本作品将横流风扇装置于窗户上，利用气旋加速之原理带动窗户内外空气之流动以产生气流，并透过机构控制下方所吹出的风之流向。机构上方四组感测器，分别为温度、灰尘、雨滴与风速感测器，依这些感测器之数据决定是否需将窗户关闭及所需要的气流方向，使室内环境达到最舒适的温度与品质，减少不必要的空调能源消耗。本装置还能以G.hn晶片模组连接网路后与手机沟通，使用者透过手机应用程式可观看目前窗户与环境状态，亦可​​依使用者喜好手动设定气流方向与窗户的开闭状态。

现在天气温差变化大[1]，室内温度调节不易。为使室内温度控制适宜，保持空气流通，一般做法是将窗户打开通风。但是窗户开启后若进出的风量有限，进一步的做法就是在窗户上加装抽风机。但传统抽风机不仅挡住视线不美观，同时控制开关及抽风的方向也相当不便。

本作品利用气旋加速[2]之原理，制造出强劲的气流，加速通风的效果以求室内达到最舒适的温度。这样不仅达到通风的效果，亦可欣赏窗外的风景。若气温实在太高，使用者选择开启冷气时，本作品也会自动将窗户关闭，达到整个流程的顺畅性。本作品以盛群微控制器HT66FU50做为控制核心，首先读取室内外两侧的温度感测模组之数值，再以所量测的数值作为判别所需气流方向的依据，以达到室内最舒适的环境温度。

另外，盛群微控制器也会侦测冷气开关状态，当冷气机被开启时，便会自动将窗户关上，避免冷气流失，达到节能的目的。而本作品透由G.hn晶片模组连结电力线网路，再以路由器与手机沟通，使用者可依自己喜好设定气流方向及窗户开关状态。

工作原理

下图为本作品的系统架构图，主要以盛群晶片HT66FU50为核心，控制底部马达机构及开关窗户机构。与使用者沟通方面则是透过G.hn晶片模组连结电力线网路。

图一 : 系统架构图

系统流程图

下图为本作品的系统流程图，可比对室内外温度后决定所需气流之方向，最后达到舒适的室内温度。且侦测冷气开关状态来决定是否需要将窗户关上。而使用者也可依自己喜好来做设定。

图二 : 系统流程图

窗户自动化开关功能

当冷气开启时窗户自动关闭

当室内冷气开启时，系统会侦测到冷气已启动，并连动窗户，使窗户关上。

户外下雨时窗户自动关闭

当雨滴感测器的感应板侦测到有水滴时，系统将判断为下雨，并连动窗户，使窗户关上。

室外灰尘过高时窗户自动关闭

当灰尘感测器感测到，室外的灰尘量到达我们所设定的值，系统将会连动窗户，使窗户关上。

控制风向功能

当室外温度低于室内时，风向往内吹

当系统侦测到室内比室外闷热时，风扇会开启，将室外​​的风吹进室内，达到内外温度一致。

图三 : 调节温度示意图

下图为本作品的机构控制图，主要以伺服马达拉动内框，带动气流往不同方向吹出，内框向左靠则气流向同方向吹出；反之则相反。

图四 : 机构控制图

行动装置通讯与G.hn传输

下图为本系统之G..hn运作流程。首先盛群晶片模组(HT66FU50)先透过TCP/IP网路转换器(PM-S2E-S01TR25)将UART讯号转换为TCP/IP通讯格式，接着再透过晶片端之G.hn模组传送至无线AP端之G.hn模组，最后将手机连上此无线AP，即可以TCP/IP通讯协定与盛群晶片传输数据。

图五 : G.hn运作流程图

本作品开发之手机APP，提供使用者观看目前窗户状态及手动控制之功能，让使用者不需自行前往指定窗户即可控制窗户之开闭，以及可依自己喜好来控制气流方向。手机硬体需求只需有WiFi功能，并且连线到指定的无线路由器即可与盛群晶片连结，再透过使用者介面来观看控制窗户状态与气流方向。

图六 : 手机APP用户接口

作品结构

微控制器

盛群微控制器HT66FU50将量测到的感测器数据经过A/D转换后，判别目前需要的气流方向及窗户状态，且控制风扇转动。最后再透过G.hn模组与手机沟通。

温度感测模组

本作品使用同为电阻式的热敏电阻与湿度元件达成温湿度侦测。热敏电阻藉由不同的参杂氧化金属与半导体材料，对不同温度有不同电阻变化。而电阻湿度感测是在感湿高分子膜上下各蒸镀上齿状电极，当湿度改变时，高分子膜吸收水分，使水分改变电极进而使电阻改变。将这类比讯号传至盛群晶片HT66FU50，再透过数位类比转换后的数值做判断，决定所需气流之方向。

