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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；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。本設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、太阳能自动追踪系统、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；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]. 蔡睿妍. 电子设计工程. 2012（16）.
[4] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展[M].北京：电子工业出版社， 2009.
[5] 徐科军.传感器与检测技术[M].北京：电子工业出版社， 2007.
关键词： 旋转晾衣架；Arduino平台；传感器；绿色能源；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。本設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、太阳能自动追踪系统、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；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]. 蔡睿妍. 电子设计工程. 2012（16）.
[4] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展[M].北京：电子工业出版社， 2009.
[5] 徐科军.传感器与检测技术[M].北京：电子工业出版社， 2007.