多模式溫控電風扇調速器的製作方法
2023-07-18 05:11:21
專利名稱：多模式溫控電風扇調速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子與單片機技術，具體涉及多模式溫控電風扇調速器。
背景技術：
雖然空調已廣泛普及，但是過度使用空調容易造成身體不適和免疫功能下降，誘發一系列的"空調病"；同時，過度使用空調加劇了溫室效應，對全球氣候影響極大，因此有必要推廣溫控電風扇的使用。風扇控制器可以驅動電風扇輸出輕緩柔和的自然風，它特別適於老人和小孩在夜間休息時使用，可以有效地避免人身體因受風過多而生病，體現出人性化設計等特點；能起到節能省電、避免因過度使用空調帶來的溫室效應的作用；此外，具有過溫自動斷電保護的功能，防範火災隱患。 目前市場上存在的溫控風扇類產品，一般都只具備單一的溫控調速功能，不能進行多模式的切換，實用價值不高。 如申請號為200520084515，申請日為2005年06月24日，授權公告日為2006年08月16日的中國發明專利公開了一種溫控電風扇，它包括風扇、電機、控制盒及底座，特徵是在控制盒內設有溫度計及其溫控電路，溫度計與帶鐵芯的線圈相連，線圈上方設有一個彈簧開關，其兩端分別與電扇的電機和家用交流電源相連。該溫控電風扇的溫控電路為一般通用的溫度控制電路，而汞柱溫度計上設有兩個控制不同溫度啟動的刻度片。雖然該產品具備了基本的溫控風速功能，但其功能工作模式單一，而且採取物理方式進行溫度控制不夠安全，限制了該類產品在市場進行推廣應用。 市面上還存在其他同類產品，如一種由溫度檢測迴路、邏輯判斷迴路及電壓控制迴路構成的電風扇溫控調速器，由檢測所得的不同的環境溫度值來改變電風扇的電源電壓，從而實現電風扇溫控調速；同時還可實現低溫自動關機。 另一種電風扇溫控調速器，包括調速電路、直流主電源電路、直流副電源電路、方波發生器和三角波發生器。其中，直流主電源電路產生的直流電源電壓輸入至方波發生器和三角波發生器，直流副電源電路產生的直流電源電壓輸入至調速電路，調速電路串聯於220V交流電路與電風扇電機工作迴路之間，三角波發生器與方波發生器相連，方波發生器與調速電路相連。它可使電風扇隨環境溫度自動變換轉速，從而改變風力，節約能源，也使人感覺更為舒適。 但以上兩種電風扇溫控調速器均沒有考慮到不同體質的人群在同一室溫下對風速的不同要求，也沒有實現隨室溫和人體體溫的變化而自動控制電風扇風速的線性變化，且不具備紅外人體探測、過溫斷電保護等功能。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種多模式溫控電風扇調速器，本調速器具有三種不同的工作模式供用戶自行選擇，包括普通模式、溫控模式和節電模式。在普通模式下，關閉了熱釋電紅外探測和溫度控制風速的功能，相當於普通的家用電風扇；在溫控模式下，關閉了人體熱釋電紅外探測功能，開啟溫度控制風速的功能，系統默認
周圍一直探測有人，電風扇隨著周圍環境溫度而實時地改變風速；在節電模式下，開啟了人
體熱釋電紅外探測和溫度控制風速的功能，當檢測到有效探測區域內有人且室內溫度達到
預設值時，風扇自動開啟，且根據室內溫度的變化，電風扇能自動調整風速。 本發明目的通過下述技術方案來實現多模式溫控電風扇調速器，包括 與控制處理模塊連接的工作模式選擇開關，用於選擇本調速器的工作模式，包括
普通模式、溫控模式和節電模式； 人體熱釋電紅外探測模塊，用於探測其有效探測區域內是否有人體，如有人則輸出提示信息給控制處理單元； 溫度採集模塊，用於採集室內溫度信息，並將溫度信息傳輸給控制處理單元；
與控制處理模塊相連接的電源模塊，用於提供本調速器正常工作的穩定電壓；
