大多数人的生活需要，加上良好的技术保障，市场前景广阔。专利申报情况□提出专利申报申报号申报日期年月日□已获专利权批准批准号批准日期年月日□未提出专利申请科研管理部门签章年月日

C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。

F．参赛作品打印处（一．）（图1）总电路图（二.）（图2）热线式风传感器如图2所示为热线式风速传感器，其原理是加热电阻线的能量损失正比于气体流速。该电路由主控快速自动平衡电桥、线性电路和供桥电路三部分组成。在无风时，调节电位器W1使桥路平衡，则VA=VB，桥路输出电压VE不变，加热电阻RW恒定加热时，其温度TW保持在设定的控制点上。风速加大时，加热电阻RW的温度降低，阻值减小，VB发生变化，桥路不平衡，A、B两点之间产生电位差，差压经差动放大器放大，经调整管调整，使RW的电流增大，直到RW的温度TW回到原来的控制点上，电桥重新平衡为止。此过程，桥路输出电压经线性处理电路处理后，输出反映风速变化的电压V01。这样，我们可以通过输出电压V01知道风速的大小，通过与电压比较器的连接可以设置风速大过设定值时电动机工作。线性电路可采用精密的对数和反对数放大电路构成。通过线性电路我们可以控制V01的大小，然后作为电压比较器的输入端电压和Vref作比较.（三.）（图3）电压比较器如图3所示电压比较器，输入端Vi和热线式风速传感器的输出端连接，输入电压Vi和参考电压VREF比较，当Vi大过VREF时，电压比较器输出高电平。在图2中，可以通过测试风速，然后再调整VREF的大小，通过按照人们的意愿自行设置临界风速，使风速大过临界值时，自动关闭门窗。电压比较器用LM339。VCC5V，VREF待测，电阻3到5千欧。。(四.)（图4）下雨报警电器如图4所示为下雨报警电路，如图所示，该报警器由湿敏传感器，延迟放大电路，输出报警电路及电源电路等组成。延迟放大电路由晶体管V1到V3，半导体二极管VD，充电电容器C1，电位器RP1和有关外围元器件组成。输出报警电路由集成电路IC，放大管V4，电阻R’和外围阻容元件组成。电源电路由电源开关S，电源GB和滤波电容器C3组成。接通电源开关S后，电源GB为整机各电路提供工作电压。无雨时，湿敏传感器两端的电阻值几乎无穷大，晶体管V1截止，V2导通，二极管VD和晶体管V3均截止，集成电路IC因触发端（TRI）始终为低电平而不工作，输出低电压。经过或门电路不作用。一旦下雨，湿敏传感器两端因水液导电而由高电阻状态变为低电阻状态，使V1正偏导通，V2截止，电源电压经RP对电容C1充电，当C1充电结束后（1到2分钟，这样可防止一些非下雨因素，如楼上不小心的流水），VD和V3相继导通，V3发射极输出的高电平使IC受触发而工作，从IC的输出端(O/P)输出电信号，该信号经V4放大后，再输出高电压，作用于或门电路。调节RP的电阻值，可改变报警电路动作的延迟时间，改变R3的电阻值，可改变输出电压的大小，即可适应或门电路的门限打压。元器件的选择：R1-R4均选用1/4W或1/8W碳膜电阻器。C1和C3均选用耐压值为6V以上的电解电容器；C2选用高频瓷介电容器。RP选用卧式微调电阻器或贴片式电位器。湿敏传感器采用20mm×20mm的敷铜板刻制。V1~V3均采用S9014或3DG6硅NPN型晶体管；V4采用S9013或C8050硅NPN型晶体管。VD采用1N4148硅开关二极管。（五.)（图5）或门电路如图5所示，为或门逻辑电路，输入端A、B分别与下雨报警电路输出端和电压比较器输出端连接，当有风大过设定值或有雨时，或门电路输出端输出电压，再通过功率放大电路带动发动机工作。（六.)1.上铜导轨；2右限位开关S2；3.电动机；4.下铜导轨；5.直流电源负极接线头；6.左限位开关S1；7.直流电源正极接线头；A（不动），B（可动）分别为窗户两扇。(图6)电动机工作电路如图6所示，为电动机工作电路，上边电路是用来控制下边窗上电动机的电路图，主要是要实现在有信号源的情况下（出现大风或下雨），窗能实现自动关闭，且关闭完成后电动机立即停止工作。当没有信号源输入情况下（没风没雨），窗就自动打开并最终停在最右端，以等待新的信号。下面是对左边的电路原理作分析：电路中主要有1个具有四套触点的继电器（欧姆龙制MY4），1个交流接触器，2个限位开关，12V直流电源，220V交流电源，电动机等。原来没有信号源输入时，由于窗处于窗框的最右边，S2处于断开状态，电路处于开路，电动机不工作。当有信号时直流继电器工作（通过功率放大电路可以控制直流继电器的工作状态），从而使交流接触器电路接通，线圈a、b两端有信号源输入时，线圈KM1工作，g、h两端的KM1闭合，MY4中的线圈KM工作，四组触点同时从左边打到右边，这时1、9；2、10分别接通，电动机实现正转工作，一直到达窗框的最左边，挡下S1，由于e、f两端的KM1处于断开，所以电路处于开路，电动机停止工作。当信号源没有后，g、h两端的KM1断开，MY4中的4套触点回到左边。7、11；8、12分别接通，由于S2已处于闭合状态，电路接通，电动机反向工作。直到窗运动到最右边挡下S2，断开电路。（七．）调试方法：①对于热线式风速传感器，先选定一个风速作为参考量，使风速传感器工作于该参考风速下（在风速为零的天气时，乘坐具有稳定计速的轿车，将传感器与前进方向成直角，使轿车保持参考风速的大小），测出此