CN103821744B - 一种音控窗式自然风风扇单元组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音控窗式自然风风扇单元组，包括风扇、空气加湿器、底座、支撑杆、折叶摆动机构、折叠机构和控制单元；折叶摆动机构包括外壳、折叶、旋转轴和齿轮，旋转轴与折叶固定连接，旋转轴的两端分别穿过外壳的两个相对的侧壁上的圆孔，各旋转轴的同一端均套有齿轮；水平方向上相邻的两个外壳之间设有折叠机构；空气加湿器安放在底座内，空气加湿器上方安装支撑杆，与布置在正中位置的外壳连接；控制单元包括电源模块、音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机。采用多个小型电风扇排列，产生平行风，同时利用折叶摆动控制风量及风向形成窗式自然风；折叶摆动幅度根据音乐节奏的强弱来控制，给人带来自然风的感觉。

Description

一种音控窗式自然风风扇单元组

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，具体是一种音控窗式自然风风扇单元组。

背景技术

目前市场上的风扇主要由风扇电动机、风扇扇叶、前后网罩、连接头及摆动机构、底座及开关控制机械等构成。通过开关控制风扇电动机的旋转来带动风扇扇叶的运动达到送风的效果。同时风扇扇叶可以通过摆动机构实现一定范围内的摆动送风，或者通过旋转方向叶改变送风方向。

市场上也已经有带加湿器的落地风扇，它由底座、支撑座、风扇头和加湿器组成，底座与支撑座为可拆卸连接；所述加湿器包括底壳、雾化头、水箱、喷嘴和加湿风扇；支撑座由前半壳和后半壳组成，后半壳由下半壳和上半壳组成，前半壳与下半壳组成存储腔、上端构成支座；加湿器在底座上，一导管将设置在风扇头上的喷嘴与加湿器连通。在家电中有两头的与加湿器配合的组合电风扇，但是它们都没有实现每个风扇的折叶多角度的摆动或移动，以扩大人体感受到的迎风面。

现有的电风扇有以下不足：1.现有的风扇都是单头或两头的形式，不能形成窗式的迎风面；2.现有的风扇吹出的风一般是风柱或风柱的扇形扫略形式的，没有折叶的不同角度摆动或移动，不能扩大迎风面；3.一定档位下风量大小是固定的，不能实现风量大小随音乐节拍的变化，没有自然风的感觉，长期接受这样的风不利于人体健康。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种音控窗式自然风风扇单元组。

本发明的技术方案如下：

一种音控窗式自然风风扇单元组，包括风扇、空气加湿器、底座、支撑杆、折叶摆动机构、折叠机构和控制单元；

所述风扇有1～50个，且各个风扇均匀布置；

所述折叶摆动机构包括外壳、折叶、旋转轴和齿轮，折叶、旋转轴、齿轮安装在外壳内，风扇安装在外壳内部，旋转轴与折叶固定连接，外壳侧壁开有若干圆孔，旋转轴的两端分别穿过外壳的两个相对的侧壁上的圆孔，各旋转轴的同一端均套有齿轮，齿轮位于折叶与外壳侧壁之间，且各齿轮以啮合的方式固定安装在外壳侧壁上；

水平方向上相邻的两个外壳之间设有使两侧风扇折叠到中间风扇位置的折叠机构；

所述底座为中空的盒状结构，空气加湿器安放在底座内，空气加湿器上方安装有用于输送水汽的中空的支撑杆，支撑杆穿过底座的上壁，且与布置在正中位置的外壳固定连接；

所述的控制单元包括电源模块、音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机；其中电源模块分别给音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机供电，音频转换模块的输出端连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接直流电机驱动电路的输入端，直流电机驱动电路的输出端连接直流电机的输入端，直流电机的输出轴连接齿轮。

所述风扇矩阵状或辐射状均匀布置。

所述风扇矩阵状均匀布置时的折叠机构，包括第一伸缩杆、第二伸缩杆和铰链，第一伸缩杆的一端通过固定块连接到布置在正中位置的风扇的外壳的侧壁，第一伸缩杆的另一端与第二伸缩杆的一端通过铰链连接，第二伸缩杆的另一端通过固定块连接到布置两侧位置的风扇的外壳的侧壁。

