CN204480080U

CN204480080U - 基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路

Info

Publication number: CN204480080U
Application number: CN201520138344.9U
Authority: CN
Inventors: 韩绍文
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2025-03-11

Abstract

本实用新型公开了一种基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路。包括用于实时检测环境温度的温度传感器、用于作为控制中心的单片机、用于执行温控动作的调速电路、温度设定按钮模块、用于显示环境温度的数码管显示模块及用于供电的电源电路，单片机分别与温度传感器、调速电路、温度设定按钮模块和数码管显示模块连接。本实用新型通过温度传感器自动测定环境温度，将环境温度进行实时显示，并依据温度进行风扇功率档自动控制。实时性强，控制简单，成本较低，便于推广。

Description

基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路

技术领域

本实用新型涉及一种实用电扇控制电路，特别是涉及一种基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路。

背景技术

电子产品的正常工作往往需要大功率、高转速和大风量的风扇来散热。风扇在大功率时可以起到很好的散热效果，但却有高噪声和高能耗的问题；而反之为了降低噪声和能耗来降低功率，则势必造成在高产热时的散热不足问题，甚至造成电子器件无法正常工作。

目前多数领域的风扇仍然采用的单一功率不可自动控制的结构，一方面无法知晓实际的环境温度，另一方面也无法根据环境温度实时做出功率档的调整，使得该领域存在较大的改进空间。

实用新型内容

针对上述背景技术中的问题，本实用新型提供了一种基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路，结构简单、制造容易、成本较低，便于推广使用。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型包括温度传感器、单片机、调速电路、温度设定按钮模块、用于显示环境温度的数码管显示模块及用于供电的电源电路，单片机分别与温度传感器、调速电路、温度设定按钮模块和数码管显示模块连接；

单片机采用AT89S51单片机，温度传感器采用DS18B20数字式集成温度传感器，DS18B20温度传感器的GND端接地，DQ端接AT89S51单片机的P3.3，VDD端接+5V电源，DQ端通过电阻R2也接到+5V；

电源电路包括稳压器LM7805、二极管D3～D6、电容C4、电容C5、电阻R20、发光二极管D7和变压器U1，220V电源依次经变压器U1降压、由二极管D3～D6构成的桥式电路整流、电容C4滤波后连接到稳压器LM7805的VIN端和GND端稳压，稳压器LM7805的GND端和VOUT端并联有电容C5和电容C7，电容C5和电容C7进一步滤除纹波，VOUT端和GND端串联有电阻R20和发光二极管D7，输出+5V稳压电源；

温度设定按钮模块包括按键S1、按键S2和按键S3，按键S1、按键S2和按键S3分别接入单片机的P1.4端、P1.5端和P1.6端；

温控调速电路包括继电器K1、继电器K2、双向可控硅Q9、双向触发二极管Q10、PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2，单片机的16脚经电阻R4与PNP型三极管Q1的基极连接，单片机的17脚经电阻R5与PNP型三极管Q2的基极连接，PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2的发射极接+5V电源；PNP型三极管Q1的集电极连接二极管D8的负极，二极管D8的两端分别连接继电器K1的线圈端，继电器K1的触点端分别连接到双向可控硅Q9和双向触发二极管Q10的一端；PNP型三极管Q2的集电极连接二极管D9的负极，二极管D9的两端分别连接继电器K2的线圈端，继电器K2的触点端分别连接到双向可控硅Q9和双向触发二极管Q10的一端；双向可控硅Q9的控制极经电阻R8与双向触发二极管Q10的另一端连接，双向可控硅Q9的另一端与电扇的电机连接，双向可控硅Q9和电扇的电机串联后连接到220V市电上，220V市电与双向可控硅Q9之间连接有保险丝F2；

数码管显示模块包括五个具有七段共阳显示的数码管和PNP型三极管Q11～Q15，每个数码管均具有a端～g端共七个端口，单片机的P0.0～P0.6端口分别与数码管的a端～g端连接；五个数码管的CA端分别连接有PNP型三极管Q11、PNP型三极管Q12、PNP型三极管Q13、PNP型三极管Q14和PNP型三极管Q15，每个PNP型三极管的集电极连接到数码管的CA端，各个PNP型三极管Q11、PNP型三极管Q12、PNP型三极管Q13、PNP型三极管Q14和PNP型三极管Q15的基极分别经分别经电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52连接到单片机的P2.7～P2.3端口，单片机的P2.3—P2.7五个端口作为数码管的片选信号输出端口；各个PNP型三极管的发射极串联在一起后连接到单片机的VCC端和EAVPP端，单片机的P0.0～P0.6端口分别经电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46后串联在一起连接到单片机的VCC端和EAVPP端。

