CN211144881U - 一种风扇手势调速电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风扇调速技术领域，本实用新型公开了一种风扇手势调速电路，其包括红外对管模块，用于检测用户手势遮挡信号；控制芯片，与所述红外对管模块连接，用于根据所述用户手势遮挡信号持续的时间信息生成相应的控制信号；调速电路，与所述控制芯片连接，用于根据控制芯片的控制信号调节风扇的转速；供电电路，分别与所述红外对管模块、所述控制芯片和所述调速电路连接，用于提供各电路模块的工作电压。本实用新型能够提高通过手势调节风扇转速的准确率，并且结构简单、操作方便。

Description

一种风扇手势调速电路

技术领域

本实用新型涉及风扇调速的技术领域，尤其是涉及一种风扇手势调速电路。

背景技术

目前，市面上的风扇基本是利用按键、旋钮等开关对其进行换档调速。但是，换挡的时候会有很明显的响声，不适用于安静场所；而且，在使用一段时间后，可能出现按键失灵或者开关外壳脱落、损坏的情况，使换档操作不便，并且电线外露会有安全隐患。

为解决上述问题，可以利用手势来对风扇的档位进行控制，如公布号为CN102192173A的中国专利公开了一种智能手势控制电风扇，其接收用户的手势并对手势进行识别判断，根据识别判断的结果指示控制调节单元调节电机的启动、关闭和转速。但是，该专利是对用户的手势图像进行识别，需要额外设置手势图像采集模块、预处理模块、训练模块、匹配模块等软硬件模块，无疑增加了成本；并且，图像预处理、数据库样本量、特征提取等多种因素共同影响手势识别准确度，因此难以保证准确率；另外，为了实现手势换档功能，用户需要记住多种手势，操作复杂。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种风扇手势调速电路，其可以提高通过手势调节风扇转速的准确率，并且结构简单、操作方便。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种风扇手势调速电路，包括：红外对管模块，用于检测用户手势遮挡信号；控制芯片，与所述红外对管模块连接，用于根据所述用户手势遮挡信号生成相应的控制信号；调速电路，与所述控制芯片连接，用于根据控制芯片的控制信号调节风扇的转速；供电电路，分别与所述红外对管模块、所述控制芯片和所述调速电路连接，用于提供各电路模块的工作电压。

通过采用上述技术方案，用户利用手部遮挡红外对管模块，使得控制芯片接收到用户手势遮挡信号，并根据该遮挡信号持续的时间长短，来对风扇的档位进行切换，实现通过手势调节风速，其结构简单、操作方便；并且，由于仅根据手势遮挡红外对管模块的时间来选择相应档位，没有其它影响因素，因此，可以保证手势调速的准确率。

本实用新型进一步设置为：所述调速电路包括调速电动机以及至少两个档位控制电路，每个所述档位控制电路均与所述控制芯片和所述调速电动机连接，每个所述档位控制电路分别控制所述调速电动机调节至档位对应的风速。

通过采用上述技术方案，根据实际情况设置风速档位，每个档位对应一个档位控制电路，每个档位控制电路分别对调速电动机进行档位控制，得到对应的风速。

本实用新型进一步设置为：每个所述档位控制电路均包括三极管和可控硅；所述可控硅的控制极通过所述三极管与所述控制芯片的信号输出端连接；所述控制芯片的信号输出端输出控制信号使所述三极管导通，所述可控硅导通；所述可控硅的正极与市电L端连接，所述可控硅的负极与所述调速电动机的绕组接入点连接；每个所述可控硅对应的所述调速电动机的绕组接入点均不同。

通过采用上述技术方案，利用三极管和可控硅的导通截止特性，当需要切换到某一档位时，该档位对应的档位控制电路导通，由于绕组接入位置不同，使得调速电动机的电感量不同，从而影响调速电动机转速，调节风速。

