电风扇的创意设计

2024-05-04

电风扇的创意设计（共14篇）

篇1：电风扇的创意设计

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电风扇的现代设计方法及发展现状

作者：谭煜民

来源：《沿海企业与科技》2009年第05期

[摘要]文章简要介绍现代设计方法中的模块设计、虚拟设计、绿色设计在电风扇产品设计中的应用，进一步详细探讨利用模块设计的电风扇设计的思路、过程和方法。

[关键词]电风扇；现代设计；应用

篇2：电风扇的创意设计

产品名称：创意电风扇

设计者：潘春海

学号：14121120162

学院：美术学院绘画2班专业：美术学

篇3：电风扇的创意设计

电风扇在学校的应用非常广泛, 对于学生而言, 常常会因为匆忙离开而忘记关风扇造成能源浪费, 或者在晚上睡觉时因长时间开风扇而着凉。为此设计了一款具有自动开关、自动调节风速以及兼具闹钟功能的多功能节能电风扇。当风扇检测到在五分钟之内没有人便会自动关闭风扇, 时间可由软件修改。该风扇具有四个档位:当环境温度为30度以上时, 风速为最高档;当环境温度为25-30度时, 风速为第二档;当环境温度为20-25度时, 风速为第三档;当环境温度低于20度时, 风扇关闭, 温度区域值可以通过软件修改。另外, 设计了闹钟的功能, 同时LCD面板会显示日期、星期、温度等信息。

1 系统硬件设计

该系统由控制模块、人体检测模块、温度检测模块、电机驱动模块、按键模块、闹钟模块及LCD显示模块组成。其中, 控制模块以AT89S52单片机为控制核心, 人体检测模块由人体红外热释电传感器组成, 温度检测模块由DS18B20温度传感器组成, 电机模块采用L298N电机驱动芯片, 闹钟模块由DS1302和蜂鸣器组成, LCD显示模块由1602液晶显示屏组成, 按键模块由5个独立按键组成。系统的结构框图如图1所示。

1.1 控制模块

该模块采用AT89S52单片机为控制核心芯片, AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器, 具有8K在系统可编程Flash存储器, 性价比较高。

1.2 人体红外检测模块

该模块的电路如图2所示。HC-SR501人体感应的工作原理是:人进入它的感应范围则输出高电平, 人离开感应范围则自动延时关闭高电平, 输出低电平, 将数据传输给单片机从而实现对风扇开关的自动控制。

1.3 温度检测模块

温度检测模块电路如图3所示。DS18B20的第二个引脚与单片机相连, 通过该接口将检测到的温度值传输给单片机处理。

1.4 电机驱动模块

该模块的硬件电路如图4所示, 其核心是L298N驱动芯片, 该芯片的第5脚、第6脚及第7脚分别与单片机的P1.0、P1.2和P1.1引脚连接。

1.5 按键模块

按键模块的电路图如图5所示。该模块由5个独立按键组成, 在按键一端加上拉电阻, 使输入状态下保护电平的稳定, 接通过上拉电阻到VCC, 提高单片机端口驱动能力, 电阻限流保护, 这样可以提高系统的稳定性。

1.6 闹钟模块

闹钟模块的电路如图6所示, 由时钟芯片DS1302和蜂鸣器组成。DS1302芯片提供记时和闹钟的功能, 在系统掉电的时候不丢失时间和信息。蜂鸣器采用有源蜂鸣器, 用一个PNP三极管 (8550) 驱动, 在蜂鸣器的基极接一个限流电阻、防止电流过大烧坏蜂鸣器。

2 系统软件设计

系统的编程语言采用C语言, 编译及调试软件采用Keil软件。系统的主程序流程图如图7所示。

3 结束语

本设计主要面向学生群体, 为广大学生提供功能更齐全更智能化的床头式风扇。经过实践检验, 该风扇具有价格低、性能可靠、功能多样的特点, 具有较强的实际应用价值。

摘要：目前, 电风扇大多是靠手动调节风速, 为了解决在晚上睡觉时因风速过大或时间过长而着凉的问题, 设计了一款以AT89S52单片机为控制核心的多功能节能电风扇。该风扇可通过DS18B20检测环境温度来调节PWM改变电机的转速从而自动调节风扇的风速, 通过人体红外热释电传感器实现风扇自动开关以及实现闹钟叫醒的功能, 还可通过LCD显示时间、温度。在实际应用中, 该风扇取得较好的效果。

关键词：节能风扇,AT89S52单片机,人体红外热释电传感器,闹钟

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社, 2009.

[2]康华光.电子技术基础 (模拟部分) [M].北京:高等教育出版社, 2006.

篇4：智能追踪调速风扇系统的设计

【关键词】单片机温度检测热释红外传感器智能控制

1. 设计背景

1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上，再接上电源，叶片飞速转动，阵阵凉风扑面而来，这就是世界上第一台电风扇。

近年来，随着空调业的价格水平不断下降，其风头早已超过了风扇，但空调的强大制冷效果以及高耗电量、且封闭空间的弊端，使得传统的借助空气流动降低热量但通风效果和功耗低的风扇仍然存在很大的市场。部分风扇企业考虑到两者之间的差异性，就在现有的功能上借鉴并创造设计出了一些更具人性化和个性化的功能，形成了空调、风扇两者互补的局面，使两者相得益彰，共同发展，透过当今千姿百态的电风扇市场，我们可以预言：今后的电风扇一定会继续吹着创新设计风和人性功能风。

