一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇的製作方法

2023-07-16 18:40:36

專利名稱：一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇的製作方法
技術領域：
一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇技術領域[0001]本實用新型涉及一種電風扇，尤其是涉及一種集聲控溫控自適應尋找人體風 扇。
背景技術：
[0002]電風扇是一種驅使空氣流動的裝置，當室內的空氣流動時，就能夠促進汗液的 急速蒸發。人體的體表有大量的汗液，當電風扇工作時，蒸發加快，由於蒸發需要吸收 大量的熱量，因此人們會感覺到涼爽。由電風扇的構造與工作原理知道，電風扇的主要 部件是交流電動機。電機的工作原理是通電線圈在磁場中受力而轉動，能量的轉化形式 是電能主要轉化為機械能，同時由於線圈有電阻，所以不可避免的有一部分電能要轉化 為內能。家用電風扇的種類有吊扇、臺扇、落地扇；臺扇中又有搖頭的和不搖頭之分， 也有的轉頁扇；落地扇中有搖頭、轉頁的。還有一種微風小電扇，是專門吊在蚊帳裡 的，夏日晚上睡覺，一開它頓時就微風習習，可以安穩地睡上一覺。[0003]目前，電風扇市場應該說是比較成熟的，並且在廣大城市以及部分農村地區都 是用了空調等降溫製冷設備，但電風扇因其低廉的價格、良好的環境適應能力、優越的 性能，仍然佔據著較大的市場份額。通過對相關資料、主要專利庫的查閱，目前用在電 風扇的技術或想法千奇百怪，對於溫控、聲控的電風扇也屢見不鮮。例如美國通用電器 公司研製出的一種用聲控電風扇裝有微型電子接收器，只需在不超過3m的地方連續拍手 2次，電風扇就會自動運轉；若再連續拍手3次，電風扇又會自動停轉。日本東芝公司 推出了一種模糊微控電風扇，該風扇設有強、普通、弱等7級風量，可根據傳感器測定 的溫度，自動選擇最佳送風。至於其他的具有自適應調節功能的技術也層出不窮，同一 種功能所用技術也不盡相同，總體來說是朝著人性化、智能化的方向發展。發明內容[0004]本實用新型的目的是提供一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇。[0005]本實用新型設有風扇主體和控制電路，所述控制電路設有語音傳感器、溫度傳 感器、紅外線傳感器、微處理器、電機繼電器、揚聲器和顯示屏，語音傳感器、溫度傳 感器和紅外線傳感器的輸出端分別接微處理器的輸入接口，電機繼電器、揚聲器和顯示 屏的輸入端分別接微處理器的輸出接口，電機繼電器與風扇主體的電機連接。[0006]所述語音傳感器可採用MIC敏芯矽傳感器。所述溫度傳感器可採用DS18B20單 線溫度傳感器。所述紅外線傳感器可採用熱釋電紅外傳感器。所述微處理器可採用凌陽 單片機(內含語音處理模塊)。所述顯示器可採用LED顯示器。[0007]由於本實用新型設有語音傳感器(尤其是採用MIC敏芯矽傳感器)，因此可以接 收人們發出的語音，如「風扇啟動」、「風扇停止」、「熱」、「很熱」、「非常熱」 等，進行模式識別，從而對聲音信號做出反應，即聲音控制啟動、停止、檔位選擇等； 同時該功能也可以實現語音自我學習，能夠進行聲音的記憶和壓縮處理，實現了模式的設置。在滿足人們對風扇功能基本要求的情況下提供了一定的娛樂和消遣功能。[0008]由於本實用新型設有溫度傳感器(尤其是採用DS18B20單線溫度傳感器)和 LED顯示屏，因此不僅能夠顯示溫度，而且能夠隨周圍環境溫度變化自啟動、停止、調 檔變速，靈敏度較高。根據使用效果來看，這一功能在人體夜間休息階段使用時效果最 佳，既可以節省電能，又能避免人體在睡眠過程中過量吹風而得病，體現機器的人性化 設計。[0009]由於本實用新型設有紅外線傳感器(尤其是採用熱釋電紅外傳感器)，因此能判 斷人體是否存在，實現「人走時關，人來時開」的功能，自動尋找周圍的人體吹風，在 以人體為中心的周圍小範圍內搖頭轉動，既避免了傳統電風扇(臺扇)大範圍轉動造成的 能量耗費，又滿足了人體對風扇轉動的舒適度要求。該功能的模式可以進行設置。