本实用新型进一步设置为：所述供电电路包括半波阻容降压电路和稳压电路，市电依次通过所述半波阻容降压电路、所述稳压电路为各电路模块供电。

通过采用上述技术方案，可以对市电进行降压、整流、稳压处理，得到适合风扇内各电路模块的工作电压。

本实用新型进一步设置为：所述稳压电路包括低压差线性稳压器。

通过采用上述技术方案，使用低压差线性稳压器，可以减少稳压电路的元件，降低成本，且静态电流小，噪音小。

本实用新型进一步设置为：所述红外对管模块包括红外发射管和红外接收管，所述控制芯片控制所述红外发射管的导通或关断，所述红外接收管发送所述用户手势遮挡信号至所述控制芯片。

通过采用上述技术方案，利用手部可以将红外发射管发射的红外信号反射到红外接收管，使红外接收管接收到红外信号，红外接收管向控制芯片发送用户手势遮挡信号，结构简单，操作方便。

本实用新型进一步设置为：所述红外发射管的正极通过电阻与所述半波阻容降压电路的输出电压端连接。

通过采用上述技术方案，利用半波阻容降压电路的输出电压的输出电压为红外发射管供电，既可以满足红外发射管的工作电压需求，又可以保证稳压电路输出电压稳定。

本实用新型进一步设置为：还包括温感模块，分别与所述控制芯片的信号输入端和所述供电电路连接，用于检测环境温度，所述控制芯片根据检测的环境温度对风扇转速进行控制。

通过采用上述技术方案，实时采集环境温度，根据环境温度的变化来更换风扇档位，在温度较低情况下，可以降低风速，具有节能作用，并且，可以避免用户在夜间、较冷环境下长时间接受高速风而导致感冒发烧，保证用户身体健康。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.用户利用手部遮挡红外对管模块，使得控制芯片接收到用户手势遮挡信号，并根据该遮挡信号持续的时间长短，来对风扇的档位进行切换，实现通过手势调节风速，其结构简单、操作方便；并且，由于仅根据手势遮挡红外对管模块的时间来选择相应档位，没有其它影响因素，因此，可以保证手势调速的准确率；

2.根据实际情况设置风速档位，每个档位对应一个档位控制电路，每个档位控制电路分别对调速电动机进行档位控制，得到对应的风速；

3.实时采集环境温度，根据环境温度的变化来更换风扇档位，在温度较低情况下，可以降低风速，具有节能作用，并且，可以避免用户在夜间、较冷环境下长时间接受高速风而导致感冒发烧，保证用户身体健康。

附图说明

图1是本实施例的电路原理图。

图中，10、红外对管模块，20、控制芯片，30、调速电路，401、半波阻容降压电路，402、稳压电路，50、温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型实施例公开的一种风扇手势调速电路，包括红外对管模块10、控制芯片20、调速电路30和供电电路，红外对管模块10、调速电路30均与控制芯片20连接，供电电路分别与红外对管模块10、控制芯片20和调速电路30连接。

在本实施例中，控制芯片20的型号为AS275，其为具有IO+AD的8位MCU。

作为本实施例的一种可选实施方式，调速电路30包括调速电动机F1以及至少两个档位控制电路，每个档位控制电路均与控制芯片20和调速电动机连接。档位控制电路与所设置的风扇档位相一致，即若设置3个风速档位（高、中、低档），则档位控制电路的数量设置为3个，分别对应3个风速档位。

参照图1，调速电路30设置3个档位控制电路，调速电机F1由三个绕组和一个电容C4组成。其中，对应低档的档位控制电路包括电阻R11、三极管Q1和可控硅Q6，三极管Q1的基极通过电阻R11与控制芯片20的管脚5连接，三极管Q1的集电极通过电阻R10连接到VCC（即供电电路的电压输出端），三极管Q1的发射极与可控硅Q6的控制极连接；可控硅Q6的正极与市电L端连接，可控硅Q6的负极与调速电动机F1的绕组接入点2连接。当选择低档时，控制芯片20的管脚5输出高电平，管脚6和管脚7输出低电平，只有三极管Q1导通，进而可控硅Q6导通，调速电机F1内的电感量最小，调速电机F1的转速最低，此时风速最小。