分析了人们的实际需求后，我们设计研发出这款自动追踪调速风扇。

2. 系统方案

本系统采用AT89S52单片机为控制器，分为主控台和工作区两部分。系统通过热释红外传感器定位人群信息，在主控台设置阈值温度、转速与温度的对应关系。通过主控单片机将信息发送至工作区，工作区电机工作并将DS18B20温度传感器检测到的温度回传给主控台，单片机将接收到的信号进行处理，进而控制直流电机的转速和舵机的转角。使人在一定范围内都能够一直吹到凉爽的风，使用起来更加方便灵活。

整个温度自动散热系统有检测模块、环境温度采集模块、供电模块、主控制模块以及电机模块，显示模块这六大模块组成。

检测模块：采用热释红外传感器检测，它具有传输距离远，可靠性强，且能准确的进行人体移动探测。

环境温度采集模块：选用美国DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20，它具有测量范围广，且测量精度高，可采用单片机直接进行温度的读取，使用方便。

供电模块：供电模块采用220V＼50Hz经变压器得到5V直流电给主控模块供电，由主控模块给其他功能模块供电；

主控模块：整合处理控制各功能模块，STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器它带有32个I＼O口，三个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量二级中断结构），全双工串行口，性价比高。

电机模块：采用舵机同直流电机搭配，舵机具有扭力大容易控制。小型直流减速电机，减速电机控制精度低，且速度均匀性好，控制简单，电源要求低，易于实现。

显示模块：采用12864液晶显示，此液晶显示器界面简洁，控制简单，在显示数字和汉字方面符合实际需求。

3.硬件电路设计

（1）驱动电路的设计

电机/舵机由STC89C52单片机控制。当进入工作状态后，热电释红外传感器检测人群的范围，单片机输出PWM信号，调节其占空比，可以改变舵机转动的角度。占空比越大，舵机转角越大；占空比越小，舵机转角越小。

温度传感器DS18B20将采集到的环境温度与设置的参数进行比对，然后由单片机输出PWM信号，调节占空比，改变直流电机的转动速度。电机的转速与PWM信号的占空比成正比关系，即占空比越大，转速越快。

（2）热释红外传感器电路的设计

热释红外传感器主要用来检测人群所处的位置信息。本系统共采用6个HC-SR501型热释红外传感器，按半圆形排列，每一个传感器感应30°范围内的人群信息。HC-SR501配有菲涅尔透镜，检测距离达到7米，在6个传感器的共

同作用下，最大检测扇角为180°，满足实际应用的需求。

（3）测温电路的设计

本系统采用DS18B20温度传感器检测工作区的环境温度信息。DS18B20是一种数字输出形式的温度传感器，所以抗干扰能力较强。本系统中DS18B20主要有两方面的作用，首先是在系统启动前检测环境温度，并将其与事先设定的阈值温度比较，当达到阈值温度时，系统开始运行。另一方面，当系统处于运行状态时，将实时的环境温度与设定好的转速调节温度相比较，根据不同等级，改变电机转速。

4.软件设计

软件部分重点在于主控台可以通过按键对工作区阈值温度、温度和转速的对应关系等信息进行设置。难点在于驱动电路方面，主要包括电机驱动和舵机驱动两部分。根据人群位置的信息，计算改变舵机的转角；根据环境温度的高低，调节风扇电机的转速。本系统程序主要包括主程序、DS18B20和红外热释电传感器的初始化、读传感器子程序、参数设置子程序、驱动电路子程序等等。由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格保证初始化及读写时序，否则将无法读取测温结果。

5.结束语

本系统是采用热释红外传感器定位人群位置，并用DS18B20实时采集环境温度，单片机STC89C52为数据处理中心，电机/舵机作为动力单元，加上显示单元构成的，设计难点在于电机转速根据温度变化的调节以及转向机构的实时精确控制。通过调节舵机转角和电机转速实现风扇只在人群的范围内转动，并根据环境温度开启关闭电源、调整风扇转速等。

【参考文献】

[1]郭天祥.51单片机C语言教程，2009

[2]韩九强，周杏鹏.传感器与检测技术[M].北京：清华大学出版社，2010.

[3]基于DS18B20的温度测量模块设计.周润景.2010

黄淮学院2014学生科研项目

篇5：电风扇的创意设计

电气工程及自动化

基于单片机的风扇速度控制设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

单片机因其体积小，抗干扰能力强、而且使用灵活方便，成本低等特点，它的应用范围非常广泛，尤其是他强大的面向控制能力，已深入工业控制、军事装置、家用电器等各个领域，应用前景十分广阔。单片机按照应用的系统结构不同，可分为总线方式和非总线方式。采用总线方式的应用系统多属于较复杂的系统，比如智能仪表、工控系统、检测系统等。非总线方式的应用系统多属于小型控制。按照应用范围的不同，可分为通用型和专用型。

目前我国普遍采用4位、8位或16位，对于单片机还处于低档的应用，而对于那些宏单片机、DSP等高档的应用还是空白。而国外很多公司都推出了自己的单片机系列，如Intel公司推出的MCS-96/196系列，Rockwell公司的6501、6502，日立公司的H8/3048系列等。目前单片机的应用领域有以下四大领域：一是家用电器业。单片机个传统的机械产品结合，构成新型的机、电、仪一体化产品，如洗衣机、电脑空调机等。二是通讯行业。最有代表性的就是手机。三是智能仪表应用。单片机的体积小、成本低、控制力强等特点，使仪器仪表重量大大减轻，又有很高的性价比，如数字式RLC测量仪。四的在计算机外设中的应用。如在接口中采用单片机进行控制管理、数据采集、多路分配管理等。

