CN108953192A - 智能化工业风扇及应用该工业风扇的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能化工业风扇及应用该工业风扇的控制系统，涉及风扇技术领域，包括轮盘、均匀设置于轮盘周向的多个扇叶、与轮盘连接的电机、一端与电机的输出轴键连接的吊架杆，以及与电机电连接的控制盒；所述吊架杆包括滑移套接的主杆和副杆，副杆一端与电机输出轴连接，主杆一端与房梁连接；所述控制盒包括与电机电线连接的用于控制电机转动的控制单元、与控制单元信号连接以控制控制单元输出信号的无线接收单元，以及设置有与所述无线接收单元匹配的无线发射单元的遥控器；通过无线发射单元和无线接收单元的设置，可对工业风扇进行遥控，操作方便，提高工业风扇的调速效率。
Description
技术领域
本发明涉及风扇技术领域，更具体地说，它涉及智能化工业风扇及应用该工业风扇的控制系统。
背景技术
工业风扇是一款广泛应用于工业厂房、物流仓储、候车室、展览馆、体育馆、商超等等高大空间，作为空间通风，人员降温的一种常见工业用机器。工业风扇可推射大量气流到地面，在地面形成一定高度的气流层水平运动，从而促成了整体空气循环，这样的好处在于全方位的地面覆盖和空气的立体循环。
目前，工业风扇的调速一般通过调速器进行，而调速器一般设置在工业风机所在空间的墙壁上，当工作人员进行调速时，需要跑到墙壁边上去进行操作，而由于这个空间一般较大，工作人员需要走较长的距离去进行调节，然后需要走回到较为靠近工业风扇的地方感受风量，再确定是否需要重新进行调速，无疑是增加了工作人员的劳动量，降低工业风扇的调速效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种智能化工业风扇，通过无线接收单元和无线发射单元的设置，可对工业风扇进行近距离的调节，不用工人来回跑进行调速，提高了工业风扇的调速效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种智能化工业风扇，包括轮盘、均匀设置于轮盘周向的多个扇叶、与轮盘连接的电机、一端与电机的输出轴键连接的吊架杆，以及与电机电连接的控制盒，吊架杆另一端连接有；
所述吊架杆包括滑移套接的主杆和副杆，主杆一端与电机输出轴连接；
所述控制盒包括与电机电线连接的用于控制电机转动的控制单元、与控制单元信号连接以控制控制单元输出信号的无线接收单元，以及设置有与所述无线接收单元匹配的无线发射单元的遥控器。
通过采用上述技术方案，在需要调节风速时，工作人员只需按遥控器上的无线发射单元，由无线接收单元接收信号后输入控制单元中，由控制单元控制电机的转速，达到调节风扇风速的目的，通过无线控制的方式，可减少工人的劳动量，节省风扇调速的时间，提高风扇的调速效率；并且，吊架杆由滑移套接的主杆和副杆连接而成，当风扇的风速变化时，气流对扇叶的作用力发生变化，主杆和副杆发生相对位移，一方面减少了直接作用在上的作用力，从而减少直接作用在与直接连接的位置如房梁的作用力，提高连接处的结构强度，另一方面，扇叶的位置发生相对变化，可对空间中的空气进行不同程度的搅动，改变风量。
进一步的，所述副杆靠近主杆一端外周面均匀设置有多个滑块，所述主杆内周面沿着副杆滑移方向开设有与所述滑块滑移配合的滑槽。
通过采用上述技术方案，滑块与滑槽滑移连接实现副杆与主杆之间的相对移动；同时，滑块设置有多个，可提高副杆和主杆之间的连接强度。
进一步的，所述主杆和副杆之间连接有弹性件。
通过采用上述技术方案，弹性件的设置起到了缓冲作用，当主杆和副杆之间发生相对位移时，在弹性件的作用下变化速度较慢，可避免主杆和副杆之间的急性碰撞，达到保护主杆和副杆的作用。
进一步的，所述电机的外径为180mm-480mm，扇叶的长度为3m-10m。
进一步的，所述控制单元包括：
控制器，与所述无线接收单元信号连接，用于控制电机的转速，并输出控制信号；转速调节模块，耦接于所述控制器的输出端以接收控制信号，并控制所述电机转动。