对应高档的档位控制电路包括电阻R13、三极管Q3和可控硅Q8，三极管Q3的基极通过电阻R11与控制芯片20的管脚7连接，三极管Q3的集电极通过电阻R10连接到VCC（即供电电路的电压输出端），三极管Q3的发射极与可控硅Q8的控制极连接；可控硅Q8的正极与市电L端连接，可控硅Q8的负极与调速电动机F1的绕组接入点4连接。当选择高档时，控制芯片20的管脚7输出高电平，管脚5和管脚6输出低电平，只有三极管Q3导通，进而可控硅Q8导通，调速电机F1内的电感量最大，调速电机F1的转速最高，此时风速最大。

对应中档的档位控制电路包括电阻R12、三极管Q2和可控硅Q7，三极管Q2的基极通过电阻R11与控制芯片20的管脚6连接，三极管Q2的集电极通过电阻R10连接到VCC（即供电电路的电压输出端），三极管Q2的发射极与可控硅Q7的控制极连接；可控硅Q7的正极与市电L端连接，可控硅Q7的负极与调速电动机F1的绕组接入点3连接。当选择中档时，控制芯片20的管脚6输出高电平，管脚5和管脚8输出低电平，只有三极管Q2导通，进而可控硅Q7导通，调速电机F1内的电感量中等，调速电机F1的转速中等，此时风速处于中等。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图1所示，供电电路包括半波阻容降压电路401和稳压电路402，市电依次通过半波阻容降压电路401、稳压电路402为各电路模块供电。

本可选实施方式中，半波阻容降压电路401包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、二极管D2、稳压二极管D3、电容C1、电容C2和有极性电容C6；市电N端依次串联电阻R1、电阻R2连接到二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，电容C1与电阻R2并联，稳压二极管D3的正极与二极管D2的负极连接，稳压二极管D3的负极与市电L端连接，有极性电容C6的正极与市电L端连接，有极性电容C6的负极接地，二极管D1的正极连接市电L端，二极管D1的负极与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地，V+即为半波阻容降压电路401的输出电压端。

本可选实施方式中，稳压电路402包括低压差线性稳压器U1和电容C3，低压差线性稳压器U1选用线性稳压芯片AS7125，其包含3个管脚，管脚1（VSS）接地，管脚3（VIN）接V+，管脚2（VOUT）接VCC，管脚2和管脚3之间串联有电容C3。

本实施例中，如图1所示，红外对管模块10包括红外发射模块和红外接收模块。红外发射模块包括红外发射管D4、电阻R3、电阻R4和三极管Q4，红外发射管D4的正极通过电阻R3连接到V+，红外发射管D4的负极与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极串联电阻R4后与控制芯片20的管脚3连接。当控制芯片20的管脚3输出高电平，三极管Q4导通，红外发射管D4导通，发射红外信号；当控制芯片20的管脚3输出低电平，三极管Q4截止，红外发射管D4关断，不能发射红外信号。

红外接收模块包括红外接收管OPTO、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C5和三极管Q5，红外接收管OPTO的发射极通过电阻R5接地，红外接收管OPTO的集电极连接VCC，电阻R6、电阻R7串联后与红外接收管OPTO、电阻R5并联，电容C5的一端与红外接收管OPTO的发射极连接，电容C5的另一端连接到电阻R6与电阻R7的连接点上，电容C5的另一端还与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极通过电阻R8连接到VCC，三极管Q5的发射极接地，电阻R9的一端连接到三极管Q5的集电极，电阻R9的另一端连接到控制芯片20的管脚4。

作为本实施例的一种可选实施方式，如图1所示，还包括温感模块50。温感模块50包括温度传感器T，其型号为DS18B20，温度传感器T的管脚1（GND）接地，温度传感器T的管脚2（DQ、数字信号输入/输出端）与控制芯片20的管脚2（TS）连接，温度传感器T的管脚3 (VDD)接VCC，温度传感器T的管脚3与管脚2之间串联有电阻R14。

