CN202789640U

CN202789640U - 温控电扇用数字式调速器

Info

Publication number: CN202789640U
Application number: CN 201220450481
Authority: CN
Inventors: 杭阿芳; 王欢; 刘旭明
Original assignee: Jinling Institute of Technology
Current assignee: Jinling Institute of Technology
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-09-05

Abstract

本实用新型公开一种温控电扇用数字式调速器，其包括温度检测单元、温度比较单元、调速电路单元以及换挡温度设定单元；温度检测单元由温度传感器和A\D转换器组成，换挡温度设定单元包括手动设定电路和设定值寄存电路；调速电路单元中包括用于驱动风扇的可调速电机；A\D转换器将温度检测元件检测到的温度模拟值转换成数字值，并输出至温度比较单元；可通过手动对设定值进行调整的手动设定电路，将调整后的设定值输出至设定值寄存电路中；进而输出至温度比较单元，与实测温度值进行比较；温度比较单元根据比较结果控制可调速电机的转速。本实用新型中风扇在各档位间调速所依据的设定值可调，可适用于对温度适应度不同的使用者。

Description

温控电扇用数字式调速器

技术领域

本实用新型涉及检测控制技术领域，特别是一种温控电扇用数字式调速器，其可根据环境温度按照可预设定的换挡值自动调整电扇的转速。

背景技术

风扇是夏季人们必不可少的消暑降温的家用电器。目前，风扇风速的强弱大多是采用手动控制，而夜间的温度变化较大，手动控制的电扇会给人们带来不便，因而能根据温度变化进行自动调速或关断的风扇得到了研究。但是人体对温度的适应度是不同的，同样的温度有的人觉得风强些能消暑，有的人觉得风小些舒服，有的人觉得温度正好不需要使用电扇。这样就需要一种换挡或关断所依据的温度值可调的风扇，也是本实用新型要针对解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种温控电扇用数字式调速器，其风扇换挡所依据的温度值可根据使用者的不同需要来自由设定，从而使得风扇在根据环境温度变化换挡时能够给使用者带来更理想的舒适度。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种温控电扇用数字式调速器，其包括温度检测单元、温度比较单元和调速电路单元；还包括换挡温度设定单元；温度检测单元由温度传感器和A\D转换器组成，换挡温度设定单元包括手动设定电路和设定值寄存电路；调速电路单元中包括用于驱动风扇的可调速电机；

温度检测单元中，A\D转换器将温度检测元件检测到的温度模拟值转换成数字值，并输出至温度比较单元；

换挡温度设定单元中，可通过手动对设定值进行调整的手动设定电路，将调整后的设定值输出至设定值寄存电路中；设定值寄存电路输出设定值至温度比较单元；

温度比较单元的输出端输出调速信号至调速电路单元的输入端，控制可调速电机的转速。

为了使得温度值的手动设定过程更加直观，本实用新型还包括设定值显示单元，换挡温度设定单元中的手动设定电路还输出温度设定信号至设定值显示单元中。

进一步的，温度值比较单元包括3个分别对应强风、中风、弱风三个档位的比较器；换挡温度设定单元中的设定值寄存电路包括分别对应强风、中风、弱风三个档位的锁存器；每个锁存器的输出端分别和与其档位相应的比较器的输入端相连接；3个比较器分别输出强风调速信号、中风调速信号、弱风调速信号至调速电路单元。

更进一步的，调速电路单元中还包括3个分别对应强风、中风、弱风三个档位和风扇停转的驱动继电器；可调速电机为转子通过驱动继电器的辅助触点串接入1个以上电阻的电机；温度比较单元输出的强风调速信号、中风调速信号、弱风调速信号分别控制相应的驱动继电器线圈的得电或失电，使得驱动继电器的辅助触点动作，从而控制可调速电机转子接入电阻的数量，改变电机的转速。

优选的，手动设定电路中包括分别对应设定值“加”、“减”和档位选择的按键，与设定值“加”、“减”按键相连接的计数器，与档位选择按键相连接的两位二进制触发器，以及与两位二进制触发器相连接的档位选择译码器；计数器的输出端同时连接设定值寄存单元中3个锁存器的输入端；档位选择译码器分别向设定值寄存单元中3个锁存器输出使能信号，控制各锁存器的工作。

优选的，设定值显示单元中包括显示译码器和与显示译码器相连的七段显示数码管；换挡温度设定单元中的手动设定电路输出温度设定信号至译码器中，经译码后的设定值显示于七段显示数码管上。

为了明确正在进行设定值调整的档位，本实用新型手动设定电路中还包括分别对应强风、中风、弱风三个档位的设定指示灯；档位选择译码器输出的3个锁存器使能信号，分别控制相应档位的设定指示灯点亮或熄灭。