所述风扇辐射状均匀布置时的折叠机构，包括第三伸缩杆、小锥齿轮和大锥齿轮，第三伸缩杆的一端安装小锥齿轮，第三伸缩杆的另一端与风扇固定连接，第三伸缩杆及相应的小锥齿轮分层安装，且每层安装一个与该层的各个小锥齿轮啮合的大锥齿轮，大锥齿轮套在直流电机输出轴上。

所述的音控窗式自然风风扇单元组的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：将音频信号通过音乐播放器输出到音频转换模块；

步骤2：各风扇开始运动，同时音频文件经过AD转换模块输出至单片机；

步骤3：单片机对接收到的电压信号进行滤波、去噪处理，并产生控制直流电机正转和反转的信号，直流电机正转带动旋转轴的顺时针转动，直流电机反转带动旋转轴逆时针转动；

步骤4：步骤4：单片机根据音频文件的强度和频率产生不同的控制电压输出信号传输至直流电机驱动电路，驱动直流电机按音乐频率的变化运动，从而使折叶按照音乐频率多角度的摆动，以扩大人体感受到的迎风面，达到风量具有自然风韵律的特征；

步骤5：通过空气加湿器向各个风扇前端输送水汽；

步骤6：当风扇停止运转时，水平方向上相邻的两侧风扇通过折叠机构折叠到中间风扇位置。

有益效果：

采用多个小型电风扇排列，产生平行风，同时利用折叶摆动或移动控制风量及风向形成窗式自然风；折叶摆动的幅度可以根据音乐节奏的强弱来控制，可以避免人处于单一风量下产生的不适，又可以给人带来一种自然风的感觉；采用空气加湿器，不仅可以净化空气，而且可以通过水分的蒸发来降低温度；具有折叠机构，使用时打开，不用时折叠，方便运输；价格合理，面向市场。

附图说明

图1是本发明的实施例1的音控窗式自然风风扇单元组结构示意图；

图2是本发明的实施例1的折叶摆动机构结构示意图；

图3是本发明的实施例1的折叠机构结构示意图；

图4是本发明的实施例1的控制单元结构框图；

图5是本发明的实施例1的音控窗式自然风风扇单元组的控制方法流程图；

图6是本发明的实施例2的音控窗式自然风风扇单元组结构示意图；

图7是本发明的实施例2的未安装折叶摆动机构的音控窗式自然风风扇单元组结构示意图；

图8是本发明的实施例2的折叠机构结构示意图；

图9是本发明的实施例的微型音控窗式自然风风扇单元组结构示意图；

图10是本发明的实施例的小型音控窗式自然风风扇单元组结构示意图；

图11是本发明的实施例的微型/小型音控窗式自然风风扇单元组的正面折叶示意图；

其中，1-底座，2-空气加湿器，3-支撑杆，4-控制单元，5-折叶，6-折叠机构，7-外壳，8-风扇，9-齿轮，10-折叶，11-旋转轴，12-圆孔，13-第一伸缩杆，14-铰链，15-固定块，16-第二伸缩杆，17-第三伸缩杆，18-小锥齿轮，19-大锥齿轮，20-直流电机，21-直流电机输出轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细说明。

实施例1

如图1所示，一种音控窗式自然风风扇单元组，包括风扇8、空气加湿器2、底座1、支撑杆3、折叶摆动机构、折叠机构6和控制单元4；

本实施例中，风扇共有9个，呈3×3排列，各个风扇8矩阵状均匀布置；中间一列为固定风扇，左右两列可以折叠以便运输和存放；

如图2所示，折叶摆动机构包括外壳7、折叶5、旋转轴11和齿轮9，折叶10、旋转轴11、齿轮9安装在外壳7内，外壳7为长方体中空结构，风扇8安装在外壳7内部，旋转轴11与折叶10固定连接，外壳7侧壁开有若干圆孔12，旋转轴11的两端分别穿过外壳7的两个相对的侧壁上的圆孔12，各旋转轴11的同一端均套有齿轮9，齿轮9位于折叶5与外壳7侧壁之间，且各齿轮9以啮合的方式固定安装在外壳7侧壁上，折叶10通过齿轮9实现上下左右摆动，相邻两个齿轮9采用外啮合方式，这样相邻的折叶5就可以朝着不同的方向旋转摆动。