[0010]由此可見，本實用新型集中了聲控、溫控、自適應尋找人體等功能為一體的電 子控制系統，解決了以下技術問題[0011]1)在技術實現上採用凌陽單片機統一控制的方式，把傳感器採集到的信息全部 輸入單片機，由單片機根據載入的程序進行處理，實現軟體控制硬體。[0012]2)單片機輸入輸出均為5V左右的弱電，而風扇工作使用的是市電220V，如何 實現弱電控制強電是一個問題，本實用新型選擇使用繼電器來實現，單片機輸出5V電 壓，通過繼電器驅動電路連接繼電器使得線圈產生電磁效應，磁力克服彈簧力，使得繼 電器內部220V開關接觸點接觸，線路導通。[0013]3)由於採用的熱釋電傳感器輸出電壓較低，達不到單片機輸入電壓5V的要求問 題。本實用新型可利用三極體、電阻、二極體等搭接一個5V的選通電路，當熱釋電感應 不到人體存在時，輸出5V高電平。[0014]4)各種傳感器和主機之間的數據傳輸，單片機有限的IO資源同時滿足眾多種類 的數據輸入和輸出等，需編程使各個元器件兼容性工作。[0015]本實用新型在現有的一臺電風扇的硬體基礎上，選用了的MIC敏芯矽傳感器、 DS18B20單線溫度傳感器以及熱釋電紅外傳感器，通過凌陽單片機作為系統的主機，根 據接收到的各種傳感器信號做出判斷，控制不同檔位的繼電器及有關元器件，從而達到 控制風扇的目的。


[0016]圖1為本實用新型實施例的結構組成示意圖。[0017]圖2為本實用新型實施例的控制電路組成框圖。[0018]圖3為本實用新型實施例控制電路的傳感器輸入電路組成原理圖。[0019]圖4為本實用新型實施例控制電路的麥克風輸入電路組成原理圖。[0020]圖5為本實用新型實施例控制電路的揚聲器輸出電路組成原理圖。[0021]圖6為本實用新型實施例控制電路的單片機及輔助電路(包括晶振電路、復位電 路、鎖相環電路、按鍵電路等)組成原理圖。[0022]圖7為本實用新型實施例控制電路的驅動電路組成原理圖。[0023]圖8為本實用新型實施例控制電路的溫度顯示電路組成原理圖。[0024]圖9為本實用新型實施例控制電路的電源電路組成原理圖。[0025]圖10為本實用新型實施例控制電路的下載電路組成原理圖。
具體實施方式
[0026]參見圖1和2，本實用新型實施例設有風扇主體和控制電路。[0027]所述風扇主體設有定時旋鈕1、一檔按鍵2、二檔按鍵3、三檔按鍵4、關閉按鍵 5、溫控按鍵6、溫控與人體感應按鍵7、聲控按鍵8、溫控與人體感應按鍵9、溫度顯示 數碼管10、MIC傳感器11、熱釋電紅外傳感器12、連杆13、支架14、升降螺栓15、底 座16和插頭17。[0028]所述控制電路設有語音傳感器21、溫度傳感器22、紅外線傳感器23、微處理器 25、電機繼電器沈、揚聲器27和顯示屏觀，語音傳感器21、溫度傳感器22和紅外線傳 感器23的輸出端分別接微處理器25的輸入接口，電機繼電器沈、揚聲器27和顯示屏觀 的輸入端分別接微處理器25的輸出接口，電機繼電器沈與風扇主體的電機連接。[0029]所述語音傳感器21可採用MIC敏芯矽傳感器。所述溫度傳感器22可採用 DS18B20單線溫度傳感器。所述紅外線傳感器23可採用熱釋電紅外傳感器。所述微處 理器25可採用凌陽單片機(內含語音處理模塊)。所述顯示器28可採用LED顯示器。[0030]定時旋鈕1、一檔按鍵2、二檔按鍵3、三檔按鍵4和關閉按鍵5，以及連杆13、 支架14、升降螺栓15、底座16和插頭17與普通電風扇相同。溫控按鍵6、溫控與人體 感應按鍵7、聲控按鍵8、溫控與人體感應按鍵9、溫度顯示數碼管10、MIC傳感器11、 熱釋電紅外傳感器12的功能說明如下[0031]溫控按鍵6:進入溫控模式，能夠時時顯示溫度，並隨溫度的變化選擇不同檔 位。如溫度小於等於25°C，風扇關閉；如溫度大於25°C，小於等於27度，風扇一檔； 如溫度大於27°C，小於等於30°C，風扇二檔；如溫度大於30°C，風扇三檔。該功能在 夏天夜晚使用尤為宜人，夜晚的溫度隨時間逐漸下降，風扇隨溫度變化變換檔位，可以 減少吹風扇不當給人們導致的感冒、關節痛等，在溫度較低時還能自動關閉節省電能。[0032]溫控與人體感應按鍵7:進入溫控與人體感應模式，風扇會以人為中心進行小 幅度轉向，當檢測到人體不存在時，則自動關閉風扇；若再次檢測人體，則會自動開 啟。該功能實現了 「人在時開，人走時關」的功能，並能夠隨溫度的變化改變檔位。綠 色環保，功能宜人。