控制處理模塊，當選擇普通模式時，關閉人體熱釋電紅外探測模塊和溫度採集模塊，輸出佔空比為l的P麗(Pulse Width Modulation,脈衝寬度調製)波經固態繼電器開啟電風扇；當選擇溫控模式時，關閉人體熱釋電紅外探測模塊，啟動溫度採集模塊，將溫度採集模塊輸入的溫度信息與溫度預設值進行對比，當所述輸入的溫度信息大於或等於控制處理模塊的溫度預設值時，根據所述對比值輸出相應佔空比的P麗波給固態繼電器，固態繼電器根據該相應佔空比的P麗波開啟電風扇並確定其轉速，否則，輸出佔空比為0的P麗波給固態繼電器，使電風扇處於關閉狀態；當選擇節電模式時，啟動人體熱釋電紅外探測模塊和溫度採集模塊，當接收到人體熱釋電紅外探測模塊傳來的提示信息且溫度採集模塊輸入的溫度信息大於或等於控制處理模塊的溫度預設值時，根據所述對比值輸出相應佔空比的P麗波給固態繼電器，固態繼電器根據該相應佔空比的P麗波開啟電風扇並確定其轉速，否則，輸出佔空比為0的P麗波給固態繼電器，使電風扇處於關閉狀態； 與電風扇連接的固態繼電器，用於根據所接收的P麗波的具體佔空比，來啟動、關閉和調整電風扇轉速。 優選的，所述工作模式選擇開關包括溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關，當溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關均處於關閉時，即為普通模式；當溫控開關處於開啟狀態，而人體熱釋紅外檢測開關處於關閉時，即為溫控模式；當溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關均處於開啟狀態時，即為節電模式。 所述控制處理單元設置有溫度門限值，當調速器處於溫控模式或節電模式時，若溫度採集模塊輸入的溫度信息超過所述溫度門限值，則控制處理模塊輸出佔空比為0的P麗波給固態繼電器，使電風扇處於關閉狀態。 本發明多模式溫控電風扇調速器還可以包括溫度顯示模塊，用於接收並顯示溫度
採集模塊經控制處理模塊輸入的溫度信息。所述溫度顯示模塊採用四位LED數碼管顯示當
前溫度信息，最高位為符號位，可顯示負攝氏溫度，保留最低位為一位小數。 優選的，所述人體熱釋電紅外探測模塊包括基於BISS0001晶片的人體熱釋電紅
外傳感器和用於定時搖動人體熱釋電紅外傳感器的電機。所述人體熱釋電紅外傳感器可實
現對人體信號的檢測。當無人體移動時，人體熱釋電紅外傳感器感應到的只是背景溫度，當
人體進入其有效探測區時，人體發射的io微米左右的紅外線通過人體熱釋電紅外傳感器
內置的菲泥爾濾光片增強後聚集到內置的紅外感應源上。熱釋電元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，從而可實現人體信號的採集。由於該人體熱釋電紅外傳感器只可感應相對移動的人體，無法檢測出其靜止時的信號，因此通過外加電機，以定時搖動傳感器，實現該調速器的實時人體探測。 所述人體熱釋電紅外探測模塊還可以包括一個用於設定人體熱釋電紅外傳感器的檢測周期的周期控制模塊，用於周期性啟動人體熱釋電紅外傳感器，以進行紅外探測。
所述溫度採集模塊採用溫度傳感器，溫度傳感器採用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O 口線與控制處理模塊相連接，無須經過其它變換電路，直接
輸出被測溫度值(9位二進位數，含符號位)，測溫範圍為-55t: +i25t:，測量解析度為
0. 0625t:，適配各種單片機或系統機。 所述溫度採集模塊優選採用Dallas半導體公司生產的Dsl8b20型單線智能溫度傳感器，與控制處理模塊進行串行通信。 所述固態繼電器模塊，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，是一種由固態電子元件組成的無觸點開關元件，能實現無觸點、無火花地接通和斷開被控的電風扇。