我国在将来很长的一段时间里，8位单片机还将是主流产品，因为8位单片机很好用，有丰富的功能，现在无论是国内还是国外，都还是以8位为主。4位单片机由于功耗较低，在国内也有一定的市场比例。目前世界各国的单片机发展各有不同。美国单片机的发展趋势主要是从8位到16位和DSP过度，欧洲等国家单片机主要应用于工业，因此仍以8位为主，主要以功能和运行速度的发展为主。我国对于单片机的需要目前主要是家电类等消费品为主，8位单片机有很大的市场分额和发展空间。国内也急需这方面的人才。

尽管单片机的发展迅速，其发展方向不外忽以下几点：一是微型单片化。现在的产品普遍向小型化、轻型化发展，就需要单片机在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看门狗（Watchdog）、LCD控制器等。随着半导体技术的发展，片上系统（SOC）的发展前景很好。二是低功耗CMOS化。现在单片机的功耗普遍在100mW左右，许多生产厂家采用CMOS工艺，使单片机更适合在电池供电场合，今后也是单片机发展的主要趋势之一。三是大容量、高性能化。随着CPU的发展，单片机的处理数据能力大大提高，内部时序也加以改善，ROM的存储容量也大大提高，又加入了低噪声技术，加强了中断、定时控制。四是在接口方向的发展。现在许多新型单片机的接口，从类型和数量上有了很大的发展，如有些可以直接驱动液晶显示管LCD、有些可以直接输出大电流和高电压等。

21世纪是“数字化”的时代，单片机的发展有着翻天覆地的变化，各种型号、功能的单片机应用于人们生产和生活中的各个领域。单片机的发展逐渐取代了由传统模拟电路作为电机的控制器，因此单片机在家电方面的应用已经十分普遍，比如电风扇、洗衣机、空调等。+电动机是将电能转换成机械能的机电装置。1821年英国科学家法拉第首先提出电动机原理。1834年，德国的雅可比第一个发明了直流电动机。1879年，西门子公司用直流电动机驱动电车。1888年发明家特斯拉发明了交流电动机。1902年瑞典的工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想。至今为止，电动机发展迅速，电机理论、设计及制造工艺得到逐步的完善和提高，广泛应用与现代的各种机械生产领域。如在机械制造工业、轻重型制造工业、运输行业、农业生产等各个领域，电动机以不同的种类和功能发挥着重要的作用。可以这么说，电动机的出现使社会生产力大大提高，促进了社会的发展。

随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。近年来交流调速系统发展很快，然而直流控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流系统的基础，长期以来，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。

选取本课题的意义在于单片机的发展极为迅速，以其独特的结构和性能，渗透到各个领域，产生了极大的影响。研究单片机、学习单片机，是社会发展的必然趋势，单片机有着其广阔的发展空间和社会价值。通过研究用单片机远程发射红外线来控制电动机的转速，从而达到控制风扇速度控制，能使使用者操作起来更加方便。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

1、单片机主芯片的选择；

2、电机控制系统设计；

3、遥控器的设计；

4、用数码管显示档位；

5、PWM的产生；

6、按键开关的设计。

三、研究步骤、方法及措施：

1、学校提供硬件材料、有关工具器件和实验制作场所；

2、查阅大量的相关资料和书籍；

3、与同类的论章进行对比，完善自己的设计思路；

4、系统的总体方案设计：发射部分和接收部分；

5、系统硬件电路的设计；

6、系统的软件设计

7、论文的修改及润色。

四、参考文献

[1]

张俊.单片机的发展与应用[J].北京：电子制作,1997:40-50.[2]

於丹.春风化雨芽将萌——谈我国单片机的发展[J].北京:微电脑世界,1998:9-13.[3]

张俊漠.单片机的发展及应用现状[J].北京:电子世界,2001:3-5.[4]

杨靖.用单片机控制的直流电机调速系统[J].广西：机床电器,2008.11:

45-47.[5]

楼然苗.胡佳文.李光飞,等.51系列单片机原理及设计实例[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]

篇6：电风扇的创意设计

小型轴流CPU风扇设计与数值模拟

根据空气强迫对流冷却系统一体化设计理念,对小型轴流CPU风扇进行空气动力设计,由Fortran输出三维空间曲线文件,导入Pro/E实现实体造型.通过标准风洞对CNC铣床雕刻出的样品进行风扇性能测试.为了减少费用和缩短设计周期,利用CFD对风扇性能预测,风扇出口流向角结论为曲线型散热器设计提供依据;数值模拟结果与实验特性曲线比较吻合,为一体化数值模拟积累了经验.

作者：杨春信 AIQI 周建辉鲁俊勇 YANG Chun-xin AIQI ZHOU Jian-hui LU Jun-yong 作者单位：杨春信,周建辉,YANG Chun-xin,ZHOU Jian-hui(北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京,100083)

AIQI,鲁俊勇,AIQI,LU Jun-yong(奇宏子(深圳)有限公司,广东,深圳,518104)

刊名：电子器件 ISTIC英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ELECTRON DEVICES 年，卷(期)： 30(5) 分类号：V211.71 关键词：空气强迫对流冷却系统风扇风洞计算流体力学

篇7：电风扇的创意设计

超/跨音风扇气动设计体系有关流动模型改进探讨

当前超/跨音风扇准三维气动设计体系中,二维气动设计与三维流场分析在模型上不匹配.为加强二者之间的关联,提出了气动设计体系三角形概念.作为其实现方法的一部分,提出了内部气流脱轨角及其偏差作为定量指标,以对设计流场进行评价,并对下一轮设计进行指导.根据有限算例,探讨了内部以气流脱轨角及其偏差作为定量准则的可能性.