[0033]聲控按鍵8:按下此鍵進入聲控模式，通過人與風扇的語音對話，實現了風扇 一、二、三檔及關閉。使用時，對風扇初始化，如起名字，風扇一、二、三檔的語音口 令設置等，在一定距離內通過語音口令，實現風扇三個檔位及關閉的控制。[0034]溫控與人體感應按鍵9:進入聲控與人體感應模式，如語音開啟風扇後會以人 為中心進行小幅度轉向；一段時間內檢測不到人體存在，則會自動關閉，節省電能；如 再次檢測到人體，需通過語音控制開啟。[0035]溫度顯示數碼管10 LED顯示環境溫度。[0036]MIC傳感器11 語音通過此輸入微處理器。[0037]熱釋電紅外傳感器12:通過它探測人體是否存在，以及所在方位，以便對人體 進行定位。[0038]參見圖3 10，圖3給出本實用新型實施例控制電路的傳感器輸入電路組成原理圖，傳感器輸入電路由三極體Q6和二極體D6以及輔助電路組成。[0039]圖4給出本實用新型實施例控制電路的麥克風輸入電路組成原理圖，麥克風輸 入電路由阻容電路組成。[0040]圖5給出本實用新型實施例控制電路的揚聲器輸出電路組成原理圖，揚聲器電 路由運算放大器U2和輔助電路組成。[0041]圖6給出本實用新型實施例控制電路的單片機及輔助電路(包括晶振電路、復位 電路、鎖相環電路、按鍵電路等)組成原理圖，其中集成電路Ul為單片機；在輔助電路 中，石英晶體Yl和電容C14、C15等組成晶振電路；電阻R18、電容C37和按鍵S4等組 成復位電路；電阻R2和電容C3、ClO等組成鎖相環電路；按鍵Si、S2、S3和SW-DPST 等組成按鍵電路。[0042]圖7給出本實用新型實施例控制電路的驅動電路組成原理圖，驅動電路由集成 電路Ul、U2、U3，三極體Ql、Q2、Q3和二極體Dl、D2、D3等組成。[0043]圖8給出本實用新型實施例控制電路的溫度顯示電路組成原理圖，溫度顯示電 路由LED顯示器DS1、DS2以及三極體Q7、Q8等組成。[0044]圖9給出本實用新型實施例控制電路的電源電路組成原理圖，電源電路由電源 集成電路U3以及濾波、穩壓等電路組成。[0045]圖10給出本實用新型實施例控制電路的下載電路組成原理圖，下載電路由集成 電路U4和輔助電路組成。[0046]麥克風傳感器採用MIC敏芯矽傳感器，實現語音信息的採集。[0047]溫度傳感器採用DS18B20單線溫度傳感器，時時檢測環境溫度，並通過LED顯 示屏顯示。[0048]熱釋電紅外傳感器採用DYP-ME003人體感應熱釋電傳感器，感應人體的存在， 並對人體進行定位。[0049]微處理器採用由具有DSP功能和語音特色的16位單片機-SPCE061A，它也是世 界上最便宜的一款16位單片機開發系統。對設置命名進行預訓練，提取特徵參數，建立 語音模型庫；工作狀態開啟時，檢測外部的語音輸入信號。[0050]繼電器-電機採用JQC-3FF繼電器，實現5VDC弱電控制220VAC強電。[0051]揚聲器主要作用是發出聲音，實現語音反饋，對使用者進行語音識別提示。[0052]LED屏主要目的用於顯示溫度，使使用者知道現場溫度。[0053]本實用新型具有以下有益效果[0054]市場上大部分風扇使用手動或遙控控制，很少有實現語音控制，不能根據環境 溫度的變化而自行改變風速和轉向。本作品從日常生活中最普遍的電風扇出發，選用 了 MIC敏芯矽傳感器、DS18B20單線溫度傳感器、熱釋電紅外傳感器等，集中了手動 控制、聲音控制、溫度控制、自適應尋找人體控制為一體的多中功能模式，具有娛樂休 閒、智能方便、新型實用、低碳節能環保等優點。同時，作品所選用的元器件在保證靠 性的條件下，廉價便宜。[0055]本實用新型的聲控功能藉助於一麥克風傳感器，把接收到的語音信號傳輸給含 有語音處理模塊的凌陽單片機，單片機對其進行聲音模式識別，與存儲在其中的語音命 令代碼進行模糊匹配，若一致性超過70%，則進行相應的命令輸出，實現聲控操作。此外，除了初始化時載入的語音識別代碼，還具有進行自學習功能，點擊重複訓練按鍵， 可以按照使用者的意願來改變控制命令，如可以改成拍手動作，連續不同次數次拍手代 表不同的控制命令；也可以改為更人文關懷的語句，如「累了、很累、非常累」等，隨 使用的意願而改變。如果想恢復到系統功能，只需一鍵還原即可。該功能可以很好地實 現電風扇的啟動、停止、檔位選擇等功能，甚至還能夠播放歌曲等等。