底座1为中空的盒状结构，空气加湿器2安放在底座1内，空气加湿器2上方安装有两个用于输送水汽的中空的支撑杆3，支撑杆3穿过底座1的上壁，且与布置在正中位置的外壳7固定连接。空气加湿器2产生的水汽沿着支撑杆3内部输送到风扇8前方，一部分水汽冷凝后通过支撑杆3又回流到空气加湿器2中。

水平方向上相邻的两个外壳7之间设有使两侧风扇折叠到中间风扇位置的折叠机构6；

如图3所示，折叠机构6包括第一伸缩杆14、第二伸缩杆17和铰链15，第一伸缩杆14的一端通过固定块16连接到布置在正中位置的风扇的外壳7的侧壁，第一伸缩杆14的另一端与第二伸缩杆17的一端通过铰链15连接，第二伸缩杆17的另一端通过另一固定块连接到布置两侧位置的风扇8的外壳7的侧壁。折叠机构6分别位于中间固定风扇的两侧，可以进行180°折叠。两侧的风扇8通过折叠机构6与中间固定的风扇8连接在一起，当风扇8需要折叠时，可分别将与每个风扇8相连的两个铰链15旋转90度，将两侧的风扇8折叠到与中间固定风扇对应的位置，这样可以大大节省存储的空间。

如图4所示，控制单元包括电源模块、音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机；其中电源模块分别给音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机供电，音频转换模块的输出端连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接直流电机驱动电路的输入端，直流电机驱动电路的输出端连接直流电机的输入端，直流电机的输出轴连接齿轮。本实施例中的直流电机共有9个，每一个直流电机控制相应的一个风扇外部的折叶摆动机构。

音频转换模块设置有连接MP3的接口，将音频与控制单元相连接，控制单元的输出通过直流电机驱动电路来驱动直流电机。

电源模块为控制单元内的所有组件供电，其中为音频转换模块提供12VAC和15VAC的电压，为直流电机驱动电路提供12V的直流电压和5V的直流电压，为单片机提供5V的直流电压。单片机根据采集到的控制信号输出直流电机的控制信号。

音频转换模块的型号为AUDIO2.0，AD转换模块的型号为ADC0809，单片机的型号为89S51(或者89C51、89S52)；电源模块的交流电源端12VAC和15VAC分别连接AUDIO2.0的交流电源端12VAC和15VAC，电源模块的直流电源端0-5VDC连接ADC0809的直流电源端VIN+；直流电机驱动电路中主要采用L298N驱动芯片，它可承受12V2A的电源，可同时驱动两个直流电机工作。

音频转换模块将输入的音频电压转换成0～5V直流电压，单片机利用AD转换模块将模拟电压信号转换成数字信号。在单片机内部，根据采集信号的大小分成相应的阶段来调节输出方波的占空比，再将此不同占空比的方波输入到直流电机驱动模块的内部，以与音频电压相对应的转速运转，从而实现音频控制折叶运动的功能。由于多头的风扇布置成窗式的形式，配合每个风扇处的折叶运动，就可以实现吹出的风为窗式的自然风。

该音控窗式自然风风扇单元组的控制方法，如图5所示，包括以下步骤：

步骤1：将音频信号通过音乐播放器输出到音频转换模块；

步骤2：各风扇开始运动，同时音频文件经过AD转换模块输出至单片机；

步骤3：单片机对接收到的电压信号进行滤波、去噪处理，并产生控制直流电机正转和反转的信号，直流电机正转带动旋转轴的顺时针转动，直流电机反转带动旋转轴逆时针转动；

步骤4：步骤4：单片机根据音频文件的强度和频率产生不同的控制电压输出信号传输至直流电机驱动电路，驱动直流电机按音乐频率的变化运动，从而使折叶按照音乐频率多角度的摆动，以扩大人体感受到的迎风面，达到风量具有自然风韵律的特征；

