CN109737075A - 一种多模式感应智能节能风扇 - Google Patents
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Abstract
一种多模式感应智能节能风扇。本发明通过设计硬件系统和程序实现随环境温度变化自动调节电机转速的温控风扇、同时通过红外感应实现自动启停，从而节能。本发明专利提供了一种多模式感应智能节能风扇系统，包括电源模块、51单片机、温度传感器、温度显示数码管、方波发生器、液晶显示器、双向可控硅、红外热释电传感器、风扇电机。所述温度传感器采集环境温度并传输给51单片机，通过温控模块程序计算并输出PWM占空比波智能调节风扇电机转速，实现智能温控无级调速功能。另外设计了红外热释电传感器模块自动控制风扇启停。本发明的智能节能风扇节约电能并提高舒适度，对研究其它电器智能化节能等方面有重要的借鉴意义。
Description
技术领域
本发明属于风扇技术领域，具体涉及一种多模式感应智能节能风扇。
背景技术
风扇是最常见的家用电器之一，以其低成本、低耗能、送风范围广等优势广泛用于日常生活中。目前市场上常见的风扇转速划分几档，不能随环境温度自动调节转速，夜晚温度下降容易被风扇吹感冒。另外，风扇多为按键开关和遥控开关控制，风扇定时时长一般都限制在一小时内，人若离开，会出现“人走风扇转”式浪费现象。
随着人们对生活品质的追求，对电风扇的智能化的要求不断提高。经对现有技术的文献检索，目前国内还没有一种公开的、有效的随环境温度实时无级变速、红外感应多模式感应智能节能风扇。因此，基于上述情况，本发明专利设计了一种多模式感应智能节能风扇，节约电能并提高了舒适度；红外感应自动启停功能，人们出门在外也不用担心忘记关电风扇，智能化改变人民生活。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种能够根据环境温度自动调节风扇转速；人来即开，人离即关的红外感应自动启停的多模式感应智能节能风扇，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多模式感应智能节能风扇，包括电源模块、51单片机、温度传感器、温度显示数码管、方波发生器、液晶显示器、双向可控硅、红外热释电传感器模块、风扇电机，其特征在于，所述温度传感器采集环境温度并传输给51单片机，51单片机采集环境温度和设定目标温度、通过程序计算出占空比并传送到方波发生器中后输出相应占空比PWM波，通过放大电路驱动风扇无刷直流电机，实现智能温控无级调节风扇转速功能。
作为本发明的优选方案：所述电源模块由PCB电路主板供电，包括单片机复位电路、晶振电路、温度范围设定和显示电路、串口通信及占空比显示电路、红外热释电人体感应电路、电机驱动电路、温度采集电路等。
作为本发明的优选方案：所述温度范围设定和显示电路含K1，K2，K3三个按键，K1连接单片机P0.4，K2连接单片机P0.5，K3连接单片机P0.6，复位时，按下K1时，温度下限值加1，温度下限值范围在10-30之间循环选择；按下K3时，温度上限值加1，温度上限值在20-40之间循环选择；直到按下K2，温度设定程序结束，进行按温度自动控制转速的阶段。
作为本发明的优选方案：上述的串口通信及占空比显示电路中单片机通过TXD发送相应的占空比数据至方波发生器，方波发生器将占空比数据显示在LCD上面，并输出PWM波，此外，还有两个按键可以手动调节占空比。
作为本发明的优选方案：上述的红外热释电人体感应电路中两个可调电位器用于调节灵敏度和延时，当人接近时传感器输出端为高电平，通过非门实现人接近时OUT端口输出低电平。
作为本发明的优选方案：上述电机驱动电路中输出的PWM信号进行放大后驱动电机旋转，电路中接入一个双向可控硅控制通断，栅极接到红外热释电传感器的输出，只有当人接近时，电机电路才会被接通，从而风扇实现人来即开，人走即关的自动启停功能。
