CN105201877A - 基于温度传感器的便携式智能调速电风扇 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，包括有壳体、电机以及装配于所述电机上的扇叶，壳体上设置有电源连接线和开关，壳体由四角的支架和支架之间的伸缩杆构成，壳体的对角线上设置有能够伸缩的连接杆,扇叶由中心的叶片固定圈以及能够向中心翻折的叶片构成；壳体上设置有温度传感器，该温度传感器经单片机与电机反馈连接，单片机通过电机控制电路与电机信号连接，单片机上连接有遥控发射电路和遥控接收电路。本发明的优点是：通过将向中心翻折、收拢伸缩杆和连接杆能够将电风扇收拢，收拢后的电风扇大大缩小了体积，方便携带和收藏，其结构简单，设计巧妙；并能通过温度传感器的反馈调节实现了电风扇的智能调速，使用方便。

Description

基于温度传感器的便携式智能调速电风扇

技术领域

本发明涉及家用电器制造技术领域，尤其指一种电风扇，具体地说是基于温度传感器的便携式智能调速电风扇。

背景技术

电风扇是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，其主要作用是清凉解暑，是夏天时人们经常会使用的家用电器；到天气凉爽后，人们便会把电风扇收起来，现有的电风扇体积大，所占用的空间大，且不便携带。

另外，现有的电风扇多采用机械方式进行控制，功能少，噪音大，各档的风速变化大。随着科技的发展和人们生活水平的提高，家用电器产品趋向于自动化、智能化、环保化和人性化；由微机控制的智能电风扇将会成为未来的发展趋势。

现有的电风扇都采用手动换挡调速，换挡后风速恒定，不具有自动调速功能，因此其有待进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单，设计巧妙，能够大大减小收藏所占用空间的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，包括有壳体、电机以及装配于所述电机上的扇叶，壳体上设置有电源连接线和开关，壳体由四角的支架和支架之间的伸缩杆构成，壳体的对角线上设置有能够伸缩的连接杆,扇叶由中心的叶片固定圈以及能够向中心翻折的叶片构成；壳体上设置有温度传感器，该温度传感器经单片机与电机反馈连接，单片机通过电机控制电路与电机信号连接，单片机上连接有遥控发射电路和遥控接收电路；通过热释电红外传感器的感应，自动控制电风扇启动和停止；根据温度传感器模块实时获取室内温度，实现温度自动调节当前风速的功能。

优化的技术措施还包括：

上述的电机控制电路中，电机的两端并联相串联的电阻R4和电容C1，电机的两端还并联晶闸管U4，电机的一端经电阻R2与过零双向可控硅型光耦U1的第4引脚向连接，其另一端经电阻R1与过零双向可控硅型光耦U1的第6引脚向连接，过零双向可控硅型光耦U1的第2引脚经反向器U3与单片机的第16引脚相连接。

上述的遥控发射电路上设置有编码器BA5014，该编码器BA5014上连接有红外发射管；Al～A6键分别为“定时”、“风速”、“风类”、“摇头”、“照明”、“开/关”控制按钮；经对应开关发出的遥控指令，由脚D0输出经Q1和Q2放大后驱动D1发出经编码后的红外遥控信号。

上述的遥控接收电路的红外接收器BA5302上连接有9014三极管，该9014三极管连接有解码器SM5302C；当有红外脉冲信号到来时，BA5302输出低电平，经Q1反相后，作用于解码电路SM5302C的DI端输出相应的控制信号，SM5032C的HP1～HP6端输出持续电平信号；当按下发射器K1～K5任一键时，SM5032C相应HP端输出持续高电平，松开发射键，则输出低电平；CP1、CP2端为反相电平输出端；当按下发射器K7键时，SM5032C相应CP端输出电平翻转。

上述的壳体上设置有手动调速设定按键和液晶显示屏。

上述的伸缩杆呈多节伸缩结构。

上述的壳体的底部设置有支撑脚。

上述的过零双向可控硅型光耦的型号为MOC3041M。

上述的温度传感器的型号为DS18B20。

上述的单片机的型号为AT89C51。

本发明的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，本壳体由四角的支架和支架之间的伸缩杆构成，壳体的对角线上设置有能够伸缩的连接杆,扇叶由中心的叶片固定圈以及能够向中心翻折的叶片构成；将叶片向中心翻折后，然后将伸缩杆和连接杆收拢，使四角的支架向中心靠拢，从而将电风扇收拢，收拢后的电风扇大大缩小了体积，减少了占地空间，方便携带和收藏。其结构简单，设计巧妙。