作者：赵拥军邢秀清周盛 Zhao Yongjun Xing Xiuqing Zhou Sheng 作者单位：北京航空航天大学刊名：航空动力学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF AEROSPACE POWER年，卷(期)：14(1)分类号：V211关键词：跨音速流动风扇气动特性模型

篇8：电风扇的创意设计

1 系统总体设计

风扇控制器的系统结构如图1所示, 该系统由单片机MC6805、功能按键、过零检测电路、电源模块、红外感应模块、显示模块、可控硅触发电路和电机调速等基本模块组成。其中, 调速器的核心部件是单片机MC6805。

上图的功能按键是在电风扇上控制各功能的按键, 通过键盘扫描实现功能的输入。红外感应模块是通过红外线发送和接收的装置, 实现各种功能的启动与关闭。显示模块是在液晶屏上显示各种功能的输入。电机调速是通过过零检测电路降低变压器的电压以控制可控硅的导通角来实现电风扇的无级速度调节, 普通风、仿自然风和睡眠风的转换等。电源模块主要是给各个模块提供电源。

1.1 关键芯片的选择

如何选择适当的微电脑芯片是实现对电风扇的智能控制的一个重要问题。这就要明确电风扇智能控制的特点和要求, 要对各类微电脑芯片的性能、价格等做全面的了解。经过对各类单片机芯片的综合比较, 本文选择了MC6805单片机。因为它不仅适用于量大而面广的场合, 而且价格低廉, 自身就是一个最小系统, 不需要扩展任何芯片, 所以特别适宜于家电消费产品及简单的仪表控制。并且片内的RAM和ROM的容量已能满足所要设计的要求, 再运用独特的软硬件优化设计, 就能充分发挥微电脑的优越性, 可以实现电风扇所需要的全部控制功能, 即:风速、风型、定时关闭和红外遥控操作功能。

1.2 定时功能, 风型、风力的选择

用户可以设定电风扇的运转时间, 以半小时为步进量, 最大可以设定24小时。不管电风扇运行在哪种风型下, 只要定时时间到, 电风扇便自动关闭, 停止转动。

控制器可以产生三种风型:普通风、仿自然风和睡眠风。普通风是指在设定的风量下, 风速连续不变的风型。仿自然风是指以设定风量为最大风量, 风量时大时小, 无固定规律, 给人感觉像室外吹进来的自然风一样。睡眠风是指从选择该风型时刻起, 以设定的风量为最大风量, 随着时间不断减小风速的一种风型, 适合于睡眠前选用。

将风力分为强、中、弱及自然4档, 每档风可以无级调节一个范围。此状态可以保存, 以便以后选用及转入睡眠状态时作为初始参数选用;可在昼夜24小时任何时、分定时启动和定时关机, 可将“强风、中风、弱风、自然风、停”任意组合。并按定时顺序自动分时控制, 而且各风力运行时间长短、风力太小可以任意设置和调节。

2 硬件设计

该设计以MC6805单片机为中央处理单元, 以红外线发射与接受装置及按键实现各种功能的启动与关闭, 并且可对各种功能实现遥控;利用双向可控的可控特性, 通过控制双向可控硅的导通实现四档风力的无级调速, 并可实现普通风、仿自然风和睡眠风的转换。

2.1 红外遥控模块

红外遥控部分是实现对风速的控制、风型的转换、启动与关闭的定时控制的重要环节。遥控按键输入键是一个由编码器和红外发射电路组成的。经对应开关发出的遥控指令经编码后发出红外遥控信号。红外信号由通用红外接收器完成前置放大、载波选频、脉冲解调。当有红外脉冲信号到来时, 通用红外接收器输出低电平, 经反相后作用于解码电路, 输入信号经解码电路内部进行比较、解码, 输出相应的控制信号。而后解码电路输出持续电平信号。当按下发射器键时, 解码电路输出持续高电平。松开发射键, 则输出低电平。

2.2 电机调速

电机调速是整个控制系统中的另一个重要的环节。它是通过控制双向可控硅的导通角, 使输出端电压发生改变, 从而使施加在电风扇的输人电压发生变化, 在0~180°相位范围内, 当导通角变小时, 流经电机定子线圈的电流有效值增大, 电机转速加快。当导通角变大时, 流经电机定子线圈的电流有效值减小, 电机转速减慢, 从而调节电风扇的转速, 实现仿自然风、睡眠风等各挡风速的无级调速。单片机将控制信号进行处理后, 输出相应控制信号控制电机实现各种功能。采用这种调速方法的优点是:可以实现多级调速, 体积小, 可用单片机实现;缺点是对电网干扰较大。

2.3 过零检测电路设计

过零检测电路的功能是将正弦信号的过零点检测出来, 作为确定发出触发脉冲时刻的参考点。变压器将220V交流变压到6V, 然后通过由LM393放大器组成的电压过零检测电路测出过零点。当正弦电压从正值经过零点变为负值时, 比较电路将输出一个下降沿。单片机对输出的下降沿产生响应, 然后启动0号定时器, 定时的长短即触发角的大小。