为了将实测温度值与设定温度值的格式统一，便于比较，本实用新型还包括温度分检单元，温度分检单元由2个分别对应实测温度值十位数值和个位数值的四位双稳态锁存器组成；温度检测单元中的A\D转换器将温度模拟值转换成BCD码的数字信号，BCD码的数字信号的高四位和低四位分别输出至2个四位双稳态锁存器中；2个四位双稳态锁存器将与分检后的实测温度十位数值和个位数值对应的二进制码，输出至温度比较单元中的各档位比较器中。具体的，本实用新型中输入到温度比较器中的实际温度检测值和设定值皆将十位数值和个位数值分别转换为二进制码的数值，每个档位的比较器分别将位数相对应的检测值与设定值进行比较，保证比较结果的准确。

本实用新型中温度传感器、A\D转换器、四位双稳态锁存器、比较器、触发器、译码器、计数器皆为现有技术的电路或现有产品。

本实用新型在应用时，使用者可根据自身对温度的适应情况对风扇换挡所依据的各档位设定值进行调整，调整后的各档位设定值储存在设定值寄存电路的相应档位锁存器中；当风扇接通电源运行时，温度传感器检测实际温度值，并送至温度比较单元的各档位比较器中；各档位比较器将实际温度值与各档位设定值进行比较，调速电路根据各档位比较器的输出比较结果对当前驱动风扇的电机转速进行调节，如果实际温度低于弱风档的设定值，则电机停止转动，即风扇停转。本实用新型可使环境温度值始终与使用者的适应度相匹配，给使用者较高的舒适度。

本实用新型的有益效果为：

1、不仅具有自动调速、自动关断和打开的功能，还能根据个人的需要自由设定强、中、弱三档风的切换值；

2、使用范围广，适用于各种场合，特别在夜晚睡眠时更具有优越性；

3、只需对传统的手动式电扇做微小改动，加入手动\自动切换键即可成为两用的电扇。

附图说明

图1所示为本实用新型原理结构框图；

图2所示为本实用新型一种具体实施例的电路原理图；

图3所示为本实用新型一种具体实施例的操控界面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例作进一步描述。

如图1所示，本实用新型包括温度检测单元1、温度比较单元3、调速电路单元4、换挡温度设定单元5和设定值显示单元6；温度检测单元1由温度传感器和A\D转换器组成，换挡温度设定单元5包括手动设定电路和设定值寄存电路；调速电路单元4中包括用于驱动风扇的可调速电机；

温度检测单元中，A\D转换器将温度检测元件检测到的温度模拟值转换成数字值，并输出至温度比较单元3；温度分检单元2连接在温度检测单元1和温度比较单元3之间，用于将检测到的实际温度值的十位数值和个位数值分检出来，便于与设定值进行比较。

换挡温度设定单元5中，可通过手动对设定值进行调整的手动设定电路，将调整后的设定值输出至设定值寄存电路中；设定值寄存电路输出设定值至温度比较单元3；手动设定电路还将设定值输出至设定值显示单元6，使得设定值的调整过程比较直观。

温度比较单元3的输出端输出调速信号至调速电路单元4的输入端，控制可调速电机的转速。

结合图1和图2，本实用新型在具体实施时，可通过现有的整流滤波稳压电路向系统提供一个±5V的直流电压，作为各模块单元所需的工作电压；也可如图1所示，220V交流电与二极管（D₂～D₅）构成整流电路，将交流电转换成直流电，通过C₄进行滤波，通过C₅、C₆防止线路自激振荡改善波形，再通过IC₁₆W7805得到稳定的±5V直流电。

温度检测单元中的传感器选用现有的温度传感器LM35，即IC₁；A\D转换器采用现有的MC14433，即IC₂；IC₁通电后，通过V_O端将电压信号的实际温度检测值送入IC₂的V_X端；电容C₃用于消除高频干扰。IC₂将V_X端的模拟电压信号转化成BCD码的数字信号由Q₃～Q₀端分时送出。转换出的信号不进行保存，因此，IC₂的DU端和EOC端直接相连。IC₂的基准电压V_R来自于R₃、R₄电阻分压。为了保证基准电压的稳定，采用了稳压管D₁ IN4727进行稳压。基准电压取2V。IC₂的时钟频率取66KHZ，因此，R₂取300kΩ，R₁取470kΩ,C₁、C₂取0.1μF。

温度分检单元设有分别对应实际温度十位数值和个位数值的4位锁存器74LS375，即IC3和IC4；A\D转换器IC₂的Q₃～Q₀端分别接IC₃、IC₄的D₄～D₁端，而IC₃、IC₄的选通信号分别来自于IC₂的DS₃、DS₂端；实测温度值的十位和个位数值分别锁存在IC₃和IC₄中，并通过IC₃和IC₄的Q₄～Q₁端，以二进制数的形式同时输出。