所述電源模塊將220V的交流電通過降壓、整流、濾波、穩壓等幾部分，變換成適合調速器正常工作的5V穩壓源，作為整個調速器的電源部分。 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果本發明從節能、防火、控制家電設備，使生活變得更加安全、舒適和健康出發，本調速器有著多種的工作模式，包括普通模式、溫控模式和節電模式。在普通模式下，關閉了熱釋電紅外探測和溫度控制風速的功能，相當於普通的家用電風扇；在溫控模式下，關閉了人體熱釋電紅外探測功能，開啟溫度控制風速的功能，系統默認周圍一直探測有人，電風扇隨著周圍環境溫度而實時地改變風速；在節電模式下，開啟了人體熱釋電紅外探測和溫度控制風速的功能，當檢測到有效探測區域內有人且室內溫度達到溫度預設值時，風扇自動開啟，且根據室內溫度的變化，電風扇能自動調整風速。通過上述設置，使本發明能根據使用對象的需要和環境溫度的變化，實現電風扇風速隨環境溫度智能調整；同時，使用人體紅外探測技術自動控制電風扇開啟或關閉的功能，起到節能、保護使用者身體健康等的作用。每臺普通電風扇只需外加該調速器就能實現對該臺電風扇的風速控制，操作簡易。 該調速器可以為人們帶來舒適便利的生活，它特別有利於老人和小孩在夜間休息時使用，可以有效地避免使用者因受風過多而生病，讓生活變得更加舒適和方便，體現出人性化設計等特點；同時，起到節能省電、避免因過度使用空調帶來的溫室效應的作用；此外，還具有過溫自動斷電保護的功能，有效防範火災的發生。本產品生產成本低，普遍適用於普通家用電風扇，通用性強，易於推廣，具有很好的通用性和擴展性；同時，該產品可以推廣應用於公共場合，比如圖書館、教室、超市等，具有很好的市場經濟價值和開發前景，易於產業化普及推廣。
圖1是本發明多模式溫控電風扇調速器的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。 實施例 多模式溫控電風扇調速器，如圖1所示，包括 與控制處理模塊連接的工作模式選擇開關，用於選擇本調速器的工作模式，包括普通模式、溫控模式和節電模式； 人體熱釋電紅外探測模塊，用於探測其有效探測區域內是否有人體，如有人則輸出提示信息給控制處理單元； 溫度採集模塊，用於採集室內溫度信息，並將溫度信息傳輸給控制處理單元；
與控制處理模塊相連接的電源模塊，用於提供本調速器正常工作的穩定電壓；
控制處理模塊，把溫度採集模塊輸入的溫度信息輸出到溫度顯示模塊，根據人體熱釋電紅外探測模塊輸入的提示信息、溫度採集模塊輸入的溫度信息控制電風扇的開啟與關閉以及電風扇的轉速； 與電風扇連接的固態繼電器，用於根據控制處理模塊傳來的P麗波的具體佔空比，來啟動、關閉和調整電風扇轉速； 上述多模式溫控電風扇調速器還可以包括溫度顯示模塊，用於接收並顯示溫度採集模塊經控制處理模塊輸入的溫度信息。 所述工作模式選擇開關包括溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關，當溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關均處於關閉時，即為普通模式；當溫控開關處於開啟狀態，而人體熱釋紅外檢測開關處於關閉時，即為溫控模式；當溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關均處於開啟狀態時，即為節電模式。 所述溫度顯示模塊採用四位LED數碼管顯示當前溫度信息，最高位為符號位，可顯示負攝氏溫度，保留最低位為一位小數。 所述人體熱釋電紅外探測模塊包括基於BISS0001晶片的人體熱釋電紅外傳感器和用於定時搖動人體熱釋電紅外傳感器的電機。所述人體熱釋電紅外傳感器可實現對人體信號的檢測。當無人體移動時，人體熱釋電紅外傳感器感應到的只是背景溫度，當人體進入
其有效探測區時，人體發射的io微米左右的紅外線通過人體熱釋電紅外傳感器內置的菲
泥爾濾光片增強後聚集到內置的紅外感應源上。熱釋電元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，從而可實現人體信號的採集。由於該人體熱釋電紅外傳感器只可感應相對移動的人體，無法檢測出其靜止時的信號，因此通過外加電機，以定時搖動傳感器，實現該調速器的實時人體探測。 所述人體熱釋電紅外探測模塊還可以包括一個用於設定人體熱釋電紅外傳感器的檢測周期的周期控制模塊，用於周期性啟動人體熱釋電紅外傳感器，以進行紅外探測。