灰尘感测器

光学灰尘感测器（GP2Y1010AU0F）在检测非常细的颗粒，如香烟烟雾，是特别有效的，并且是常用的空气净化器系统。

该装置中，一个红外发光二极体和光电电晶体，对角布置成允许其检测到在空气中的灰尘反射光。

该传感器具有极低的电流消耗（最大20mA，11毫安培典型的），可以搭载高达7VDC的感测器。输出的是一个类比电压正比于所测得的粉尘浓度，敏感性为0.5V/0.1mg/m3。

雨滴感测器

本感测器为TTL电位输出，TTL输出有效信号为低电位​​，驱动能力100mA左右，可直接驱动继电器，蜂鸣器，小风扇...等等。

接上5V电源电源灯​​亮，感应板上没有水滴时，DO输出为高电位，开关指示灯灭；当感应板上有水滴时，DO输出为低电位，开关指示灯亮，刷掉上面的水滴，又会恢复到，输出高电位状态。

雨滴感测器可以使用在智慧农场、环境检测...等应用。

风速计

风速计可以量测目前空气的流量大小，若是量测到室外的自然风速流量足够，盛群晶片会将窗户打开，透过自然风来调节室内温度。

横流风扇

装置于机构底部，并且透过盛群晶片控制风扇的旋转与停止，再由机构控制风向。

马达与螺杆

装置于窗户上，透过盛群晶片控制马达转向，再由螺杆推动窗户，来达成窗户的开启或关闭。

微动开关

装置于窗户上，用来感测窗户目前状态是开启或关闭，再将状态输入于盛群晶片之IO脚，若窗户已关紧或开毕则不再驱动马达。

G.hn晶片模组

作为连接电力线网路的设备，可将从手机传输至路由器的讯号，透过电力线网路传至盛群晶片HT66FU50。

将本系统连结电力线网路，只需要将电源插上插座，便可与另一端的G.hn晶片模组沟通，而另一端的G.hn晶片模组可连结路由器，如此一来手机便可连上路由器，传输讯号给本系统，可以自行设定所需的气流方向或是窗户开闭状态。

测试方法

硬体系统安装

本作品共有六处需要安装连结，分别是电源供应器、直流马达、G.hn模组、感测器、微动开关以及伺服马达，均连接完成后，电源供应器插上插座即可供电使用。

图七 : 硬件安装图

开启APP

硬体安装完成后，即可开启本队伍开发之APP来观看目前窗户状态及手动喜好设定。

图八 : APP接口说明图

开启冷气

按下下方之【开启冷气】按钮来模拟冷气开启之状态，随后窗户自动关上。

侦测下雨

当雨滴感测器侦测到下雨时，窗户也会自动关上，模拟方法为将湿纸巾碰触于雨滴感测器上。

悬浮粒子过多

当灰尘感测器侦测室外悬浮粒子过多时，窗户也会自动关上，测试方法为将物品插入灰尘感测器之中，模拟巨大悬浮物之状态。

室外自然风

当风速计侦测到室外的风速很强时，会将窗户打开，自然送风，不必再开启风扇，节省能源，测试方法为将风扇置于风速计之前，风速计便会感测到风的流量，如图所示。

图九 : 风速流量大示意图

室外温度较室内低

当温度感测器感测到室外的温度低于室内时，会将窗户打开，并且向内送风，调节室内温度，达到舒适的环境，测试方法为用手将温度感测器握住，使温度感测器量测到较室温高的体温，如图所示。

图十 : 室内温度过高示意图

手动喜好设定

使用者只需按下按钮，便可以依自己喜好来决定气流风向以及窗户是否要关闭。

(本文作者陈志勇为树德科技大学电脑与通讯系教授,简敬儒、林子涵、杜子麟、于铭峻为树德科技大学电脑与通讯系研究生)

参考文献

[1] http://www.cwb.gov.tw/V7/climate/climate_info/backgrounds/backgrounds_2.html，交通部中央气象局-全球暖化与气候变迁

[2] http://technews.tw/2014/08/09/air-multiplier/科技新报-无叶风扇原理图解