從而適合在一定 距離(5 8m)內的聲控，避免了使用遙控器的麻煩，兼具有家具的娛樂和休閒功能。[0056]本實用新型的溫控功能藉助於一溫度傳感器，可以在啟動該功能的情況下實時 監測室內溫度和的變化，將傳感器的探測信號預處理後傳出輸凌陽單片機，單片機對信 號進行條件選擇，根據這個環境參數的改變柔性地改變電機的轉動，實現了七個等級的 檔位選擇。該功能尤其適合在夏季的夜晚使用，根據環境變化適應人體的舒服程度要 求。此外，該功能良好的人機互動界面，可以更改相應參數，滿足了個性化適應的需 要。[0057]本實用新型的自適應尋找人體功能主要基於人們納涼時希望風扇搖頭，不搖頭 時吹風的方向固定，範圍比較小，無法滿足多個人的要求；但又搖頭角度太大，超出了 人員所在位置範圍，需要等很久才能等到第二次吹風，於是就產生了納涼效果不明顯、 不方便、能源耗費這一直觀感覺。因而，設置了自適應尋找人體這一功能。該功能借 助於一熱釋電紅外傳感器，能夠根據人體的紅外輻射特徵，探測周圍人體所在位置，將 這一信號傳輸給凌陽單片機，單片機處理後對其進行條件選擇，控制電機及相應的齒輪 機構實現了以人體為中心，小範圍的搖頭，在多人情況下也能柔性地選擇轉動的角度範 圍，較好地滿足了人們這一方面的要求，減少了轉動過大造成的能量浪費。同樣，該功 能可以進行模式選擇和設置，滿足不同人體個性化的要求。[0058]通過實施例，實現了電風扇對於聲控、溫控、自適應尋找人體的集成化，解決 了部分人員使用時出現的問題。[0059]以上實施例僅為本實用新型的一個實施例而已，故不能以此限定本實用新型實 施的範圍，本實用新型可使用於任何此類控制的模塊中，凡是利用本實用新型的控制方 法實現類式的功能的，即依本實用新型申請專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修 飾，皆應屬於本實用新型專利涵蓋的範圍內。
權利要求1.一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇，其特徵在於設有風扇主體和控制電路，所 述控制電路設有語音傳感器、溫度傳感器、紅外線傳感器、微處理器、電機繼電器、 揚 聲器和顯示屏，語音傳感器、溫度傳感器和紅外線傳感器的輸出端分別接微處理器的輸 入接口，電機繼電器、揚聲器和顯示屏的輸入端分別接微處理器的輸出接口，電機繼電 器與風扇主體的電機連接。
2.如權利要求1所述的一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇，其特徵在於所述語音傳 感器為MIC敏芯矽傳感器。
3.如權利要求1所述的一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇， 感器為DS18B20單線溫度傳感器。
4.如權利要求1所述的一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇， 傳感器為熱釋電紅外傳感器。
5.如權利要求1所述的一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇， 器為凌陽單片機。
6.如權利要求1所述的一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇， 為LED顯示器。其特徵在於所述溫度傳 其特徵在於所述紅外線 其特徵在於所述微處理 其特徵在於所述顯示器
專利摘要一種集聲控溫控自適應尋找人體風扇，涉及一種電風扇。設有風扇主體和控制電路，所述控制電路設有語音傳感器、溫度傳感器、紅外線傳感器、微處理器、電機繼電器、揚聲器和顯示屏，語音傳感器、溫度傳感器和紅外線傳感器的輸出端分別接微處理器的輸入接口，電機繼電器、揚聲器和顯示屏的輸入端分別接微處理器的輸出接口，電機繼電器與風扇主體的電機連接。製作方法簡單，具有較高的靈敏性，經濟實用，節能環保，實際效果明顯，具有廣泛的應用性。
文檔編號F04D25/10GK201810576SQ20102052649
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者劉志強, 張建寰, 楊文鶯, 沈騰輝, 董維, 黃徵 申請人:廈門大學