2.4 可控硅触发电路设计

该电路主要包括输入电路、光电耦合器MOC3021、开关电路 (包括双向晶闸管) 、保护电路 (RC吸收网络) 。光电耦合的作用是为了使强电和弱电隔离, 以保障使用安全。由于电风扇为感性负载, 故需要用RC电路来吸收可控硅关断瞬间产生的高电压, 以使可控硅不被击穿。

3 软件设计

总体软件主要由主程序和中断服务程序组成, 如图2 (a) 、 (b) 所示。图2 (a) 表示在主程序初始化之后, 开始反复检测各模块相关部分的缓冲区的标志, 如果缓冲区标志置位, 说明有相应的数据需要处理, 然后主程序调用相应的子模块进行处理。图2 (b) 表示根据系统的定时关机要求, 判断是否是关机状态, 最后完成定时功能。

4 结语

本文针对目前电风扇设计上存在的不足, 设计的一款具有控制性强、造价低廉、操作简单的多功能电风扇控制器。该控制器在当今提倡人性化设计的环境下具有非常好的市场前景。

摘要：设计了一种以MC6805系列单片机为控制核心的电风扇控制器, 该控制器可以实现电风扇的无极调速、各种定时功能和风型的自由转换。而且该控制器控制功能强, 适用于电风扇等家用电器的自动控制。它不但提高了原来家用电风扇的自动控制水平, 而且方便了使用。

关键词：智能控制,单片机,电风扇

参考文献

[1]李庆梅.基于AT89C51的智能电风扇调速器的设计[J].自动化技术与应, 2008.

[2]王伦.电风扇原理与维修技术[M].北京:新时代出版社, 1999.

[3]梁廷贵, 王裕琛.可控硅触发电路语音电路分册[M].北京:科学技术文献出版社, 2003.

篇9：车载太阳能散热风扇的设计

关键词:单片机;太阳能;环保

中图分类号:TK519文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)08-0013-03

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,汽车作为一种便捷的交通工具已进入寻常百姓家。伴随着车辆的普及,车辆对环境的影响也越来越大。除了尾气污染,还有车用空调造成的影响。夏天,天气炎热,车被长时间停放,尤其是露天停放时,车内温度会迅速升高。当需要移动时,一般需要打开车门等待通风降温或者迅速将空调开到冷风高档降温。空调大量的使用,既浪费资源,又有污染,所以,开发一款经济实用的车载太阳能风扇就成为一种需求。

1 主要功能指标

太阳能风扇散热系统拓扑结构图,见图1。

太阳能蓄电;预设风扇工作温度区间;控制开关;拓扑结构。

2.1 主控芯片简介

ATMEGA16单片机具有先进的RISC结构,131条指令,大多数指令执行时间为单个时钟周期。32个8位通用工作寄存器,非易失性程序和数据存储器,16K字节的系统内可编程Flash 擦写寿命10 000次。具有独立锁定位的可选Boot代码区通过片上Boot程序实现系统内编程真正的同时读写操作。512字节的EEPROM擦写寿命100 000次。1K字节的片内SRAM,可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。JTAG接口(与IEEE

1 149.1标准兼容)。支持扩展的片内调试功能。

外设特点:两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器。1个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器。具有独立振荡器的实时计数器RTC,4通道PWM,8路10位ADC 8个单端通道TQFP封装的7个差分通道, 2个具有可编程增益(1x,10x,或200x)的差分通道。面向字节的两线接口。2个可编程的串行USART。可工作于主机/从机模式的SPI串行接口-具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器。片内模拟比较器。

2.2 主控芯片部分设计

见图2。

2.3 芯片工作电压部分

见图3。

由于太阳能作为电源供电,存在电压电流不稳定的问题。所以需要采用蓄电池,先进行能量的存储,然后再使用。供电部分采用太阳能板加电池,电源管理采用单片机PWM开关完成电池的充放电管理,单片机的供电采用LM2 596开关电源芯片完成+5V电源的供给,风扇的供电采用场管开关实现。

2.4 风扇供电控制电路部分

见图4。

由电机带动风扇的旋转,所以电机可靠工作是风扇运转的根本。电机的可靠工作主要依赖蓄电池稳定输出能量。

2.5 太阳能充电控制部分

见图5。

解决太阳能充电的关键是对充电器需要有过流保护。

2.6 温度检测部分

见图6。

温度采集,采用DS18B20芯片完成。该芯片的主要优点是耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。温度传感器可编程的分辨率为9位~12位,温度转换为12位数字格式,最大值为750 ms。用户可定义的非易失性温度报警设置。

2.7 温度显示部分

采用8段发光二极管实现。

3 系统软件设计

系统软件分为芯片初始化和温度参数设定。部分程序代码如下:

#include

#include "Micro.h"

#include "Variable.h"

#include "FuncH.h"

/**************************************************

口线初始化

**************************************************/

void port_init(void)

{

PORTA=0b00000000;

DDRA=0b11111000;

PORTB=0b00000000;

DDRB=0b11111111;

PORTC=0b01000000;

DDRC=0b01000000;

PORTD=0b00000000;

DDRD=0b00000000;

}

/**************************************************

看门狗初始化,2.5 s复位

*************************************************/

void watchdog_init(void)

{

WDR();//this prevents a timout on enabling

WDTCR=0x0F;//WATCHDOG ENABLED-dont forget to issue WDRs

}

/*************************************************

4 ms中断,1 024分频

*************************************************/

void timer0_init(void)

{

TCCR0=0x00;

TCNT0=0xE0;//32个计数脉冲

OCR0=0x00;

TCCR0=0x05;//1 024分频

}

/*************************************************

动态扫描显示

**************************************************/

#pragma interrupt_handler timer0_ovf_isr:10

void timer0_ovf_isr(void)

