CN104912831B - 一种基于单片机控制的自动调温电风扇 - Google Patents
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Abstract
一种基于单片机控制的自动调温电风扇，该电风扇包括支撑系统、自动控制模块、制冷装置；电风扇底座作为整体结构的支撑；控制面板的正面设置有液晶显示器，控制面板的背面设置有温度传感器、热释电红外传感器；制冷装置设置在电风扇叶片的背部；涡流管与压缩机的压缩空气出气口相连；进气口设置在压缩机的进口端处；压缩机由风扇电动机驱动；温度传感器、热释电红外线传感器、步进电机通过步进电机驱动芯片与单片机连接；步进电机驱动芯片与控制面板集成在一起，步进电机驱动芯片对步进电机进行控制。当室内温度降低时能自动的降低风速甚至关闭风扇，不仅更加人性化而且节约能耗，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种智能控制系统，属于智能控制领域，特别是一种用于夏天日常生活中的一种电风扇智能控制系统。
背景技术
在我国，大部分农村地区普遍使用电风扇作为夏天降温防暑设备。夏秋季节白天温度高，电风扇应置于高速档，大风量才使人感到凉爽；到了夜里，气温降低，当人们入睡后，应该逐步减小风速，以免使人受凉感冒。虽然电风扇都有手动调节档位的功能，但必须要人手动切换档速，睡着了就没办法了。目前市场上的家用电风扇是通过加快空气流动来达到降温的效果，但是，这种传统的电风扇风力大小不能根据环境温度的变化自动调节，并且难以快速降温。
专利CN103835976A，公开了一种基于单片机的智能风扇控制系统，该专利介绍了基于单片机控制的智能风扇控制系统，然而，该系统并未涉及电风扇的降低送风温度功能。因此，适时适当涉及一种基于单片机控制风速、降低体感温度、提升风扇送风舒适度的结构装置非常有必要。
专利CN201410399102公开了一种可根据环境温度自动调节风扇转速的控制方法，该控制方法的步骤为在目标系统的各个散热点、系统进风口和系统出风口设置温度感应器，通过温度采集模块采集目标系统散热点的温度、系统进风口的温度以及系统出风口的温度，并将上述温度参数输送给风扇转速计算模块，风扇转速计算模块根据各个散热点的温度以及散热曲线计算出对应位置风扇的基础转速，再以采集到的系统进风口的温度为偏移量，降低或提高风扇转速，生成风扇转速控制命令，发送给风扇模块并控制各个风扇的转速。本发明和现有技术相比，使整个散热系统以更低的功耗运行，同时降低了系统噪声。能减少散热系统的能源损耗，也能起到更好的噪声控制效果。该控制方法仅涉及如何运用传感器监测环境温度，通过信号的反馈调节送风速度，并未涉及如何降低送风温度、提升风扇送风舒适度的功能。
专利CN201110270997公开了一种智能风扇，该智能风扇包括底座和风扇主体，在底座的侧面安装有温度传感器和光传感器，底座的内部有微处理器、控制器和电源，温度传感器和光传感器同时与微处理器连接，微处理器与控制器连接，电源与微处理器连接。所述的底座底面固定有吸盘。该智能风扇可以根据周围环境的变化，自动开闭风扇，提高人们生活的舒适度，给人们的生活带来便利，而且达到节能减排的效果。该装置仅涉及如何运用传感器监测环境温度，通过微处理器、控制器控制送风速度，并未涉及如何降低送风温度、提升风扇送风舒适度的功能。
发明内容
本发明的目的在于针对上述传统的电风扇风力大小不能根据环境温度的变化自动调节以及不能产生低温气流的问题。当房间里没有人时能自动的关闭电风扇；当室内温度降低时能自动的降低风速甚至关闭风扇，不仅更加人性化而且节约能耗；其次，涡流管可以高效的产生低温气体，用作冷却降温，快速降低室内温度，制冷效果显著。还具有灵活机动性好、实用性强、推广应用价值高等特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于单片机控制的自动调温电风扇，该电风扇包括支撑系统、自动控制模块、制冷装置；其中，支撑系统包括电风扇底座(1)、控制面板(2)、液晶显示屏(3)、电风扇叶片(4)、电风扇外壳罩(5)、支架(6)；
自动控制模块包括温度传感器(7)、热释电红外线传感器(8)、单片机(14)、步进电机(15)、步进电机驱动芯片(16)、上拉电阻(17)、反相器(18)；
制冷装置包括进气口(9)、冷气输出管(10)、压缩机(11)、风扇电动机(12)、涡流管(13)；