所述的继电器K1的3脚经电阻R6与双向可控硅Q9连接，继电器K2的1脚经电阻R7与双向触发二极管Q10连接。

所述的继电器K2的2脚经电容C6与电扇的电机连接。

本实用新型具有以下有益效果：

1）可以在数码管上显示出当下的环境温度，具有实时准确的特点。

2）可以根据环境温度自动控制风扇切换为弱风、强风或无风。

3）成本低，功耗小，体积小，通过编程可以实现功能升级。

附图说明

图1是本实用新型的框架图。

图2是本实用新型的单片机AT89S51电路图。

图3是本实用新型的温度传感器DS18B20的外部引脚图。

图4是本实用新型的电源电路图。

图5是本实用新型的显示电路图。

图6是本实用新型的温度设定按钮模块与温度传感器连接电路图。

图7是本实用新型的调速电路。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图作进步说明。

如图1所示，本实用新型包括温度传感器、单片机、调速电路、温度设定按钮模块、用于显示环境温度的数码管显示模块及用于供电的电源电路，单片机分别与温度传感器、调速电路、温度设定按钮模块和数码管显示模块连接，电源电路连接上述各模块进行供电。

如图2所示，单片机采用AT89S51单片机。如图3所示，温度传感器采用DS18B20数字式集成温度传感器。DS18B20温度传感器的GND端接地，DQ端接AT89S51单片机的P3.3，VDD端接+5V电源，DQ端通过电阻R2也接到+5V。

如图4所示，电源电路包括稳压器LM7805、二极管D3～D6、电容C4、电容C5、电容C7、电阻R20、发光二极管D7和变压器U1，220V电源依次经变压器U1降压、由二极管D3～D6构成的桥式电路整流、电容C4滤波后连接到稳压器LM7805的VIN端和GND端稳压，稳压器LM7805的GND端和VOUT端并联有电容C5和电容C7，电容C5和电容C7进一步滤除纹波，VOUT端和GND端并联有电阻R20和二极管D7，输出+5V稳压电源，为系统电路提供较为稳定的电源。其中发光二极管作为电源得以正常提供的指示灯。

如图6所示，温度设定按钮模块包括按键S1、按键S2和按键S3，按键S1、按键S2和按键S3分别接入单片机的P1.4端、P1.5端和P1.6端。温度传感器采用DS18B20数字式集成温度传感器，DS18B20温度传感器的GND端接地，DQ端接AT89S51单片机的P3.3，VDD端接+5V电源，DQ端通过电阻R2也接到+5V。

如图7所示，温控调速电路包括继电器K1、继电器K2、双向可控硅Q9、双向触发二极管Q10、PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q2，单片机的16脚经电阻R4与PNP型三极管Q1的基极连接，单片机的17脚经电阻R5与PNP型三极管Q2的基极连接，PNP型三极管Q1和PNP型三极管Q1的发射极接+5V电源；PNP型三极管Q1的集电极连接二极管D8的负极，二极管D8的两端分别连接继电器K1的线圈端的1脚和2脚，继电器K1的触点端的3脚和4脚分别连接到双向可控硅Q9和双向触发二极管Q10的一端；PNP型三极管Q2的集电极连接二极管D9的负极，二极管D9的两端分别连接继电器K2的触点端，继电器K2的线圈端分别经电阻R7连接到双向可控硅Q9和直接连接到双向触发二极管Q10的一端；双向可控硅Q9的控制极经电阻R8与双向触发二极管Q10的另一端连接，双向可控硅Q9的另一端与电扇的电机连接，双向可控硅Q9和电扇的电机串联后连接到220V市电上，220V市电与双向可控硅Q9之间连接有保险丝F2。

如图5所示，数码管显示模块包括五个具有七段共阳显示的数码管和PNP型三极管Q11～Q15，每个数码管均具有a端～g端共七个端口，单片机的P0.0～P0.6端口分别与数码管的a端～g端连接；五个数码管的CA端分别连接有PNP型三极管Q11、PNP型三极管Q12、PNP型三极管Q13、PNP型三极管Q14和PNP型三极管Q15，每个PNP型三极管的集电极连接到数码管的CA端，各个PNP型三极管Q11、PNP型三极管Q12、PNP型三极管Q13、PNP型三极管Q14和PNP型三极管Q15的基极分别经电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52连接到单片机的P2.7～P2.3端口，单片机的P2.3—P2.7五个端口作为数码管的片选信号输出端口；各个PNP型三极管的发射极串联在一起后连接到单片机的VCC端和EAVPP端，单片机的P0.0～P0.6端口分别经电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46后串联在一起连接到单片机的VCC端和EAVPP端。