步骤5：通过空气加湿器向各个风扇前端输送水汽；

步骤6：当风扇停止运转时，水平方向上相邻的两侧风扇通过折叠机构折叠到中间风扇位置。

实施例2

本实施例的音控窗式自然风风扇单元组结构如图6所示，包括风扇、空气加湿器2、底座1、支撑杆3、折叶摆动机构、折叠机构6和控制单元；

该音控窗式自然风风扇单元组未安装折叶摆动机构时的结构如图7所示，风扇8共有7个，呈辐射状均匀布置，中间一个为固定风扇，其周围风扇可以折叠以便运输和存放；

本实施例的折叶摆动机构与实施例1的结构原理相同，如图3所示，折叶摆动机构包括外壳7、折叶5、旋转轴11和齿轮9，折叶5、旋转轴11、齿轮9安装在外壳7内，本实施例的外壳7为圆柱形中空结构，风扇8安装在外壳7内部，旋转轴11与折叶10固定连接，外壳7侧壁开有若干圆孔12，旋转轴11的两端分别穿过外壳7的两个相对的侧壁上的圆孔12，各旋转轴11的同一端均套有齿轮9，齿轮9位于折叶5与外壳7侧壁之间，且各齿轮9以啮合的方式固定安装在外壳7侧壁上，折叶10通过齿轮9实现上下左右摆动，相邻两个齿轮9采用外啮合方式，这样相邻的折叶5就可以朝着不同的方向旋转摆动。

如图6或图7所示，底座1为中空的盒状结构，空气加湿器2安放在底座1内，空气加湿器2上方安装有一个用于输送水汽的中空的支撑杆3，支撑杆3穿过底座1的上壁，且与布置在正中位置的外壳7固定连接。空气加湿器2产生的水汽沿着支撑杆3内部输送到风扇8前方，一部分水汽冷凝后通过支撑杆3又回流到空气加湿器2中。

本实施例的控制单元与实施例1相同，如图4所示，控制单元包括电源模块、音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机；其中电源模块分别给音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机供电，音频转换模块的输出端连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接直流电机驱动电路的输入端，直流电机驱动电路的输出端连接直流电机的输入端，直流电机的输出轴连接齿轮。本实施例中的直流电机20只有1个，直流电机输出轴同时控制各个风扇的折叠机构。

水平方向上相邻的两个外壳7之间设有使两侧风扇折叠到中间风扇位置的折叠机构6；

如图8所示，折叠机构6包括第三伸缩杆17、小锥齿轮18和大锥齿轮19，第三伸缩杆17的一端安装小锥齿轮18，第三伸缩杆17的另一端与风扇8固定连接，由于风扇8辐射状的均匀布置，需要将风扇8所连接的第三伸缩杆17及相应的小锥齿轮18分层安装，且每层安装一个与该层的各个小锥齿轮18啮合的大锥齿轮19，每一层的小锥齿轮18绕着大锥齿轮19滚动，大锥齿轮19套在直流电机输出轴21上。

通过第三伸缩杆17带动其端部的风扇8旋转运动；当风扇需要折叠时，可以通过将与第三伸缩杆17相连的小锥齿轮18锥齿轮沿着与其啮合的大锥齿轮19旋转，使风扇折叠到与中间固定风扇对应的位置，然后再通过可以伸缩的第三伸缩杆17的长度调节，将风扇折叠到合适的位置，从而使折叠后的风扇形成柱状的形式，这样可以大大节省存储的空间。

音频转换模块设置有连接MP3的接口，将音频与控制单元相连接，控制单元的输出通过直流电机驱动电路来驱动直流电机。

电源模块为控制单元内的所有组件供电，其中为音频转换模块提供12VAC和15VAC的电压，为直流电机驱动电路提供12V的直流电压和5V的直流电压，为单片机提供5V的直流电压。单片机根据采集到的控制信号输出直流电机的控制信号。

音频转换模块的型号为AUDIO2.0，AD转换模块的型号为ADC0809，单片机的型号为89C51；电源模块的交流电源端12VAC和15VAC分别连接AUDIO2.0的交流电源端12VAC和15VAC，电源模块的直流电源端0-5VDC连接ADC0809的直流电源端VIN+；直流电机驱动电路中主要采用L298N驱动芯片，它可承受12V2A的电源，可同时驱动两个直流电机工作。