电风扇底座(1)作为整体结构的支撑，电风扇底座(1)与控制面板(2)连接；控制面板(2)的正面设置有液晶显示器(3)，控制面板(2)的背面设置有温度传感器(7)、热释电红外传感器(8)；控制面板(2)与电风扇叶片(4)通过支架(6)连接；电风扇叶片(4)的外表面安装有电风扇外壳罩(5)；
制冷装置设置在电风扇叶片(4)的背部；涡流管(13)与压缩机(11)的压缩空气出气口相连；进气口(9)设置在压缩机(11)的进口端处；压缩机(11)由风扇电动机(12)驱动；温度传感器(7)、热释电红外线传感器(8)、步进电机(15)通过步进电机驱动芯片(16)与单片机(14)连接；步进电机(15)的输出花键轴与涡流管(13)的热端阀口连接，单片机(14)设置在控制面板(2)内部；步进电机驱动芯片(16)与控制面板(2)集成在一起，步进电机驱动芯片(16)对步进电机(15)进行控制。
本发明的有益效果是：由于本发明采用了温度传感器检测环境温度的变化，热释电红外线传感器感知人是否存在，检测信号输入基于单片机的自动控制模块，单片机控制中心通过提取热释电红外线传感器感应到的人体红外线信息和温度传感器得到的温度以及内部定时器设定时间长短，来控制电风扇的开关及转速的变化。当室内温度降低时能自动的降低风速甚至关闭风扇，不仅更加人性化而且节约能耗；其次，涡流管可以高效的产生低温气体，用作冷却降温，快速降低室内温度，制冷效果显著，实用性强，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为总体结构的主视图。
图2为总体结构的侧视图。
图3为制冷部分的结构主视图。
图4为制冷部分的结构俯视图。
图5为制冷部分的结构左视图。
图6为制冷部分的控制电路图。
图中：1、电风扇底座，2、控制面板，3、液晶显示屏，4、电风扇叶片，5、电风扇外壳罩，6、支架，7、温度传感器，8、热释电红外线传感器，9、进气口，10、冷气输出管，11、压缩机，12、风扇电动机，13、涡流管，14、单片机、15、步进电机，16、步进电机驱动芯片，17、上拉电阻，18、反相器。
具体实施方式
如图1-6所示，首先，温度传感器(7)检测室内环境温度的变化，热释电红外线传感器(8)感知人是否存在，然后温度传感器(7)、热释电红外线传感器(8)将两路检测信号输入至单片机(14)。
其次，单片机(14)的控制单元通过提取热释电红外线传感器(8)感应到的人体红外线信息和温度传感器(7)得到的温度以及内部定时器设定时间，来控制电风扇的开关及转速。
最后，单片机(14)的输出信号通过控制步进电机(15)的转角，进而控制涡流管(13)的热气管阀门来调节冷气流的温度及流量大小；同时，单片机(14)的输出信号通过继电器控制风扇电动机(12)的转速，以适应不同环境温度的需求。
单片机(14)采用MCS-51系列，其供电为5V直流电源。单片机作为本系统的控制核心，用于实现温度采集、人体感知及用户上下限温度值设置。
与温度传感器(7)连接的温度采集电路采用温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，其将采集到的温度信号转换成数字量，送单片机处理。
系统通电后，首先对系统进行初始化，扫描键盘，等待启动键的输入。
自动控制模块中，单片机P0口的四个接口P0.0、P0.1、P0.2、P0.3分别通过反相器(18)与步进电机驱动芯片的四个输入端口1B、2B、3B、4B对应相连，而步进电机驱动芯片的四个输出端口1C、2C、3C、4C分别与四相步进电机(15)的A、B、C、D四个输入端口对应相连。在C51程序执行过程中，当单片机(14)的P0口四个接口中有一个接收到置低电位信号时，低电位通过反相器(18)后变为高电位，再通过步进电机驱动芯片(16)后，功率放大，电压变大，使得步进电机驱动芯片(16)的输出端电压能够驱动步进电机(15)，步进电机转过一个步距角。
四相八拍的步进电机(15)正序运行一个周期的步序，即励磁A-AB-B-BC-C-CD-D-DA依次通电时，步进电机(15)正序运转一个角度，带动涡流管(13)的热端阀杆旋转一定的角度。
通过调用相应子程序就实现步进电机(15)的正转或反转一步，带动涡流管(13)的热端阀开或关一定角度。由延时子程序来控制步进电机(15)转动的速度，即控制涡流管(13)的热端阀打开或关闭的反应速度；进而实现对环境温度的调节。
Claims (6)