温度比较单元由分别对应强风、中风、弱风档位的三个比较器74LS686组成，即IC5、IC6、IC7；其输入端皆接收从IC₃和IC₄的Q₄～Q₁端输出的二进制的实测温度值；输出端连接调速电路单元。

调速电路单元中，电机M用于驱动风扇转动；J1-J4为继电器，分别对应控制电机转速的由强变中变弱，直至停止；实现途径为，电机M的转子经J1-J4的辅助触点接入两个电阻，调速电路单元中比较器输出的调速信号为电平信号，三个调速信号通过组合后经与门驱动各继电器线圈的得电或失电，从而增加或减少电机M转子接入电阻的数量，改变电机M的转速，进而改变风扇的转速。

换挡温度设定单元中，手动设定电路中包括分别对应设定值“加”、“减”、档位选择和设定值清除的按键，即SB3、SB2、SB1、SB4。IC8、IC9为现有的CD40192十进制加\减法计数器，IC₉的BO端和CO端分别接IC₈的CPD端和CPU端，构成了百位数以内的十进制加/减法计数器，IC9为低位片，IC8为高位片。IC₉的CPU端接SB₃，可通过对此按键的操作，进行加计数来调节设定值；IC₉的CPD端接SB₂按键，可通过对此按键的操作，进行减计数来调节设定值；IC₈和IC₉的CR端接SB₄按键，用于清除设定的温度值。U3和U4为现有的D型触发器，SB₁按键接U₄的CI端，U₄的输出端

接U₃的CI端，U₃、U₄的输入端1D均与各自的输出端

相连，因此U₃、U₄构成了两位二进制计数器，U₃为高位，U₄为低位，数据从U₃、U₄的Q₀端输出；按下一次SB₁按钮，则记录一次数据，数据从00记录到11后再循环。IC15为现有的2-4线译码器74LS139；其A₁、A₀输入端分别从U₃、U₄的Q₀输出端接收二进制数，译码后分别从输出。

换挡温度设定单元中的设定值寄存电路由分别对应强风、中风、弱风档位的三个锁存器74LS373组成，即IC12、IC13、IC14；它们的输入端连接计数器IC8、IC9，接收的信号为与设定值的十位数和个位数相对应的二进制数；译码器IC15的

端输出的电平信号经过非门U₅、U₆、U₇后分别输出至IC12、IC13、IC14的使能端，控制三个锁存器的工作状态，如，在需要进行强风档的温度设定时，则通过按键SB1调整使得IC15的端经非门U5后输出高电平至IC12的使能端ALE，使能后的锁存器开始对设定值数据进行锁存；IC₁₂～IC₁₄与非门U₅～U₇配合使用可用来锁存三种不同的温度值，即分别在U₅、U₆、U₇高电平时，IC₁₂、IC₁₃、IC₁₄分别接收强风温度设定值、中风温度设定值、弱风温度设定值，并在U₅、U₆、U₇转为低电平时锁存该数值，强风温度设定值、中风温度设定值、弱风温度设定值的二进制码分别从IC₁₂、IC₁₃、IC₁₄的Q₇～Q₀端输出至对应档位的比较器，即IC5、IC6、IC7中。

三个档位的比较器IC5、IC6、IC7分别将两组输入端输入的实测温度值与设定值进行比较，比较的结果分别由IC₅～IC₇的

端送出。由IC₅～IC₇的

端送出的信号有些经过反相器（U₈～U₁₀）反相，有些未经过反相器（U₈～U₁₀）反相，送入与门（U₁₁～U₁₄）相与，其目的是：当实测温度高于强风温度设定值时，U₁₁输出高电平，通过R₂₃电阻使得晶体管T₁导通,继电器J₁得电，强电电路中J₁的常开触点闭合，电扇运行在强风档；当实测温度低于强风温度设定值且高于中风温度设定值时，U₁₂输出高电平，通过R₂₄电阻使得晶体管T₂导通,继电器J₂得电，强电电路中J₂的常开触点闭合，电扇运行在中风档；当实测温度低于中风温度设定值且高于弱风温度设定值时，U₁₃输出高电平，通过R₂₅电阻使得晶体管T₃导通,继电器J₃得电，强电电路中J₃的常开触点闭合，电扇运行在弱风档；当实测温度低于弱风温度设定值时，U₁₄输出高电平，通过R₂₆电阻使得晶体管T₄导通,继电器J₄得电，强电电路中J₄的常闭触点断开，电扇停止运行。