本电风扇的壳体上设置有温度传感器，该温度传感器经单片机与电机反馈连接；通过温度传感器感应环境温度和人体的体表温度，并将感应结果传输至单片机，再由单片机调节电机转速，从而实现自动调节电机转速的目的。通过温度传感器的反馈调节实现了电风扇的智能调速，结构简单，使用方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明收拢时的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是本发明的功能模块图；

图6是本发明主程序模块流程图；

图7是温度传感器模块流程图；

图8是电机控制模块中断响应流程图；

图9是温度传感器DS18B20原理图；

图10是电机控制电路图；

图11是遥控发射电路图；

图12是遥控接收电路图；

图13是按键电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图4所示为本发明的结构示意图，

其中的附图标记为：壳体1、电源连接线1a、开关1b、支架11、伸缩杆12、连接杆13、扇叶2、叶片固定圈21、扇片22、支撑脚3、温度传感器4、手动调速设定按键5、液晶显示屏6。

如图1至图4所示，

基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，包括有壳体1、电机以及装配于所述电机上的扇叶2，壳体1上设置有电源连接线1a和开关1b，壳体1由四角的支架11和支架11之间的伸缩杆12构成，壳体1的对角线上设置有能够伸缩的连接杆13,扇叶2由中心的叶片固定圈21以及能够向中心翻折的叶片22构成；壳体1上设置有温度传感器4，该温度传感器4经单片机与电机反馈连接，单片机通过电机控制电路与电机信号连接，单片机上连接有遥控发射电路和遥控接收电路。

实施例中，电机控制电路中，电机的两端并联相串联的电阻R4和电容C1，电机的两端还并联晶闸管U4，电机的一端经电阻R2与过零双向可控硅型光耦U1的第4引脚向连接，其另一端经电阻R1与过零双向可控硅型光耦U1的第6引脚向连接，过零双向可控硅型光耦U1的第2引脚经反向器U3与单片机的第16引脚相连接。

实施例中，遥控发射电路上设置有编码器BA5014，该编码器BA5014上连接有红外发射管。

实施例中，遥控接收电路的红外接收器BA5302上连接有9014三极管，该9014三极管连接有解码器SM5302C。

实施例中，壳体1上设置有手动调速设定按键5和液晶显示屏6。

本电风扇具有两种调速模式：自动调速和手动调速。自动调速通过温度传感器4的反馈调节完成；手动调节通过手动调速设定按键5手动设定完成。

使用液晶显示屏6显示当前室温，风扇的转速，风扇的工作模式等参数，美观大方，一目了然。

实施例中，伸缩杆12呈多节伸缩结构。采用多节伸缩结构，能够减小电风扇收拢后的体积，从而达到尽可能少地占用收藏空间的目的。

实施例中，壳体1的底部设置有支撑脚3。

实施例中，过零双向可控硅型光耦的型号为MOC3041M。

实施例中，温度传感器4的型号为DS18B20。

实施例中，单片机的型号为AT89C51。

如图1所示，当电风扇正常使用时，伸缩杆12、连接杆13均处于伸长状态，扇片22打开，电源连接线1a接电后，通过开关1b启动电风扇便能够使扇叶2旋转。电风扇运转使，壳体1上的温度传感器4感应环境温度和人体的体表温度，并将感应结果传输至单片机，再由单片机调节电机转速，从而实现自动调节电机转速的目的。

如图3所示，当电风扇不用时，先将各个扇片22向中心翻折，然后将伸缩杆12和连接杆13收缩，使四角的支架11向中心靠拢；收拢后伸缩杆12收入支架11中，电风扇收拢后，体积大大减小，方便携带和收藏。

本发明以单片机为核心，通过温度传感器对环境温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。另外，通过遥控器用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。