继电器K1的3脚经电阻R6与双向可控硅Q9连接，继电器K2的1脚经电阻R7与双向触发二极管Q10连接。继电器K1的线圈端1脚和2脚并联于二极管D8，继电器K1的触点端3脚经电阻R6与双向可控硅Q9的一端连接，继电器K1的触点端4脚直接与双向触发二极管Q10的一端连接。继电器K2的线圈端3脚和4脚并联于二极管D9，继电器K2的触点端1脚经电阻R7与双向可控硅Q9的一端连接，继电器K2的触点端2脚直接与双向触发二极管Q10的一端连接。继电器K2的2脚经电容C6与电扇的电机连接。

温度传感器用于实时检测环境温度的模块，电源电路用于向系统供电的电路，数码管用于显示环境温度的的电路，按键模块用于温度采集及温度设定的电路，调速电路用于执行温控动作的调速电路。

本实用新型的单片机采用AT89S51，是一种低功耗、高性能的处理器，它共有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，两个全双工串行通信口，可通过编程实现预定的功能。

温度传感器采用数字式集成温度传感器DS18B20，外部引脚包括GND,DQ和VDD。温度传感器可以实现将被测温度用符号扩展的16 位数字量方式串行输出。单片机只需要一个I/O口就可以控制DS18B20。DS18B20的GND端接地，DQ端接P3.3，VDD端接+5V，DQ端通过电阻也接到+5V。由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，温度误差很小，温度值在器件内部转换成数字量直接输出，使得系统设计较为简单。

电源电路中，220V电源整流滤波后送入LM7805稳压，在输出端接电容C5，C7进一步滤除纹波，得到+5V稳压电源。

显示电路中，单片机的P2.3—P2.7五个端口作为数码管的片选信号输出端口，连接用PNP型三极管做驱动；在P0各位各加一个上拉电阻R36、R37、R38、R43、R44、R35、R36；在数码管各段各加一个限流电阻。需要显示的数据通过P0端口送给数码管显示，通过P2.7—P2.3五个端口分别对数码管进行位选。

温控调速电路主要采用继电器实现，继电器的接有控制晶闸管导通角的电阻的接入电路与否由单片机控制，根据当前温度值在相应管脚送出高/低电平，决定某个继电器的导通角控制电阻是否接入电路。

本实用新型的具体实施例如下：

初始化系统，为系统供电并载入编写好的程序，进行通过按键设定无风、弱风、强风的分界温度等操作。温度传感器DS18B20通过温度转换命令将所测得的温度输入单片机。单片机将所测得的温度通过数码管和显示电路显示。单片机通过输入值和按键设定值的比较，决定风扇档位，并通过控制温控电路来控制电机转速为无风、弱风、强风。

用户需要在系统工作前设置三个风挡的切换温度值，硬件上通过三个按键来实现。K3作设置按键，K1作增加按键，K2做减少按键。第一次按下设置按键K3，进入低温关闭风扇的温度设定，按下K1则设定温度加1，按下K2则设定温度减1。当第二次按下K3时，系统设置开启强风的上限温度，K1，K2仍未设定温度加减的作用。当第三次按下K3时，进入不设置的状态，此时按下K1，K2无效。

温控调速电路中，当当前温度低于所设的温度下限时继电器K1吸合，关闭风扇，当当前温度高于所设的温度上限时继电器K2吸合，切换到强风档。依次为一个周期不断进行更新，在每个周期内，单片机都对输入的温度值进行检测，从而更新输出到数码管上的数值，实现动态显示。从而实现自动动态地由温度控制转速。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims

1. 一种基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路，其特征在于：

包括温度传感器、单片机、调速电路、温度设定按钮模块、用于显示环境温度的数码管显示模块及用于供电的电源电路，单片机分别与温度传感器、调速电路、温度设定按钮模块和数码管显示模块连接；

2. 根据权利要求1所述的一种基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路，其特征在于：所述的继电器K1的3脚经电阻R6与双向可控硅Q9连接，继电器K2的1脚经电阻R7与双向触发二极管Q10连接。

3. 根据权利要求1所述的一种基于温度传感器检测和单片机自动控制的电扇温控电路，其特征在于：所述的继电器K2的2脚经电容C6与电扇的电机连接。