作为本发明的优选方案：上述温度采集电路中温度传感器DS18B20是单总线，和单片机只需要一根数据线进行通信。
作为本发明的优选方案：上述的51单片机型号为AT89C51，实现数据读写与存储，并自动在ALE线上输出脉冲序列，允许访问片外程序存储器。
与现有技术相比，本发明的的有益技术效果主要体现在：温度传感器实时测量环境温度，单片机根据环境温度、设定温度，通过程序计算出占空比并传送到方波发生器后输出相应占空比PWM波，驱动风扇电机实现智能温控调节转速，实现无级变速功能。当环境温度高时，风扇转速自动提高；反之，环境温度降低时，风扇转速自动降低。通过如此操作，可以给人带来舒适感，使人不容易感冒，并节约电能。风扇电机由红外热释电传感器控制开关，只有当人接近时，电机电路才会被接通，从而风扇实现人来即开、人走即关的自动启停功能，节约电能。本发明的智能风扇实现了多种模式感应智能节能，温度测量精度高、红外感应灵敏，结构简单，操作方便，适用于各种类型的风扇，具有很高的生活应用价值。
附图说明
附图1为本发明专利的多模式感应智能节能风扇主控部分结构图。
附图2为本发明专利的温度范围设定和显示电路图。
附图3为本发明专利的多模式感应智能节能风扇的系统框图。
附图4为本发明专利的多模式感应智能节能风扇的主程序框图。
附图5为本发明专利中占空比为65%的波形图。
附图标记说明：
1—PCB电路主板；2—51单片机；3—电源开关；4—温度传感器；5—温度显示数码管；6—方波发生器；7—液晶显示器；8—调节键；9—双向可按硅；10—红外热释电传感器；11—温度设定键。
具体实施方式
为了更好地理解本发明专利，下面结合附图，对本发明专利的具体实施方式作进一步详细的说明，以使本发明专利的技术方案更易于理解和掌握。基于本发明中的实施例，凡依本发明专利申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属本发明专利涵盖的范围之内。
如图1所示，一种多模式感应智能节能风扇主控部分结构，图中包含：PCB电路主板、51单片机、电源开关、温度传感器、温度显示数码管、方波发生器、液晶显示器、调节键、双向可按硅、红外热释电传感器、温度设定键等。
第一步搭建电源部分，安排重要元件、接口器件布局要合理、方便操作、紧凑、便于连线与焊接，完成焊接和调试电源电路。
第二步搭建信号处理部分，考虑信号流向，信号在电路板上应尽可能顺序流动，避免交叉；先从信号流的源头部分开始搭建，按照顺序边搭完一个电路模块后要立刻进行测试，本模块测试完全正确后，再进行相邻模块的搭建和测试工作，按照类似方法，依次搭建其余电路模块。
第三步整体电路的功能、指标测试，验证是否达到总体设计目标。
请参阅图2 ，所述温度范围设定和显示电路含K1，K2，K3三个按键，K1连接单片机P0.4，K2连接单片机P0.5，K3连接单片机P0.6，复位时，按下K1时，温度下限值加1，温度下限值范围在10-30之间循环选择；按下K3时，温度上限值加1，温度上限值在20-40之间循环选择；直到按下K2，温度设定程序结束，进行按温度自动控制转速的阶段。
如图3所示，本发明专利的多模式感应智能节能风扇系统框图，该系统实现了风扇转速随环境温度自动调节的功能，DS18B20温度传感器采集环境温度后，送入51单片机中与设定的温度范围作比较计算，输出PWM波占空比数据到方波发生器，方波发生器产生相应占空比的PWM波，液晶显示屏上可以显示当前占空比，经过PWM放大电路驱动风扇电机实现智能温控调节转速功能。当环境温度高时，风扇转速自动提高；反之，环境温度降低时，风扇转速自动降低。风扇电机由红外热释电传感器模块输出信号控制双向可控硅的开关，只有当人接近时，电机电路才会被接通，从而风扇实现人来即开、人走即关的功能，节能环保。
作为优选方案，用户根据需要可以通过手动温度设定键（11）来调节温度设定值。