图6至图8为控制器软件设计，本系统的运行程序采用C语言编写，采用模块化设计，整体程序由主程序和显示、键盘扫描、红外线接收以及电机控制等子程序模块组成。图6中在主程序进行初始化后，开始反复检测各模块相关部分的缓冲区的标志，如果缓冲区置位，说明相应的数据需要处理，然后主程序调用相应的处理子模块。

图7中主机控制温度传感器DS18B20完成温度转换工作必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。单片机所用的系统频率为12MHz。根据温度传感器DS18B20进行初始化时序、读时序和写时序分别可编写3个子程序：初始化子程序、写子程序、读子程序。图8模块采用双向可控硅过零触发方式，由单片机控制双向可控硅的通断，通过改变每个控制周期内可控硅导通和关断交流完整全波信号的个数来调节负载功率，进而达到调速的目的。因为INT0信号反映工频电压过零时刻，所以只要在外中断0的中断服务程序中完成控制门的开启与关闭，并利用中断服务次数对控制量n进行计数和判断，即每中断一次，对n进行减1计数，如果n不等于0，保持控制电平为“1”，继续打开控制门；如n=0，则使控制电平复位为“0”，关闭控制门，使可控硅过零触发脉冲不再通过。这样就可以按照控制处理得到的控制量的要求，实现可控硅的过零控制，从而达到按控制量控制的效果，实现速度可调。

温度传感器DS18B20具有以下特点：

(1)单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

(2)在使用中不需要任何外围元件。

(3)可用数据线供电，电压范围：+3.0~+5.5V。

(4)测温范围：-55~+125℃。固有测温分辨率为0.5℃。

(5)通过编程可实现9~12位的数字读数方式。

(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。

(7)支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。

(8)负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

系统工作原理如下：

DS18B20数字温度传感器采集现场温度，将测量到的数据送入单片机AT89C51的P3.3口，经过单片机处理后显示当前温度值，并与设定温度值的上下限值作比较，若高于设定上限值或低于设定下限值则控制电机转速进行自动调整。

图10中双向可控硅的导通条件如下：

(1)阳-阴极间加正向电压；

(2)控制极-阴极间加正向触发电压；

(3)阳极电流IA大于可控硅的最小维持电流IH。

电风扇的风速从高到低设为5、4、3、2、1档，每档风速都有一个限定值。在额定电压、额定功率下，以最高转速运转时，要求风叶最大圆周上的线速度不大于2150m/min。且线速度可由下列公式求得

V=πDn×10³

上式中，V为扇叶最大圆周上的线速度(m/min),D为扇中的最大顶端扫出圆的直径(mm)，n为电风扇的最高转速(r/min)。

代入数据求得n₅≤1555r/min,取n₅=1250r/min.又因为：

取n₁=875r/min。则可得出五个档位的转速值：

n₁=875r/min，n₂=980r/min，n₃=1063r/min，n₄=1150r/min，n₅=1250r/min

又由于负载上电压的有效值

u₀₌u₁

上式中，u₁为输入交流电压的有效值，α为控制角。解得：

(1)当α5=0°时，t=0ms；

(2)当α4=23.5°时，t=1.70ms；

(3)当α3=46.5°时，t=2.58ms；

(4)当α2=61.5°时，t=3.43ms；

(5)当α1=76.5°时，t=4.30ms。

上述计算出的是控制角和触发时间，当检测到过零点时，按照所求得的触发时间延时发脉冲，便可实现预期转速。

电机控制电路中采用了过零双向可控硅型光耦MOC3041M,其集光电隔离、过零检测、过零触发等功能于一身,避免了输入输出通道同时控制双向可控硅触发的缺陷,简化了输出通道隔离2驱动电路的结构。其中RL即为电机负载，其工作原理是:单片机响应用户的参数设置,在I/O口输出一个高电平,经反向器反向后,送出一个低电平,使光电耦合器导通,同时触发双向可控硅,使工作电路导通工作。给定时间内,负载得到的功率为:

上式中:P为负载得到的功率(kW);n为给定时间内可控硅导通的正弦波个数;N为给定时间内交流正弦波的总个数;U为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电压有效值(V);I为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电流有效值(A)。由上式可知,当U,I,N为定值时,只要改变n值的大小即可控制功率的输出,从而达到调节电机转速的目的。

