CN105156348A - 一种自动变速风扇及其控制方法 - Google Patents

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唐博
姜阳
刘佳欢
张潇
曹宇
李正强
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Abstract

本发明公开了一种自动变速风扇及其控制方法，该风扇包括：传统风扇（1）、电源适配器（2）、控制模块（3）、处理器（4）、人机交互界面（5）、人体感应模块（6）、温湿测量模块（7）、测距模块（8）。该风扇可以根据人扇距离、室内温度、湿度等条件对风扇风速进行自动调整，为用户提供更为细致和人性化的服务。同时风扇结构简单，控制方便，成本较低，又可以在一定程度上降低传统风扇的耗电量，有利于节约用户的费用，有助于实现节能环保。

Description

一种自动变速风扇及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种风扇技术，更具体地说，涉及一种根据人扇距离、温度、湿度等条件自动变速的风扇及其控制方法。
背景技术
电扇是人们通风、降温的最常用设备，具有设备简单、能耗较低等优点。目前市场上大多数风扇都有变速功能，以适应不同情况下的风力需求，不过大多通过手动选择实现，而且在目标区域内无人的情况下也会以同样转速运行，造成能源的浪费。
发明内容
本发明提供一种根据人扇距离、温度、湿度等条件自动变速的风扇及其控制方法。
该风扇包括传统风扇1、电源适配器2、控制模块3、处理器4、人机交互界面5、人体感应模块6、温湿测量模块7、测距模块8；所述的控制模块3、人机交互界面5、人体感应模块6、温湿测量模块7、测距模块8分别和处理器4连接，组成一个逻辑上的以处理器4为中心的星形结构；所述的控制模块3通过电源适配器2连接电源；所述的控制模块3和传统风扇的电机连接。
本发明还提供了一种自动变速风扇的控制方法：
(1)在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存储个性化的控制方案，其方案表达式为“如果人扇距离为x1，则电扇风速为y”；
(2)风扇开机后测距模块自动测量人扇距离x1，并提交给处理器；
(3)处理器将控制命令发送给控制模块，控制模块通过控制电机转速控制风扇风速为y；
(4)如果人体感应模块检测到房间内无人，则风扇停转。
本发明提供了一种更为智能、先进的风扇及控制方法，为用户提供更为细致和人性化的服务。同时上述风扇和控制方法结构和使用比较简单，成本低廉，又可以在一定程度上降低传统风扇的耗电量，有利于节约用户费用，实现节能环保。
附图说明
图1是自动变速风扇结构示意图。
图2是人体感应模块。
图3是超声波测距模块。
图4是温湿传感器。
图5是触摸按键(1)。
图6是触摸按键(2)。
图7是L298N双直流电桥。
图8是ArduinoUNO单片机。
图9是LCD12864液晶显示模块。
图10是HC-SR04超声波距离传感模块电路原理图。
图11是L298N直流电机驱动模块电路原理图。
具体实施方式
实施例1
一种自动变速风扇，包括传统风扇、电源适配器、控制模块L298N直流电桥、arduino单片机处理器、人机交互界面、人体感应模块HC-SR501红外人体感应传感器、温湿测量模块DHT111温湿度传感器、测距模块HC-SR04超声波测距传感器。
所述的传统风扇包括支架、转头机构、电机、扇叶；人机交互界面采用LCD12864，并通过其触屏进行输入。
所述的控制模块、人机交互界面、人体感应模块、温湿测量模块、测距模块分别和处理器连接，组成一个以处理器为中心的星形结构；所述的控制模块3通过电源适配器连接电源；所述的控制模块和传统风扇的电机连接。
其中：人体感应模块VCC引脚接+5V、GND接地、
OUT引脚接Arduino的3号IO口；超声波测距模块VCC引脚接+5V、GND接地、
Trig引脚接Arduino的1号IO口、Echo引脚接Arduino的0号IO口；温湿度传感器模块VCC引脚接+5V、GND接地、
DATA引脚接Arduino的2号IO口；触摸按键1模块VCC引脚接+5V、GND接地、
Sig引脚接Arduino的7号IO口；触摸按键2模块VCC引脚接+5V、GND接地、
Sig引脚接Arduino的8号IO口；L298N双直流电桥模块IN1引脚接Arduino的5号IO口、IN2引脚接Arduino的6号IO口、ENA引脚接Arduino的4号IO口、+12V和GND引脚接电源、OUT3、OUT4接直流电机；LCD12864以SPI接入Arduino分别接到9、10、11号IO口。
风扇开机后，通过转头机构调整风扇扇叶的方向，测距模块随转头机构摆动，保证实时测量扇叶所对方向的人扇距离，从而实现对风速的实时控制。
实施例2
一种自动变速风扇，与实施例1相比其特点是不具备转头机构。
这种情况可将风扇放置于房间内一侧，测距模块监测区域内的人扇距离，并实时调整风速。
实施例3
一种根据人扇距离的自动变速风扇的控制方法：