音频转换模块将输入的音频电压转换成0～5V直流电压，单片机利用AD转换模块将模拟电压信号转换成数字信号。在单片机内部，根据采集信号的大小分成相应的阶段来调节输出方波的占空比，再将此不同占空比的方波输入到直流电机驱动模块的内部，以与音频电压相对应的转速运转，从而实现音频控制折叶运动的功能。由于多头的风扇布置成窗式的形式，配合每个风扇处的折叶运动，就可以实现吹出的风为窗式的自然风。

该音控窗式自然风风扇单元组的控制方法与实施例1相同。

在实际应用中，本发明的音控窗式自然风风扇单元组可以制成无折叠机构的微型音控窗式自然风风扇单元组或小型音控窗式自然风风扇单元组。如图9或图10所示，包括风扇8、空气加湿器2、底座1、支撑杆3、折叶摆动机构和控制单元4，与实施例1和实施例2的不同在于，没有折叠机构。如图8所示的微型音控窗式自然风风扇单元组中，风扇8只有一个，可以依据用户的需求自由旋转到一定角度。如图9所示的小型音控窗式自然风风扇单元组中，风扇8有三个，它们的折叶摆动机构如图11所示。

Claims (2)

1.一种音控窗式自然风风扇单元组，包括风扇、空气加湿器、底座、支撑杆、折叶摆动机构、折叠机构和控制单元；

所述风扇有1~50个，且各个风扇均匀布置；

所述折叶摆动机构包括外壳、折叶、旋转轴和齿轮，折叶、旋转轴、齿轮安装在外壳内，风扇安装在外壳内部，旋转轴与折叶固定连接，外壳侧壁开有若干圆孔，旋转轴的两端分别穿过外壳的两个相对的侧壁上的圆孔，各旋转轴的同一端均套有齿轮，齿轮位于折叶与外壳侧壁之间，且各齿轮以啮合的方式固定安装在外壳侧壁上；

水平方向上相邻的两个外壳之间设有使两侧风扇折叠到中间风扇位置的折叠机构；

所述底座为中空的盒状结构，空气加湿器安放在底座内，空气加湿器上方安装有用于输送水汽的中空的支撑杆，支撑杆穿过底座的上壁，且与布置在正中位置的外壳固定连接；

所述的控制单元包括电源模块、音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机；其中电源模块分别给音频转换模块、AD转换模块、单片机、直流电机驱动电路和直流电机供电，音频转换模块的输出端连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接直流电机驱动电路的输入端，直流电机驱动电路的输出端连接直流电机的输入端，直流电机的输出轴连接齿轮；

所述风扇矩阵状或辐射状均匀布置；

其特征在于：

所述风扇矩阵状均匀布置时的折叠机构，包括第一伸缩杆、第二伸缩杆和铰链，第一伸缩杆的一端通过固定块连接到布置在正中位置的外壳的侧壁，第一伸缩杆的另一端与第二伸缩杆的一端通过铰链连接，第二伸缩杆的另一端通过固定块连接到布置在两侧位置的外壳的侧壁；

所述风扇辐射状均匀布置时的折叠机构，包括第三伸缩杆、小锥齿轮和大锥齿轮，第三伸缩杆的一端安装小锥齿轮，第三伸缩杆的另一端与风扇固定连接，第三伸缩杆及相应的小锥齿轮分层安装，且每层安装一个与该层的各个小锥齿轮啮合的大锥齿轮，大锥齿轮套在直流电机输出轴上。

2.权利要求1所述的音控窗式自然风风扇单元组的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将音频信号输出到音频转换模块；

步骤2：各风扇开始运动，同时音频文件经过AD转换模块输出至单片机；

步骤3：单片机对接收到的电压信号进行滤波、去噪处理，并产生控制直流电机正转和反转的信号，直流电机正转带动旋转轴的顺时针转动，直流电机反转带动旋转轴逆时针转动；

步骤4：单片机根据音频文件的强度和频率产生不同的控制电压输出信号传输至直流电机驱动电路，驱动直流电机按音乐频率的变化运动，从而使折叶按照音乐频率多角度的摆动，以扩大人体感受到的迎风面，达到风量具有自然风韵律的特征；

步骤5：通过空气加湿器向各个风扇前端输送水汽；

步骤6：当风扇停止运转时，水平方向上相邻的两侧风扇通过折叠机构折叠到中间风扇位置。