通过采用上述技术方案，控制器接收到无线接收单元传输的信号后，输出控制信号至转速调节模块，以调节电机转速。
进一步的，所述转速调节模块包括控制极分别耦接于所述控制器输出端的若干可控硅，以及与若干所述可控硅阳极或阴极耦接的多端口电抗器，电机耦接于多端口电抗器。
通过采用上述技术方案，控制器的输出端输出的控制住信号导通不同的可控硅，可选择接入通路中的多端口电抗器的有效电抗，从而达到调节电机转速的目的。
本发明的第二目的在于提供一种智能化工业风扇，通过无线接收单元和无线发射单元的设置，可对工业风扇进行近距离的调节，不用工人来回跑进行调速，同时可根据环境温湿度进行自动调速，提高了工业风扇的调速效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种工业风扇的控制系统，包括如第一目的所述的智能化工业风扇，还包括：第一温湿度传感器，设置于吊架杆上，用于检测靠近工业风扇一侧的温湿度情况，输出相应的第一温湿度信号；第二温湿度传感器，设置于远离工业风扇的位置，用于检测远离工业风扇位置的温湿度情况，输出相应的第二温湿度信号；判断模块，耦接于第一温湿度传感器和第二温湿度传感器以接收所述第一温湿度信号和第二温湿度信号，用于判断第一温湿度信号和第二温湿度信号的差值，并输出差值信号至控制单元以调节电机转速。
通过采用上述技术方案，在冬天或者夏天的时候，在一般的空间中会对应开启暖气或者冷气，使得空间中上层和下层的空气冷暖分层现象出现的比较严重，因此上下层的温湿度差异较大；当判断模块接收到的第一温湿度信号和第二温湿度信号之间的差值，并将该差值信号输入到控制器中，由控制器判断该差值信号位于哪个范围，需要在原来转速的前提下加速几个档位，控制器输出端对应输出控制信号以调节电机速度。
进一步的，所述控制系统还包括防误判模块，所述防误判模块与所述判断模块连接，用于防止环境干扰对输出信号造成影响。
通过采用上述技术方案，由于第一温湿度传感器和第二温湿度传感器湿式检测其周围的环境情况，为了防止在某个时刻受到环境干扰，导致测出的数据不准确，设置了防误判模块达到数据测量准确的目的。
进一步的，所述遥控器上设置有模式切换模块，所述模式切换模块分别控制遥控调速和自动调速。
通过采用上述技术方案，工作人员可根据实际情况选择手动遥控调速和自动调速，操作简单方便。
进一步的，所述控制系统还包括后台监控单元，所述后台监控单元与所述电机、第一温湿度传感器和第二温湿度传感器均信号连接，并将数据通过显示器进行实时显示；所述控制系统还包括与后台监控单元信号连接的移动设备。
通过采用上述技术方案，电机以及空间中的温湿度情况可被后台实时监控记录，以便于工作人员对空间中的环境情况进行实时了解；并且，能够使得工作人员可在任何位置都能够知道空间中的环境情况，而不被地理位置限制。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、通过无线发射单元和无线接收单元的设置，可对工业风扇进行遥控，操作方便，提高工业风扇的调速效率；
2、主杆和副杆滑移设置，可依据风速的变化发生相对位移，较少风扇直接作用在房梁上的作用力；
3、人工手动遥控调节和自动调节电机转速的模式可选，工作人员可根据实际情况选择调速模式；
4、第一温湿度传感器、第二温湿度传感器和电机的数据均传输到后台监控单元中，工作人员可对这部分数据进行实时监控，实时了解空间的情况和电机的转速情况。
附图说明
图1为本发明的工业电扇的简单结构示意图；
图2为工业风扇的仰视图，主要示出扇叶的分布结构；
图3为主杆和副杆连接处的局部放大示意图；
图4为控制盒的原理框图；
图5为控制单元的电路原理示意图；
图6为实施例二中的原理框图。
附图标记：100、轮盘；110、扇叶；120、电机；130、吊架杆；131、主杆；132、副杆；133、滑块；134、滑槽；135、弹性件；140、控制盒；160、钢丝绳；170、连接块；200、遥控器；210、控制器；220、转速调节模块；230、第一温湿度传感器；231、第二温湿度传感器；240、判断模块；250、防误判模块；260、模式切换模块；270、无线发射单元；280、无线接收单元；290、控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例一