1.一种基于单片机控制的自动调温电风扇，其特征在于：该电风扇包括支撑系统、自动控制模块、制冷装置；其中，支撑系统包括电风扇底座(1)、控制面板(2)、液晶显示屏(3)、电风扇叶片(4)、电风扇外壳罩(5)、支架(6)；
自动控制模块包括温度传感器(7)、热释电红外线传感器(8)、单片机(14)、步进电机(15)、步进电机驱动芯片(16)、上拉电阻(17)、反相器(18)；
制冷装置包括进气口(9)、冷气输出管(10)、压缩机(11)、风扇电动机(12)、涡流管(13)；
电风扇底座(1)作为整体结构的支撑，电风扇底座(1)与控制面板(2)连接；控制面板(2)的正面设置有液晶显示屏(3)，控制面板(2)的背面设置有温度传感器(7)、热释电红外线传感器(8)；控制面板(2)与电风扇叶片(4)通过支架(6)连接；电风扇叶片(4)的外表面安装有电风扇外壳罩(5)；
制冷装置设置在电风扇叶片(4)的背部；涡流管(13)与压缩机(11)的压缩空气出气口相连；进气口(9)设置在压缩机(11)的进口端处；压缩机(11)由风扇电动机(12)驱动；温度传感器(7)、热释电红外线传感器(8)、步进电机(15)通过步进电机驱动芯片(16)与单片机(14)连接；步进电机(15)的输出花键轴与涡流管(13)的热端阀口连接，单片机(14)设置在控制面板(2)内部；步进电机驱动芯片(16)与控制面板(2)集成在一起，步进电机驱动芯片(16)对步进电机(15)进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机控制的自动调温电风扇，其特征在于：首先，温度传感器(7)检测室内环境温度的变化，热释电红外线传感器(8)感知人是否存在，然后温度传感器(7)、热释电红外线传感器(8)将两路检测信号输入至单片机(14)；
其次，单片机(14)的控制单元通过提取热释电红外线传感器(8)感应到的人体红外线信息和温度传感器(7)得到的温度以及内部定时器设定时间，来控制电风扇的开关及转速；
最后，单片机(14)的输出信号通过控制步进电机(15)的转角，进而控制涡流管(13)的热气管阀门来调节冷气流的温度及流量大小；同时，单片机(14)的输出信号通过继电器控制风扇电动机(12)的转速，以适应不同环境温度的需求。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机控制的自动调温电风扇，其特征在于：单片机(14)采用MCS-51系列，其供电为5V直流电源。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机控制的自动调温电风扇，其特征在于：与温度传感器(7)连接的温度采集电路采用温度传感器DS18B20作为感测温度的核心元件，其将采集到的温度信号转换成数字量，送单片机处理。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机控制的自动调温电风扇，其特征在于：系统通电后，首先对系统进行初始化，扫描键盘，等待启动键的输入。
6.根据权利要求1所述的一种基于单片机控制的自动调温电风扇，其特征在于：自动控制模块中，单片机P0口的四个接口P0.0、P0.1、P0.2、P0.3分别通过反相器(18)与步进电机驱动芯片的四个输入端口1B、2B、3B、4B对应相连，而步进电机驱动芯片的四个输出端口1C、2C、3C、4C分别与四相步进电机(15)的A、B、C、D四个输入端口对应相连；在C51程序执行过程中，当单片机(14)的P0口四个接口中有一个接收到置低电位信号时，低电位通过反相器(18)后变为高电位，再通过步进电机驱动芯片(16)后，功率放大，电压变大，使得步进电机驱动芯片(16)的输出端电压能够驱动步进电机(15)，步进电机转过一个步距角；
四相八拍的步进电机(15)正序运行一个周期的步序，即励磁A-AB-B-BC-C-CD-D-DA依次通电时，步进电机(15)正序运转一个角度，带动涡流管(13)的热端阀杆旋转一定的角度；
通过调用相应子程序就实现步进电机(15)的正转或反转一步，带动涡流管(13)的热端阀开或关一定角度；由延时子程序来控制步进电机(15)转动的速度，即控制涡流管(13)的热端阀打开或关闭的反应速度；进而实现对环境温度的调节。
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