如图4所示，本发明专利的多模式感应智能节能风扇的主程序框图，该系统主程序首先要求用户设定温度范围，若K1按下就将温度范围下限数据加1，并显示温度上下限，K3按下就温度上限加1，K2结束设定后，DS18B20采集环境温度，单片机读取该温度进RAM中，同时程序读取所设置的温度上限和下限数据，由程序计算出所需占空比，并由TXD输出占空比PWM波发送给方波发生器，方波发生器连着的LCD可以将占空比显示出来，方波发生器输出的PWM波经放大电路后驱动电机，实现温控智能调节风扇转速功能。
实施例：
以某房间为实验场所，单片机程序设定温度范围为20℃～30℃，温度传感器实时监测房间温度，与单片机的温度设定范围进行对比，主程序计算出所需占空比并将数据传输入方波发生器中，得到占空比为65%的波形图（图5所示），占空比PWM波驱动风扇电机实现智能温控调节转速功能。当环境温度高时，风扇转速自动提高；反之，环境温度降低时，风扇转速自动降低。驱动风扇电机通过如此操作，可以给人带来舒适感，使人不容易感冒。另外，风扇电机由红外热释电传感器模块输出信号控制双向可控硅的开关，只有当人接近时，电机电路才会被接通，从而风扇实现人来即开、人走即关的自动启停功能，节能环保。
本发明专利风扇实现了多种模式感应智能节能，结构简单，操作方便，适用于各种类型的风扇。凡依本发明专利申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属本发明专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种多模式感应智能节能风扇，包括电源模块、51单片机（2）、温度传感器（4）、温度显示数码管（5）、方波发生器（6）、液晶显示器（7）、双向可控硅（9）、红外热释电传感器模块（10），风扇电机，其特征在于，所述温度传感器（4）采集环境温度并传输给51单片机（2），51单片机（2）通过程序计算输出PWM波占空比数据到方波发生器（6）中后输出相应占空比的PWM波，通过放大电路驱动风扇无刷直流电机，实现智能温控无级调节风扇转速功能。
2.根据权利1所述的一种多模式感应智能节能风扇，其特征在于，所述电源模块由PCB电路主板（1）供电，包括单片机复位电路、晶振电路、温度范围设定和显示电路、串口通信及占空比显示电路、红外热释电人体感应电路、电机驱动电路、温度采集电路等，所述的51单片机（2）包含AT89C51单片机，实现数据读写与存储，并自动在ALE线上输出脉冲序列，允许访问片外程序存储器；所述的温度传感器 DS18B20（4）和单片机只需要一根数据线进行通信。
3.根据权利1所述的一种多模式感应智能节能风扇，其特征在于，所述方波发生器（6）将占空比数据显示在LCD（7）上面，并输出PWM波，此外，还有两个按键可以手动调节占空比；另外，风扇采用无刷直流电机，并接收有占空比的PWM波，实现温控调节风扇转速。
4.根据权利1所述的一种多模式感应智能节能风扇，其特征在于，所述红外热释电传感器（10）含两个可调电位器用于调节灵敏度和延时，当人接近时传感器输出端为高电平，为了与TRIAC相适应，加了一个非门，这样人接近时OUT端口最终输出低电平。
5.根据权利1所述的一种多模式感应智能节能风扇，其特征在于，温度显示采用十进制的七段数码管，并能实时显示环境温度。
6.根据权利2所述的一种多模式感应智能节能风扇，其特征在于，51单片机（2）自动接收温度传感器（4）的数据并实时计算出最优PWM占空比波。
7.根据权利2所述的一种多模式感应智能节能风扇，其特征在于，电机驱动电路中接入一个双向可控硅（9）控制通断，栅极接到红外热释电传感器（10）的输出，只有当人接近时，电机电路才会被接通，实现风扇人来即开、人走即关的自动启停功能。
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