所述溫度採集模塊採用溫度傳感器，溫度傳感器採用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O 口線與控制處理模塊相連接，無須經過其它變換電路，直接
輸出被測溫度值(9位二進位數，含符號位)，測溫範圍為-55t: +i25t:，測量解析度為
0. 0625t:，適配各種單片機或系統機。 所述溫度採集模塊優選採用Dallas半導體公司生產的Dsl8b20型單線智能溫度傳感器，與控制處理模塊進行串行通信。 所述固態繼電器模塊，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，是一種由固
7態電子元件組成的無觸點開關元件，能實現無觸點、無火花地接通和斷開被控的電風扇。
所述電源模塊將220V的交流電通過降壓、整流、濾波、穩壓等幾部分，變換成適合調速器正常工作的5V穩壓源，作為整個調速器的電源部分。
所述控制處理模塊的具體工作如下 當選擇普通模式時，控制處理模塊關閉人體熱釋電紅外探測模塊和溫度採集模塊，輸出佔空比為l的P麗(Pulse Width Modulation，脈衝寬度調製)波經固態繼電器開啟電風扇； 當選擇溫控模式時，控制處理模塊關閉人體熱釋電紅外探測模塊，並啟動溫度採集模塊，系統默認周圍一直探測有人，控制處理模塊將溫度採集模塊輸入的溫度信息與溫度預設值進行對比，當所述輸入的溫度信息大於或等於控制處理模塊的溫度預設值時，根據所述對比值輸出相應佔空比的P麗波給固態繼電器，固態繼電器根據該相應佔空比的P麗波開啟電風扇並確定其轉速，如所述輸入的溫度信息小於控制處理模塊的溫度預設值，則輸出佔空比為0的P麗波給固態繼電器，使電風扇處於關閉狀態； 當選擇節電模式時，控制處理模塊啟動人體熱釋電紅外探測模塊和溫度採集模塊，只有當接收到人體熱釋電紅外探測模塊傳來的提示信息且溫度採集模塊輸入的溫度信息大於或等於控制處理模塊的溫度預設值時，控制處理模塊才根據所述對比值輸出相應佔空比的P麗波給固態繼電器，固態繼電器根據該相應佔空比的P麗波開啟電風扇並確定其轉速，如沒有控制處理模塊接收到人體熱釋電紅外探測模塊傳來的提示信息，輸出佔空比為0的P麗波給固態繼電器，使電風扇始終處於關閉狀態。 所述控制處理單元設置有溫度門限值，當調速器處於溫控模式或節電模式時，若溫度採集模塊輸入的溫度信息超過所述溫度門限值，則控制處理模塊輸出佔空比為0的P麗波給固態繼電器，使電風扇處於關閉狀態； 上述多模式溫控電風扇調速器在實際應用時，還包括以下兩方面 1、調速器和電風扇的連接 一-將上述多模式溫控電風扇調速器的電源模塊的電
源線通過插座連上220V的市電，然後將普通電風扇的電源插頭插在調速器的插座中，此時
調速器和風扇連接完畢。 2、調速系統的開啟與關閉 一-調速器面板上面有一個總電源開關，當按下按鈕0N端時電源指示燈點亮，此時調速器開啟；當按下按鈕OFF端時電源指示燈熄滅，此時調速器關閉。 上述實施例為本發明典型的實施方式，但本發明的實施方式並不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於，包括與控制處理模塊連接的工作模式選擇開關，用於選擇本調速器的工作模式，包括普通模式、溫控模式和節電模式；人體熱釋電紅外探測模塊，用於探測其有效探測區域內是否有人體，如有人則輸出提示信息給控制處理單元；溫度採集模塊，用於採集室內溫度信息，並將溫度信息傳輸給控制處理單元；與控制處理模塊相連接的電源模塊，用於提供本調速器正常工作的穩定電壓；控制處理模塊，當選擇普通模式時，關閉人體熱釋電紅外探測模塊和溫度採集模塊，輸出佔空比為1的PWM波經固態繼電器開啟電風扇；當選擇溫控模式時，關閉人體熱釋電紅外探測模塊，啟動溫度採集模塊，將溫度採集模塊輸入的溫度信息與溫度預設值進行對比，當所述輸入的溫度信息大於或等於控制處理模塊的溫度預設值時，根據所述對比值輸出相應佔空比的PWM波給固態繼電器，固態繼電器根據該相應佔空比的PWM波開啟電風扇並確定其轉速，否則，輸出佔空比為0的PWM波給固態繼電器，使電風扇處於關閉狀態；當選擇節電模式時，啟動人體熱釋電紅外探測模塊和溫度採集模塊，當接收到人體熱釋電紅外探測模塊傳來的提示信息且溫度採集模塊輸入的溫度信息大於或等於控制處理模塊的溫度預設值時，根據所述對比值輸出相應佔空比的PWM波給固態繼電器，固態繼電器根據該相應佔空比的PWM波開啟電風扇並確定其轉速，否則，輸出佔空比為0的PWM波給固態繼電器，使電風扇處於關閉狀態；與電風扇連接的固態繼電器，用於根據所接收的PWM波的具體佔空比，來啟動、關閉和調整電風扇轉速。