参照图1和图2，一种智能化工业风扇，包括轮盘100，轮盘100周向均匀设置了多个扇叶110，且每个扇叶110均与轮盘100周侧呈11-15度角度倾斜设置。轮盘100上固定连接有电机120，本实施例中优选为外转子电机，电机120的外径选取为180mm-480mm，可驱动3m-10m的扇叶110转动。电机120的输出轴同轴键连接有吊架杆130，吊架杆130另一端与房梁连接，从而将整个工业风扇安装在房梁上。电机120转动可带动轮盘100转动，从而驱动扇叶110的转动。在吊架杆130和转盘100之间设置了控制盒140，控制盒140与电机120电线连接。
参照图3，吊架杆130包括滑移套接的主杆131和副杆132，主杆131一端内壁沿其周向均匀开设有多个滑槽134，滑槽134的开设方向沿着主杆131轴向；副杆132靠近主杆131的一端对应设置有与滑槽134滑移连接的滑块133，滑块133在滑槽134中滑移，实现主杆131和副杆132的相对移动。滑槽134和滑块133之间连接有弹性件135。优选的，弹性件135选用弹簧。
回到图1，副杆132靠近上沿其周向一体设置有连接块170，连接块170上沿其周向均匀连接有钢丝绳160，钢丝绳160的另一端与房梁固定连接，以此分担副杆132及其以下部位的重量，同时在不同方向的钢丝绳160的拉扯力的作用下，可避免扇叶110晃动，提高连接强度。并且钢丝绳160是柔性的，不影响主杆131和副杆132之间的相对移动。
参照图4，控制盒140包括与电机120电线连接的用于控制电机120转动的控制单元290、与控制单元290信号连接以控制控制单元290输出信号的无线接收单元280，以及设置有与无线接收单元280匹配的无线发射单元270的遥控器200。控制单元290包括与无线接收单元280信号连接的用于控制电机120的转速并输出控制信号的控制器210，以及耦接于控制器210的输出端以接收控制信号并控制电机120转动的转速调节模块220。
参照图5，无线接收单元280采用TWH9238接收模块，无线发射单元270采用与TWH9238接收模块匹配的发射模块，并且遥控器200上设置有与发射模块对应的按钮，按钮与TWH9238接收模块的A、B、C、D四个引脚一一对应。
控制器210包括LC901芯片，LC901芯片的引脚1、15、14和5均通过反相器与TWH9238接收模块的A、B、C、D四个引脚耦接。LC901芯片的引脚7、8、9、10分别连接于发光二极管D1-D4的阴极，发光二极管D1-D4的阳极均耦接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端耦接于TWH9238接收模块的电源端。LC901芯片的引脚4耦接于TWH9238接收模块的电源端和电阻R1的连接点。LC901芯片的引脚8耦接于发光二极管D8的阴极，发光二极管D8的阳极耦接于电阻R3的一端，电阻R3的另一端耦接于电阻R1和LC901芯片的引脚4。LC901芯片的引脚16耦接于TWH9238接收模块的负极端。LC901芯片的引脚3并联有电容C1和电阻R2。
转速调节模块220包括发光二极管D5-D7、电阻R4-R6、可控硅VTH1- VTH3，以及三端口电抗器L。发光二极管D5的阳极耦接于LC901芯片的引脚11，阴极耦接于电阻R4的一端，电阻R4的另一端耦接于可控硅VTH1的控制极，VTH1的阴极耦接于电阻R3 和LC901芯片引脚4的连接点，VTH1的阳极耦接于三端口电抗器L的第一端口。发光二极管D6的阳极耦接于LC901芯片的引脚12，阴极耦接于电阻R5的一端，电阻R5的另一端耦接于可控硅VTH2的控制极，VTH2的阴极耦接于电阻R3 和LC901芯片引脚4的连接点，VTH1的阳极耦接于三端口电抗器L的第二端口。发光二极管D6的阳极耦接于LC901芯片的引脚13，阴极耦接于电阻R6的一端，电阻R6的另一端耦接于可控硅VTH3的控制极，VTH3的阴极耦接于电阻R3 和LC901芯片引脚4的连接点，VTH3的阳极耦接于三端口电抗器L的第三端口。三端口电抗器L的输出端耦接于电机120。本实施例中选取三端口电抗器L，也可以选取多端口电抗器，根据实际调节的档位设置。