(1)在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存储个性化的控制方案，其方案为“如果人扇距离为x，则电扇风速为y”，预置的控制方案命名为“稍微炎热”、“一般炎热”、“特别炎热”，以实现用户一键选择。
所述的预置控制方案如下表：
用户也可以对上表进行编排、修改、添加。
(2)HC-SR04超声波测距传感器每20微秒测量出一次距离信号并发送给Arduino单片机；
(3)Arduino单片机根据HC-SR04超声波测距传感器发送的数据，通过函数关系转换成对应的PWM信号和电位信息发送给L298N直流电桥：
(4)同时，Arduino单片机将HC-SR04超声波测距传感器发送的数据转换成距离数值并通过LCD12864屏幕显示；将通过函数处理的用户设定的风速也通过LCD12864屏幕显示；
(5)L298N根据Arduino的信号和电位信息控制直流电机转速，实现风扇转速的自动控制；
(6)如果人体感应模块HC-SR501红外人体感应传感器检测到房间内无人，则风扇停转；
(7)所述的人体感应模块6以单独启动，在风扇未启动时对房间进行监测；如果有人进入房间，则启动风扇；如果所有人离开房间，则关闭风扇，人体感应模块6续监测；用户也可以设定“在关闭风扇的同时，关闭人体感应模块”。
实施例4
根据人扇距离和温度的自动变速风扇的控制方法，温湿度控制模块测量温度信息后温度信息提交给处理器，处理器根据人扇距离和温度的综合情况对风扇风速进行控制。
预置控制方案之一如下表：
0—1米 1—3米 3—4米 4米以上
23℃以下 关机 关机 关机 关机
23—25℃ 1级 2级 3级 3级
25—30℃ 2级 2级 3级 3级
30—35℃ 2级 3级 3级 3级
可以预设多套方案供用户选择，用户也可以自行修改、添加。
实施例5
在实施例4的基础上，考虑室内湿度对体感温度的影响。
单片机处理器根据人扇距离x1以及室内温度x2、室内湿度x3的综合情况对风扇速度y进行控制，即“如果人扇距离为x1，室内温度为x2，室内湿度为x3，则风扇速度为y”。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动变速风扇，其特征在于包括：传统风扇（1）、电源适配器（2）、控制模块（3）、处理器（4）、人机交互界面（5）、人体感应模块（6）、温湿测量模块（7）、测距模块（8）；所述的控制模块（3）、人机交互界面（5）、人体感应模块（6）、温湿测量模块（7）、测距模块（8）分别与处理器（4）连接，组成一个逻辑上的以处理器（4）为中心的星形结构；所述的控制模块（3）通过电源适配器（2）连接电源；所述的控制模块（3）和传统风扇连接，从而控制风扇转速。
2.根据权利要求1所述的自动变速风扇，所述的传统风扇（1）包括支架（1.1）、转头机构（1.2）、电机（1.3）、扇叶（1.4）；所述控制模块（3）采用直流电桥，和电机（1.3）连接；所述的处理器（4）采用单片机，人机交互界面（5）采用LCD屏幕，人体感应模块（6）采用红外人体感应传感器，温湿测量模块（7）采用温湿度传感器，测距模块（8）采用超声波测距传感器。
3.一种自动变速风扇的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存储个性化的控制方案，其方案表达式为“如果人扇距离为x1，则电扇风速为y”；
2）测距模块（8）自动测量人扇距离x1，并提交给处理器（3）；
3）处理器（3）将控制命令发送给控制模块（4），控制模块（4）通过控制风扇电机控制风扇风速为y；
4）如果人体感应模块（6）检测到房间内无人，则风扇停转。
4.根据权利要求3所述的自动变速风扇的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存储个性化的控制方案，其方案为“如果人扇距离为x1，则电扇风速为y”，用户的设定方案在LCD屏幕上显示；
2）超声波测距传感器每20微秒测量一次距离信号并发送给单片机；
3）单片机根据超声波测距传感器发送的数据，通过函数关系转换成对应的PWM信号和电位信息发送给直流电桥；
4）同时，单片机将超声波测距传感器发送的数据转换成距离数值，并通过LCD屏幕显示；将风速也通过LCD屏幕显示；
5）直流电桥根据单片机的信号和电位信息控制直流电机转速，实现风扇转速的自动控制；
6）如果人体感应模块检测到房间内无人，则风扇停转。
5.根据权利要求3或4所述的自动变速风扇的控制方法，其特征在于，单片机处理器根据人扇距离x1以及室内温度x2、室内湿度x3的综合情况对风扇速度y进行控制，即“如果人扇距离为x1，室内温度为x2，室内湿度为x3，则风扇速度为y”。
6.根据权利要求3至5所述的自动变速风扇的控制方法，其特征在于，所述的人体感应模块（6）可以单独启动，在风扇未启动时对房间进行监测；如果有人进入房间，则启动风扇；如果所有人离开房间，则关闭风扇，人体感应模块（6）继续监测；用户也可以设定“在关闭风扇的同时，关闭人体感应模块”。
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