{

TCCR0=0x00;

TCNT0=0xE0;

Print(PrintBuffer2[PrintBitCount],PrintBitCount,ErrFlag);//显示

PrintBitCount++;

PrintBitCount%=4;

SampleFlag=1;

TCCR0=0x05;

}

4 结束语

本控制器采用Atmega16单片机控制,电路结构简单、性能稳定、功能强、可靠性高、成本较低。第一代产品仅设计集成1只温度传感器和1台散热风扇,以后的升级产品中,视具体散热效果,可以增加多路传感器监测和多个散热风扇。

The Vehicle Carries the Solar Enargy Radiation Ventilator’s Design

Liu Bin,An Jiancheng

Abstract: Automobile as a kind of convenient transportation way that to be getting more and more popular, but following question are also getting more and more. To the environment contamination concern is the inevitable prominent question. Now the whole world diligently is carrying on the environmental protection activity,this article take the environmental protection as a starting point,using the monolithic integrated circuit,carries on the design using the solar energy to automobile’s radiation question.

篇10：电风扇的创意设计

采用任意中弧线叶片造型程序,将某单级跨声、常规设计的风扇改进为复合掠形设计.在改进设计过程中,通过调整风扇关键设计参数的`分布,从设计上降低了激波及其关联的损失,克服了该风扇高相对马赫数与低损失、高效率的矛盾.内外函数值模拟结果表明,设计转速的风扇效率略微降低,但起飞转速的风扇效率得到显著提高,并且有效地改善了风扇/增压级的内外函气动性能匹配.

作者：丁建国胡骏蔡显新 DING Jian-guo HU Ju CAI Xian-xin 作者单位：丁建国,DING Jian-guo(南京航空航天大学能源与动力学院,南京,210016;中国航空动力机械研究所,株洲,41)

胡骏,HU Ju(南京航空航天大学能源与动力学院,南京,210016)

篇11：电风扇的创意设计

电风扇简称电扇，香港称为风扇，日本及韩国称为扇风机，是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。广泛用于家庭、办公室、商店、医院和宾馆等场所。电扇主要由扇头、风叶、网罩和控制装置等部件组成。扇头包括电动机、前后端盖和摇头送风机构等。

工作原理：

电风扇的主要部件是：交流电动机。其工作原理是：通电线圈在磁场中受力而转动。能量的转化形式是：电能主要转化为机械能，同时由于线圈有电阻，所以不可避免的有一部分电能要转化为热能。

一般电风扇(用220V交流电)的电机，都是电容分相式单相电机。它有两个绕组：主绕组(运行绕组);副绕组(启动绕组)。主绕组直接接220电源，副绕组串联电容后接220电源。

篇12：会“音乐”的电风扇

我家有一台电风扇，最近，也不知怎么的，只要一开起来，就会发出声音真怪!

看电视的时候，好热，我瞄了瞄电风扇，动手开起来。这台电风扇似乎迷上了音乐，乍得?终于忍不住要“唱歌”了，真是让人没有心思看电视，烦!

晚上睡觉，又是“吱――吱――吱――”要学老鼠叫啊!哎呦，真是让人翻来覆去，翻来覆去，睡不着觉啊!烦!( 书村网 www.mcqyy.com )

做作业的时候，开启了电风扇，“吱――吱――吱――吱吱――”难受啊!而且“惊天地，泣鬼神!”紧接着，思路打断，字词乱写，作业做错，糟糕!一塌糊涂。放下笔，想睡觉。烦!

哝!看书。天气还很热，打开电风扇。刚开始呢，好好的。看着看着，看的`好入迷呢。这时候，“吱――吱――吱吱――吱――”哎呀，吓一大跳!那响声，惊天动地，不被他吓得手脚发抖，心脏怦跳，摇头晃脑抖不停――才怪哩!咦?我现在看到哪里了?翻来又翻去，就是找不到了，Ohno!真头疼呀!

“咯吱――咯咯吱――吱――”不会吧，又叫!又像老鼠叫，又像母鸡叫，可回头来就是电风扇叫，这真是一台稀有的“动物牌”电风扇!

家里两台电风扇，就数会“音乐”的那台给力些，以前喜欢那台，可现在吱吱响，那些“重任”全部加在另一台上，好不方便!

电风扇啊电风扇，你得快快“痊愈”给我们服我啊!

烦!

篇13：电风扇的创意设计

在日常生活中,单片机得到了越来越广泛的应用。它体积小、重量轻、集成度高、抗干扰能力强、性价比高,尤其适合应用于小型的自动控制系统中。电风扇起停的自动控制, 能够解决夏天人们晚上熟睡时,由于夜里温度下降而导致受凉,或者从睡梦中醒来亲自开关电风扇的问题,具有重要的现实意义。本文从此目的出发利用AT89S52单片机设计了自动温控电风扇系统,当温度高于20 ℃时,自动打开电风扇;低于20 ℃时自动关闭电风扇。还可以实现当温度过高或过低时,蜂鸣器发出声音报警提醒人们注意避暑或防止受凉。

1 设计方案

电路的总框图如图1所示。

在系统中,单片机通过检测18B20采集的温度来作出相应处理,当温度高于20 ℃时,P2.7输出高电平,继电器线圈得电,其对应常开触点闭合,电风扇电路导通,电风扇转动;当温度低于20 ℃,单片机P2.7引脚输出低电平,继电器线圈中没有电流通过,常开触点保持断开,电风扇电路不通电,电风扇不能运行,从而实现了电风扇的自动起停。同时把温度显示在数码管上,当温度高于35 ℃或低于0 ℃时,蜂鸣器发出声音报警。