本实施例的实施原理为：风扇上电，控制芯片20的管脚3输出一个方波信号，控制三极管Q4一直在打开、关断；由于红外发射管D4的红外信号是通过手部遮挡反射给红外接收管OPTO的，因此，在没有手势遮挡时，红外接收管OPTO接收不到红外信号，或者是很微弱的红外信号，此时控制芯片20的管脚4一直是高电平；当有手势遮挡时，红外接收管OPTO接收到的也是一个方波信号，通过电容C5耦合，电阻R6、R7提供偏置电压，来控制三极管Q5的开关，因此，控制芯片20的管脚4接收到的也是一个方波信号，也就是用户手势遮挡信号。控制芯片20根据其管脚4接收到的方波信号的时间来判断出用户需要切换的档位，进而控制调速电路30调节调速电机F1的转速，切换到相应的档位。

例如：当用户手挥风扇，控制芯片20的管脚4接收到方波信号，因此，控制芯片20根据方波信号的持续时间（ms级）判断出应切换到低档位（风扇开机默认低档位），因此管脚5输出高电平，管脚6和管脚7输出低电平，调速电路30工作，控制调速电机F1低转速，此时风速最低。

当手在红外对管模块10上停留2秒，控制芯片20的管脚4接收到2秒的方波信号，控制芯片20判断出应切换到当前档位的下一档；当手在红外对管模块10上停留4秒，控制芯片20的管脚4接收到4秒的方波信号，控制芯片20判断出应切换到当前档位的下下一档；当手在红外对管模块10上停留6秒，不切换风扇档位，依次循环。

另外，在风扇工作且无手势感应的30min的情况下，转为温度控制。由温度传感器采集环境温度（例如每5min采集一次温度），从而控制风扇转速。例如： T＜26℃时，风扇关闭，一旦关闭，需由手势打开；26℃≤T＜28℃时，打开低档风；28℃≤T＜30℃时，打开中档风；T＞30℃时，打开高档风。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风扇手势调速电路，其特征在于，包括：

红外对管模块（10），用于检测用户手势遮挡信号；

控制芯片（20），与所述红外对管模块（10）连接，用于根据所述用户手势遮挡信号持续的时间信息生成相应的控制信号；

调速电路（30），与所述控制芯片（20）连接，用于根据控制芯片（20）的控制信号调节风扇的转速；

供电电路，分别与所述红外对管模块（10）、所述控制芯片（20）和所述调速电路（30）连接，用于提供各电路模块的工作电压。

2.根据权利要求1所述的风扇手势调速电路，其特征在于，所述调速电路（30）包括调速电动机以及至少两个档位控制电路，每个所述档位控制电路均与所述控制芯片（20）和所述调速电动机连接，每个所述档位控制电路分别控制所述调速电动机调节至档位对应的风速。

3.根据权利要求2所述的风扇手势调速电路，其特征在于，每个所述档位控制电路均包括三极管和可控硅；

所述可控硅的控制极通过所述三极管与所述控制芯片（20）的信号输出端连接；所述控制芯片（20）的信号输出端输出控制信号使所述三极管导通，所述可控硅导通；

所述可控硅的正极与市电L端连接，所述可控硅的负极与所述调速电动机的绕组接入点连接；

每个所述可控硅对应的所述调速电动机的绕组接入点均不同。

4.根据权利要求1～3任一项所述的风扇手势调速电路，其特征在于，所述供电电路包括半波阻容降压电路（401）和稳压电路（402），市电依次通过所述半波阻容降压电路（401）、所述稳压电路（402）为各电路模块供电。

5.根据权利要求4所述的风扇手势调速电路，其特征在于，所述稳压电路（402）包括低压差线性稳压器。

6.根据权利要求4所述的风扇手势调速电路，其特征在于，所述红外对管模块（10）包括红外发射管和红外接收管，所述控制芯片（20）控制所述红外发射管的导通或关断，所述红外接收管发送所述用户手势遮挡信号至所述控制芯片（20）。

7.根据权利要求6所述的风扇手势调速电路，其特征在于，所述红外发射管的正极通过电阻与所述半波阻容降压电路（401）的输出电压端连接。

8.根据权利要求1～3、5～7任一项所述的风扇手势调速电路，其特征在于，还包括温感模块（50），分别与所述控制芯片（20）的信号输入端和所述供电电路连接，用于检测环境温度，所述控制芯片（20）根据检测的环境温度对风扇转速进行控制。

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