2. 根據權利要求1所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於所述工作模式選擇 開關包括溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關，當溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關均處於 關閉時，即為普通模式；當溫控開關處於開啟狀態，而人體熱釋紅外檢測開關處於關閉時， 即為溫控模式；當溫控開關和人體熱釋紅外檢測開關均處於開啟狀態時，即為節電模式。
3. 根據權利要求1或2所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於所述控制處理 單元設置有溫度門限值，當調速器處於溫控模式或節電模式時，若溫度採集模塊輸入的溫 度信息超過所述溫度門限值，則控制處理模塊輸出佔空比為O的P麗波給固態繼電器，使電 風扇處於關閉狀態；
4. 根據權利要求1所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於本發明多模式溫控 電風扇調速器還包括溫度顯示模塊，用於接收並顯示溫度採集模塊經控制處理模塊輸入的 溫度信息。
5. 根據權利要求3所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於本發明多模式溫控 電風扇調速器還包括溫度顯示模塊，用於接收並顯示溫度採集模塊經控制處理模塊輸入的 溫度信息。
6. 根據權利要求1、4或5所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於所述人體熱釋電紅外探測模塊包括基於BISS0001晶片的人體熱釋電紅外傳感器和用於定時搖動人體 熱釋電紅外傳感器的電機。
7. 根據權利要求6所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於所述人體熱釋電紅 外探測模塊還包括一個用於設定人體熱釋電紅外傳感器的檢測周期的周期控制模塊。
8. 根據權利要求1或7所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於所述溫度採集 模塊採用Dallas半導體公司生產的Dsl8b20型單線智能溫度傳感器，與控制處理模塊進行 串行通信。
9. 根據權利要求1或8所述的多模式溫控電風扇調速器，其特徵在於所述固態繼電 器模塊為由固態電子元件組成的無觸點開關元件。
全文摘要
本發明為多模式溫控電風扇調速器，包括與控制處理模塊連接的工作模式選擇開關、人體熱釋電紅外探測模塊、溫度採集模塊、與控制處理模塊相連接的電源模塊、控制處理模塊和與電風扇連接的固態繼電器。本發明具有普通模式、溫控模式和節電模式3種工作模式，能根據使用對象的需要和環境溫度的變化，實現電風扇風速隨環境溫度智能調整，具有過溫自動斷電保護的功能，防範火災隱患；同時，利用人體紅外感應開關自動控制電風扇開啟或關閉的功能，起到節能、保護使用者身體健康等的作用，特別有適用於老人和小孩在夜間休息時使用，可以有效地避免人身體因受風過多而生病，體現出人性化設計等特點。
文檔編號F04D27/00GK101725556SQ200910193968
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月17日 優先權日2009年11月17日
發明者何成強, 彭煜, 潘小萍, 鄧梓濤, 黃偉英 申請人:暨南大學