设定值显示单元中，IC₁₀、IC₁₁为现有的七段显示译码器CD4511。IC₁₀、IC₁₁通过

端接地，LE端接高电平，已经处于选通状态。IC₁₀、IC₁₁的输入端A₄～A₁分别从IC₈、IC₉的Q₄～Q₁端接收设定温度值的十位和个位值。IC₁₀、IC₁₁的输出端a～g分别通过限流电阻R₆～R₁₂、R₁₃～R₁₉接共阴极七段显示数码管U₁、U₂；U₁、U₂分别用于显示设定温度值的十位和个位。

本实用新型的换挡温度设定单元中还包括分别对应强风、中风、弱风三个档位的设定指示灯LED₁、LED₂、LED₃；IC₁₅的

输出的电平信号，通过非门（U₅、U₆、U₇）、电阻（R₂₀、R₂₁、R₂₂）接设定指示灯。当按一次SB₁按键时，IC₁₅的输出低电平，经U₅反相后，LED₁灯亮，此时可通过对按键SB₁～SB₃的操作进行强风档温度的设定；当第二次按下SB₁按钮时，则IC₁₅的

输出低电平，经U₆反相后，LED₂灯亮，可进行中风档温度的设定；同理，第三次按下SB₁按钮时，IC₁₅的输出低电平，U₇高电平，LED₃灯亮，弱风档温度得到设定。

图3所示为本实用新型对应上述具体实施例的操控界面示意图，使用者可通过开关控制整个系统的电源通断；通过档位选择按钮选择要设定的档位；通过温度设定按钮对设定值进行调整；通过清除按钮对设定值进行清除；在设定过程中，设定指示灯显示当前设定的档位，七段数码管显示当前档位的设定值，设定过程非常直观。

本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。

Claims

1.一种温控电扇用数字式调速器，其包括温度检测单元、温度比较单元和调速电路单元，其特征是，还包括换挡温度设定单元；温度检测单元由温度传感器和A\D转换器组成，换挡温度设定单元包括手动设定电路和设定值寄存电路；调速电路单元中包括用于驱动风扇的可调速电机；

2.根据权利要求1所述的温控电扇用数字式调速器，其特征是，还包括设定值显示单元，换挡温度设定单元中的手动设定电路还输出温度设定信号至设定值显示单元中。

3.根据权利要求1或2所述的温控电扇用数字式调速器，其特征是，温度比较单元包括3个分别对应强风、中风、弱风三个档位的比较器；换挡温度设定单元中的设定值寄存电路包括分别对应强风、中风、弱风三个档位的锁存器；每个锁存器的输出端分别和与其档位相应的比较器的输入端相连接；3个比较器分别输出强风调速信号、中风调速信号、弱风调速信号至调速电路单元。

4.根据权利要求3所述的温控电扇用数字式调速器，其特征是，调速电路单元中还包括3个分别对应强风、中风、弱风三个档位和风扇停转的驱动继电器；可调速电机为转子通过驱动继电器的辅助触点串接入1个以上电阻的电机；温度比较单元输出的强风调速信号、中风调速信号、弱风调速信号分别控制相应的驱动继电器线圈的得电或失电，从而控制可调速电机转子接入电阻的数量，改变电机的转速。

5.根据权利要求3所述的温控电扇用数字式调速器，其特征是，手动设定电路中包括分别对应设定值“加”、“减”和档位选择的按键，与设定值“加”、“减”按键相连接的计数器，与档位选择按键相连接的两位二进制触发器，以及与两位二进制触发器相连接的档位选择译码器；计数器的输出端同时连接设定值寄存单元中3个锁存器的设定值输入端；档位选择译码器分别向设定值寄存单元中3个锁存器输出使能信号，控制各锁存器的工作。

6.根据权利要求2所述的温控电扇用数字式调速器，其特征是，设定值显示单元中包括显示译码器和与显示译码器相连的七段显示数码管；换挡温度设定单元中的手动设定电路输出温度设定信号至译码器中，经译码后的设定值显示于七段显示数码管上。

7.根据权利要求5所述的温控电扇用数字式调速器，其特征是，手动设定电路中还包括分别对应强风、中风、弱风三个档位的设定指示灯；档位选择译码器输出的3个锁存器使能信号，分别控制相应档位的设定指示灯点亮或熄灭。

8.根据权利要求3所述的温控电扇用数字式调速器，其特征是，还包括温度分检单元，温度分检单元由2个分别对应实测温度值十位数值和个位数值的四位双稳态锁存器组成；温度检测单元中的A\D转换器将温度模拟值转换成BCD码的数字信号，BCD码的数字信号的高四位和低四位分别输出至2个四位双稳态锁存器中；2个四位双稳态锁存器将与分检后的实测温度十位数值和个位数值对应的二进制码，输出至温度比较单元中的各比较器中。