2 硬件电路设计

硬件电路中单片机起控制作用,它相当于人的大脑;18B20进行温度采集,把采集到的室内温度送到单片机中,单片机进行判断,根据判断的结果控制相应引脚输出高电平或低电平,从而控制继电器线圈中能否有电流经过,达到控制电风扇转动或停止的目的;继电器用来实现对电风扇的自动控制;数码管用于显示当前的温度;蜂鸣器用来当温度过高或过低时发出响声报警;下载线接口用来实现在线编程。现将主要器件介绍如下。

2.1 AT89S52单片机特点

AT89S52是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8 KB ISP (In-System Programmable)的可反复擦写1 000次的FLASH只读程序存储器,支持在线编程。兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP FLASH存储单元。具体特点表现为:具有优异的性能价格比;集成度高、体积小、可靠性高;控制功能强;低电压、低功耗。

2.2 温度检测电路设计

DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20,是新的“一线器件”,体积小、适用电压宽、经济方便,DS18B20 “一线总线”数字化温度传感器支持“一线总线”接口,测量温度范围为 -55～+125 ℃,在-10～+85 ℃范围内,精度为±0.5 ℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性,适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率,精度为±0.5 ℃,温度采集具有准确性、实时性。

DS18B20的管脚排列如下:DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。

检测的温度高于一定值时,单片机引脚输出高电平,通过继电器实现弱电控制强电,打开电风扇,当温度低于一定值时,单片机引脚输出低电平,控制电风扇停止转动。另外,温度过高或过低时,蜂鸣器发出声音。

2.3 继电器控制电路

2.3.1 继电器简介

继电器有线圈,常开触点,常闭触点。常开触点在线圈不通电的情况下是断开的,当线圈中有电流经过时,常开触点闭合;常闭触点在线圈不通电的情况下是闭合的,当线圈中有电流经过时断开。本文用到的是继电器的常开触点,即在继电器线圈没有电流经过时是断开的状态,当继电器线圈中有电流经过时闭合导通。

2.3.2 继电器作用

实现弱电控制强电,单片机是弱电器件,一般情况下它的工作电压为5 V,电风扇工作所需电压为220 V,属于强电,强电不能和弱电有任何电器接触,防止强电进入到单片机内,继电器起到隔离作用。由于单片机是一个弱电器件,它的工作电压是5 V,驱动电流在mA级以下,而现在要把它用于一些大功率场合,控制电风扇,显然是不行的。所以,就要有一个环节来衔接,这个环节就是所谓的“功率驱动”,继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节。继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口,起到控制作用,三极管起到放大作用。

这里继电器由相应的三极管来驱动,当温度高于20 ℃时,给单片机一个命令,setb P2.7,单片机P2.7引脚输出高电平,三极管导通,继电器线圈得电有电流经过,常开触点闭合,电风扇电路接通,电风扇开始转动。温度低于20 ℃时,执行CLR P2.7,单片机P2.7引脚输出低电平,三极管截至,继电器线圈中没有电流经过,常开触点保持原断开状态,电风扇电路断路,电风扇不能转动。继电器线圈两端反相并联的二极管起到吸收反向电动势的功能,保护相应的驱动三极管。

断电器自动控制电路图如图2所示。实现自动控制时先把开关S1闭合。

3 系统程序设计

根据流程图编写程序是单片机在温度高于20 ℃控制电风扇转动,低于20 ℃控制电风扇停止,温度过高(高于35 ℃)或温度过低(低于0 ℃),控制蜂鸣器发出响声。系统程序流程图如图3所示。

4 系统调试与测试

先利用Proteus和Keil软件进行仿真,设计印制板,加工好后选取器件进行焊接,编写程序,调试成功后通过下载线下载到单片机芯片中,组装整个系统,进行整体调试。

连接好电路后,用打火机在温度传感器18B20附近使温度升高,或者将冰块放在旁边使温度下降,检测电风扇是否能根据温度变化而实现自动起停,经实验,该系统能够实现电风扇的自动起停,而且反应灵敏,也能够实现报警功能,达到了预期的目的。

5 结语

篇14：智能风扇控制系统设计

关键词：单片机；DS18B20；PWM；电动机；恒温；PID

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 02-0000-02

Smart Fan Control System Design

Dou Hao

(South-Central University for Nationalities,Wuhan430074,China)

Abstract:Based on the detection technology,the MCU control technology and ultrasonic technology,grasp the "low carbon" living concept,design an optical and electrical integration,multi-purpose insect repellent,a cooling fan device.The system micro-controller core, the design of ultrasonic frequency sweep circuit according to the principle of ultrasonic repellent to gnats;temperature detection, keyboard input and LCD integrated into the system to achieve a constant temperature of the system. The system is stable,low cost, energy-saving effect. Tested the device to achieve the desired functionality, provides a good basis for subsequent development.