图11是遥控发射电路图，其中，K1～K8是遥控键输入键，它是一个由编码器BA5014和红外发射电路组成的。Al～A6键分别为“定时”、“风速”、“风类”、“摇头”、“照明”、“开/关”控制按钮。经对应开关发出的遥控指令，由脚D0输出经Q1和Q2放大后驱动D1发出经编码后的红外遥控信号。

图12是遥控接收电路图。红外信号由通用红外接收器BA5302完成前置放大、载波选频、脉冲解调。当有红外脉冲信号到来时，BA5302输出低电平，经Q1反相后，作用于解码电路SM5302C的DI端(HP/CP端)输出相应的控制信号。SM5032C的HP1～HP6端输出持续电平信号。当按下发射器K1～K5任一键时，SM5032C相应HP端输出持续高电平。松开发射键，则输出低电平。CP1、CP2端为反相电平输出端(自锁)。当按下发射器K7键时，SM5032C相应CP端输出电平翻转，即“1”变为“0”或“0”变为“1”。每按一次，输出电平即翻转一次。

图13是按键电路图。本部件主要便于用户对电风扇进行操作，使用户只要进行一些简单的操作，就能实现所需的全部功能，键盘操作模块为一个3x3小矩阵键盘，可以进行风的强度、类型、定时等系统设置。

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，包括有壳体(1)、电机以及装配于所述电机上的扇叶(2)，所述的壳体(1)上设置有电源连接线(1a)和开关(1b)，其特征是：所述的壳体(1)由四角的支架(11)和支架(11)之间的伸缩杆(12)构成，所述的壳体(1)的对角线上设置有能够伸缩的连接杆(13),所述的扇叶(2)由中心的叶片固定圈(21)以及能够向中心翻折的叶片(22)构成；所述的壳体(1)上设置有温度传感器(4)，该温度传感器(4)经单片机与电机反馈连接，所述的单片机通过电机控制电路与电机信号连接，所述的单片机上连接有遥控发射电路和遥控接收电路；通过热释电红外传感器的感应，自动控制电风扇启动和停止；根据温度传感器模块实时获取室内温度，实现温度自动调节当前风速的功能。

2.根据权利要求1所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的电机控制电路中，所述的电机的两端并联相串联的电阻R4和电容C1，所述的电机的两端还并联晶闸管U4，所述的电机的一端经电阻R2与过零双向可控硅型光耦U1的第4引脚向连接，其另一端经电阻R1与过零双向可控硅型光耦U1的第6引脚向连接，所述的过零双向可控硅型光耦U1的第2引脚经反向器U3与单片机的第16引脚相连接。

3.根据权利要求2所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的遥控发射电路上设置有编码器BA5014，该编码器BA5014上连接有红外发射管；Al～A6键分别为“定时”、“风速”、“风类”、“摇头”、“照明”、“开/关”控制按钮；经对应开关发出的遥控指令，由脚D0输出经Q1和Q2放大后驱动D1发出经编码后的红外遥控信号。

4.根据权利要求3所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的遥控接收电路的红外接收器BA5302上连接有9014三极管，该9014三极管连接有解码器SM5302C；当有红外脉冲信号到来时，BA5302输出低电平，经Q1反相后，作用于解码电路SM5302C的DI端输出相应的控制信号，SM5032C的HP1～HP6端输出持续电平信号；当按下发射器K1～K5任一键时，SM5032C相应HP端输出持续高电平，松开发射键，则输出低电平；CP1、CP2端为反相电平输出端；当按下发射器K7键时，SM5032C相应CP端输出电平翻转。

5.根据权利要求4所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的壳体(1)上设置有手动调速设定按键(5)和液晶显示屏(6)。

6.根据权利要求5所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的伸缩杆(12)呈多节伸缩结构。

7.根据权利要求6所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的壳体(1)的底部设置有支撑脚(3)。

8.根据权利要求7所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的过零双向可控硅型光耦的型号为MOC3041M。

9.根据权利要求8所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的温度传感器(4)的型号为DS18B20。

10.根据权利要求9所述的基于温度传感器的便携式智能调速电风扇，其特征是：所述的单片机的型号为AT89C51。