LC901芯片的引脚1、15、14和5低电平有效，可分别设置为风速（SPEED）、风类（MODE)、定时(TIME）、关（OFF)控制端。当1脚反复受到低电平触发，风速依次为强风（S）～中风（M）～弱风（L)一强风(S)～……，11脚为强风输出端S, 12脚为中风输出端M, 13脚为弱风输出端L，有效输出为高电平，分别触发驱动双向晶闸管VTH1一VTH3,使其导通，通过三端口电抗器L使电机120M获得不同的电压以实现调速的目的。
发光二极管D5-D7分别为强风、中风、弱风指示灯。当LC901芯片引脚5受到低电平触发时，LC901芯片引脚11-13均无输出，电风扇停转，芯片处于静止状态，即关机。在关机状态时，LC901芯片引脚1兼作起动端，可使电风扇起动运转。LC901芯片的引脚15受到低电平触发，可使风类在正常风与自然风之间进行切换，发光二极管D8为风类指示灯，熄灭时为正常风，闪烁麦光时为自然风。LC901芯片引脚14反复受到低电平触发时，可使电路处于不定时-0.5h-1h-2h-4h-不定时-……，LC901芯片引脚7-10脚所接的D1- D5分别为4h、2h、lh、0.5h定时显示指示灯。
本实施例的工作原理：
工作人员按遥控器200上的按钮，选择风速，通过TWH9238接收模块将信号传送至LC901芯片中，控制不同的引脚工作达到调速的目的。在启动过程中，电机120缓速启动，避免刚开始运作的过程中因为受到惯性的作用而降低电机120输出轴与轮盘100连接处、扇叶110和轮盘100的连接处的结构强度降低。
实施例二
一种工业风扇的控制系统，参照图6，包括如实施例一中所述的智能化工业风扇，还包括设置于吊架杆130上的用于检测靠近工业风扇一侧的温湿度情况并输出相应的第一温湿度信号的第一温湿度传感器230、设置于远离工业风扇的位置的用于检测远离工业风扇位置的温湿度情况并输出相应的第二温湿度信号的第二温湿度传感器231，以及判断模块240。判断模块240耦接于第一温湿度传感器230和第二温湿度传感器231以接收第一温湿度信号和第二温湿度信号，用于判断第一温湿度信号和第二温湿度信号的差值，并输出差值信号至控制器210以调节电机120转速。判断模块240包括减法器，减法器的两个输入端分别耦接于第一温湿度传感器230和第二温湿度传感器231，并输出差值信号，需要注意的是，输出差值信号以电压的形式。控制器210中烧录有程序，包括如下算法：
1）记录电机120原来的初始速度V0及其对应的档位P0；
2）划分有多个温度范围区间，每个温度区间对应增加不同的档位ΔP；
3）判断差值信号位于哪个温度范围区间，并将对应增加档位ΔP与初始档位P0相加，该档位对应的输出端输出高电平以控制电机120进行调速。直到差值信号为零，电机120的转速变成初始速度V0。
为了避免第一温湿度传感器230和第二温湿度传感器231受到外界环境的干扰，在判断模块240和控制器210之间设置了防误判模块250。防误判模块250包括与减法器输出端连接的定时器和比较器A2，定时器接收端接收差值信号作为触发信号，并在设定时间后输出定时信号；比较器A2的输入端分别耦接于减法器的输出端和定时器的输出端以接收差值信号和定时信号，当差值信号和定时信号相同时，比较器A2的输出端低电平信号，此时控制器210可根据差值信号自动调节转速。
遥控器200上设置有模式切换模块260，模式切换模块260分别控制遥控调速和自动调速。模式切换模块260采用设置在遥控器200上的切换按钮，按下切换按钮，控制器210自动对两种模式进行切换。