Keywords:MCU;DS18B20;PWM;Motor;Thermostat;PID

近年来，随着“低碳”生活理念的提出以及人们生活质量的提高，风扇的设计已经向节能化、智能化及多功能化方向发展。在夏季，蚊虫叮咬是备受人们关注的问题；同时，功率大、高转速的风扇存在着电能浪费问题，因此很多场合都希望风扇的转速具有智能性，能够随着温度的变化自动控制。

现阶段，人们普遍所采取的驱蚊方法是使用点火蚊香或电蚊香等，这些方法威胁着人们的健康并且对环境造成污染，因此，迫切需要一种无公害无污染且健康的驱蚊方式出现；同时出现一种比较经济、高效和节能的温度控制系统已经成为了一种必然。在我们的生活中，自动检测技术与人们的生产、生活密切相关，这已经成为自动化领域的重要组成部分，尤其是在自动控制[1]中，如果对控制参数不能有效、准确地检测，控制就将成为无源之水、无本之从而对智能风扇设计的提出就成为了一种迫切的需求。

本文提出了一种基于单片机控制器的光机电一体化智能风扇--由计算机控制，通过编排程序具有可以变更的多功能的自动化机械[3]。拟达到的目标是始终保持被控对象温度恒定，并且能够驱蚊，同时实现键值液晶显示和对电机转速的控制，诸如基准温度和DS18B20测得的即时温度显示，运用PID控制方式产生PWM波控制电机的转速。通过矩阵键盘调节，实现在液晶显示器对基准温度的显示。为实现上述目标，需采用的模块主要有单片机、测温模块、电机调速模块、显示模块、超声波发送模块等。

实现驱蚊功能和温度控制功能两部分功能的方法如下：驱蚊功能主要由超声波发射模块来实现。微控制器输出一个信号到超声波功率驱动模块，驱动超声波发射头发射超声波；转速的调节是温度控制的外在表现，根据温差的大小来控制风扇的转速，温差不大时转速慢，温差大时转速快，以使温度保持在用户的设定值。通过PID算法对电机转速进行控制，由温度传感器DS18B20检测环境温度，输入到控制器中，控制器根据温差和温度变化率，采用PID算法计算出电机的输入信号，运用功率驱动模块，最终实现对电机的控制即实现对温度的控制。

整个控制系统包括微控制器，电机驱动模块，温度检测模块，显示模块和输入模块，另外加上驱蚊的超声波发射模块。其中微控制器实现PID控制算法，接收输入信号等功能；电机驱动模块实现电机的功率驱动；温度检测模块检测环境温度；输入模块接收基准温度的设定。

本设计中采用的驱动电机是直流电机。这是因为直流电机具有速度控制容易，启动、制动性能良调速范围宽等优点。直流电动机的调速性能以电压调速方式较为理想[5]，具有较大的转矩，用以克服转动装置的摩擦阻力和负载转矩；调速范围宽，而且运行速度平稳；具有快速响应能力，可以适应复杂的速度变化；直流电机的负载特性硬，有较大的过载能力，可以确保运行速度不受负载冲击的影响[6]。本文研究的是等面积法控制PWM法对直流电机进行调速。等面积法是用同样数量的等幅但不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波，然后计算各脉冲的宽度和间隔，并把这些数据存于微机中，通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断，以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点，可以准确地计算出各开关器件的通断时刻，因此所得的的波形也很接近正弦波。

本设计的控制算法的理论基础即所谓PID控制是比例一积分一微分(PID)控制是将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量，对被控过程进行控制。PID控制自18世纪引入控制领域以来，一直保持着它在工业过程控制中的主导地位，被誉为控制领域的常青树，据统计工业控制的控制器中PID类制器占90％以上．PID控制是最早出现的控制类型，因为其结构简单，各个控制器参数有着明显的物理意义。调整方便，所以这类控制器深受工程技术人员喜爱。PID的发展过程，很大程度上是它的参数整定方法和参数自适应方法的研究过程。最早的PID参数工程整定方法是在1942年由Ziegler和Nichols提出的简称为Z-N的整定公式[12]，尽管时间已经过去半个世纪了，但至今还在工业控制中普遍应用。1953年Cohen和Coon继承和发展了Z-N公式，同时也提出了一种考虑被控过程时滞大小的Cohen．Coon整定公式[13]。尽管自1940年以来，许多先进控制方法不断推出，但PID控制器以其结构简单，对模型误差具有鲁棒性及易于操作等优点，迄今仍被广泛应用于工业过程控制。

驱蚊功能的实现来自于对蚊虫的2个生理特点的研究：只有雌蚊吸食人或动物的血液，且雌蚊在怀卵期间讨厌雄蚊，雄蚊发出的21~23 kHz超声波，会使雌蚊避开；当蚊子感受到天敌蝙蝠、蜻蜓等发出超声波，就会逃避。蚊虫驱赶电路就是基于以上蚊虫的2个生理特点并结合变频技术惊醒设计的，在单片機的某一个I/0端口产生的一个固定频宽的扫频方波信号输入到NPN三极管驱动超声波发射头，发出扫频方波进行驱蚊。扫频范围可以通过程序调节到任意设定的频率数值，利用单片机即可较为容易地实现扫频输出信号。由于人耳听觉频率范围(20 Hz~20 kHz)以内，因此本设计利用的是蚊虫的第二个生理特点进行驱蚊，即模拟蚊虫的天敌发出的超声波信号，发出频率范围在24kHz以上的超声波。

参考文献：

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[2]徐科军.传感器与检测技术[M].北京:电子工业出版社,2008

[3]2010-2015年中国智能风扇产业项目投资及行业竞争力发展研究报告[R].北京:中安盛业投资顾问(北京)有限公司.2010.10

[4]张崇巍,张兴.PWM整流器及其控制[M].北京:机械工业出版社, 2003

[5]李勇.直流电动机拖动系统的电气调速方法[J].四川水利发电,2000,19(3):90-92.

[6]沈官秋.直流电机[M].西安:陕西科技出版社,1979

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