智能晾衣架设计

莫记鹏；张晋轩；李钰

（广西大学行健文理学院，南宁530005）

0 引言

目前就市场上种类繁多的智能晾衣架而言，其主要表现在所具有的功能、外观设计和使用的场所的差异。现在的晾衣架多是在传统固定式晾衣架的基础上进行了改进，变成了手动伸缩式的模式，但是对于日常家居生活的必需品，晾衣架仅仅只是具有这样的功能远远不够。尤其是当前我们处于智能化科技的时代，更应该利用好这样的科技优势方便我们的生活，使得晾衣架所能实现的功能更加全面。为此，设计一款集温湿度检测、雨滴感应以及光照感应识别等功能于一体的全自动智能晾衣架。让人感受到智能化在日常生活方式中带来的便利，从而有一种舒适的居家新体验，有很强的推广价值，未来具有良好的市场前景。

1 智能晾衣架主体部分设计

智能晾衣架通过DHT11 数字温湿度感应器、水滴传感器、热光感应器等传感器来监测实时环境温湿度，判断室外天气情况从而向控制中端传输数据。控制中端再经过预设的参数与接收到的参数进行数据的判别处理，输出相关的动作指令给电机模块，使其做出相应的动作，进而实现智能晾衣架的伸出与收缩，达到晾衣架晴雨自动控制的效果。

1.1 传感器设置

1.1.1 温湿度传感器部分

本设计在监测周围环境温度时采用DHT11 温湿度传感器，该传感器应用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8 位单片机相互连接。DHT11传感器的供电电压为3.3～5V。其测量湿度范围为20～95%RH，测量的精度是±5%RH。传感器在与电源接通之后，刚开始会出现一种传感器内部波动不稳定的状态，而要越过不稳定的状态需要等待1.5s 左右的缓冲时间，在缓冲时间段内控制系统是不需要对其发送任何的动作指令，直至传感器自动恢复稳定状态。DHT11 采用单线制串行接口，为4 针单排引脚封装，引脚说明如表1 所示。

表1 DHT11 数字温湿度传感器引脚说明

1.1.2 水滴传感器部分

本设计鉴别当前环境是否下雨采用了水滴传感器，当水滴传感器检测到室外有雨滴落时，能传输数据控制晾衣架迅速将衣物收回。水滴传感器是通过具有一系列的暴露的平行导线线迹测量其水滴/水量的大小而判断水位。其工作的电压为DC3～5V，工作的电流为20mA 以下，工作温度为10～30℃，工作湿度为10～90%无凝结。它是一种模拟类型的传感器，能够轻松地完成水滴/水量到模拟信号的转换，输出的模拟值可以直接被读取，达到水滴报警的效果。在晾衣架整体设计中，我们采取放置多个传感器的方式，争取采集样本准确有效，能有效解决晾衣架误动。水滴传感器的原理如图1 所示。

图1 水滴传感器原理图

图2 智能衣架运行流程图

1.2 智能晾衣架工作原理

当天气有雨时，天上的雨滴掉落在雨滴传感器上，此时触发雨滴传感器，触发信号通过WiFi 通信模块将信号传输到控制中端，控制中端接收到雨滴传感器的信号后便发出动作指令，控制电机正转，晾衣架自动收回且帘子降下将衣物四周环绕遮挡雨滴；当天气晴朗时，太阳光照射到热光传感器上，此时触发热光传感器，触发信号通过WiFi 通信模块传输到控制中端，控制中端接收到传感器的信号后便发出动作指令，控制电机反转，晾衣架自动伸出且帘子打开使衣物暴露太阳光之下晾晒。

智能晾衣架的运行流程方框图如图2 所示。

1.3 智能晾衣架通信方式

系统中的传感器与控制中端之间靠nRF24L01 芯片进行通信，在检测完信号后的各个传感器模块的信号由nRF24L01 芯片来发送给控制中端，其发送的频段为2.4G。控制中端与手机端APP 端控制是通过WiFi 进行互联。互联之后，各个传感器所发送的数据会传输到控制中端上，经控制中端数据的处理转化后，当前晾衣架的状态会显示于触控屏幕中，此时状态显示信息和手机APP 上的可以实现同步。

1.4 智能晾衣架状态显示部分

智能晾衣架工作时的一些状态及监测的数据都会显示在一个装有2.4 寸触控屏幕的控制中端上，屏幕上会有温度、湿度、有无雨水的监测数据显示以及晾衣架的开关状态的显示，当显示屏上的雨水处有绿色的“无”字样，则“晾衣架”字样也为绿色，限位开关键为白色，此时电机反转，晾衣架伸出；反之，当显示屏上的雨水处有红色的“有”字样，则“晾衣架”字样以及下方的限位开关键也为红色，此时电机正转，晾衣架缩回。

1.5 智能晾衣架控制端部分

系统的控制方式有控制中端控制和手机APP端控制两种。其中，控制中端上装有触摸屏幕，方便实用，简单便捷。控制端部分放置在家中，方便手动操作晾衣架。当天气发生突变的情况下，老人或者小孩独自在家时能自动控制将外面晾晒的衣物收起。另外晾衣架还能通过手机APP 端进行远程控制，手机APP 控制更加灵活，使用更为方便。家中无人，出门在外也能随时随地掌控家中的晾衣架。

2 适用场所

智能晾衣架是一款专为优化居家生活方式而设计的一款家居产品，主要放置在家中的阳台等这样方便晾晒衣服的露天地点，避免人们出门在外，家中所晾晒的衣物不会因下雨而被淋湿，不会因为太阳光照强烈而被一直暴晒。

3 结束语

智能晾衣架是利用了物联网技术设计制作的。在进行设计之前，对所需要的传感器等一些硬件进行不断地挑选，寻找最适合的元器件，进行实现功能程序的研究和编写，并对编写好的程序进行不断地测试和修改。在后期，完成了主要控制部分的设计和制作后，便对整个晾衣架进行其他组成部分的安装和调试，最后制作出智能晾衣架的实物成品。该智能晾衣架操作上非常简单、实用，功能齐全，是一款值得推广的人工智能化家居产品。