控制系统还包括后台监控单元，后台监控单元包括PC机，该PC机与电机120、第一温湿度传感器230和第二温湿度传感器231均信号连接，并将数据通过显示器进行实时显示。或者PC机与具有联网功能的移动设备进行信号连接，将实时监控到的电机120转速、第一温湿度传感器230和第二温湿度传感器231的检测信号均通过移动设备进行显示。移动设备可采用平板电脑、智能机或笔记本电脑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种智能化工业风扇，其特征在于，包括轮盘(100)、均匀设置于轮盘(100)周向的多个扇叶(110)、与轮盘(100)连接的电机(120)、一端与电机(120)的输出轴键连接的吊架杆(130)，以及与电机(120)电连接的控制盒(140)；
所述吊架杆(130)包括滑移套接的主杆(131) 和副杆(132)，副杆(132)一端与电机(120)输出轴连接；
所述控制盒(140)包括与电机(120)电线连接的用于控制电机(120)转动的控制单元(290)、与控制单元(290)信号连接以控制控制单元(290)输出信号的无线接收单元(280)，以及设置有与所述无线接收单元匹配的无线发射单元(270)的遥控器(200)。
2.根据权利要求1所述的智能化工业风扇，其特征在于，所述副杆(132)靠近主杆(131)一端外周面均匀设置有多个滑块(133)，所述主杆(131)内周面沿着副杆(132)滑移方向开设有与所述滑块(133)滑移配合的滑槽(134)。
3.根据权利要求2所述的智能化工业风扇，其特征在于，所述副杆(132)和主杆(131)之间连接有弹性件(135)。
4.根据权利要求1所述的智能化工业风扇，其特征在于，所述电机（120）的外径为180mm-480mm，扇叶（110）的长度为3m-10m。
5.根据权利要求1所述的智能化工业风扇，其特征在于，所述控制单元(290)包括：
控制器(210)，与所述无线接收单元(280)信号连接，用于控制电机(120)的转速，并输出控制信号；
转速调节模块(220)，耦接于所述控制器(210)的输出端以接收控制信号，并控制所述电机(120)转动。
6.根据权利要求5所述的智能化工业风扇，其特征在于，所述转速调节模块(220)包括控制极分别耦接于所述控制器(210)输出端的若干可控硅，以及与若干所述可控硅阳极或阴极耦接的多端口电抗器，电机(120)耦接于多端口电抗器。
7.一种工业风扇的控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-6中任意一条所述的智能化工业风扇，还包括：
第一温湿度传感器(230)，设置于吊架杆(130)上，用于检测靠近工业风扇一侧的温湿度情况，输出相应的第一温湿度信号；
第二温湿度传感器(231)，设置于远离工业风扇的位置，用于检测远离工业风扇位置的温湿度情况，输出相应的第二温湿度信号；
判断模块(240)，耦接于第一温湿度传感器(230)和第二温湿度传感器(231)以接收所述第一温湿度信号和第二温湿度信号，用于判断第一温湿度信号和第二温湿度信号的差值，并输出差值信号至控制单元(290)以调节电机(120)转速。
8.根据权利要求7所述的工业风扇的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括防误判模块(250)，所述防误判模块(250)与所述判断模块(240)连接，用于防止环境干扰对输出信号造成影响。
9.根据权利要求8所述的工业风扇的控制系统，其特征在于，所述遥控器(200)上设置有模式切换模块(260)，所述模式切换模块(260)分别控制遥控调速和自动调速。
10.根据权利要求9所述的工业风扇的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括后台监控单元，所述后台监控单元与所述电机(120)、第一温湿度传感器(230)和第二温湿度传感器(231)均信号连接，并将数据通过显示器进行实时显示；所述控制系统还包括与后台监控单元信号连接的移动设备。
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