一種基於單片機的智能風扇系統的製作方法
2023-05-03 22:40:46 1
本實用新型涉及單片機技術領域，具體的說是一種基於單片機的智能風扇系統。
背景技術：
近年來，隨著科技水平不斷提高，家用電器的款式、性能都有了很大改善，智能家居也漸漸走入人們日常生活之中。風扇作為最早的取涼用具，具有節能、促進空氣流通、降溫慢不易得病等優勢，深受很多人的喜愛。但是傳統的風扇屬於有級調速，不能滿足更高的要求，並且在一些不太方便手動調速的場合，例如睡覺、開車等情況，不能根據外界信息來改變轉速，更是給生活帶來了些許不便。人們外出時有時會忘記關掉風扇，風扇在無人情況下持續工作，不僅浪費電源，而且如果長時間工作會減少風扇的使用壽命。目前國內市場很少見真正的智能風扇，大多風扇只是多了搖頭、自然風等選項，仍然屬於傳統風扇的範疇。
因此，為克服上述技術的不足而設計出一款在手動模式下可以進行無極調速、能滿足適合人們自己的轉速要求、在無人情況下可以自動停止工作、節省電源的一種基於單片機的智能風扇系統，正是發明人所要解決的問題。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種基於單片機的智能風扇系統，其結構簡單，在手動模式下可以進行無極調速，能滿足適合人們自己的轉速要求，能根據外界信息來改變轉速，使用方便，在無人情況下可以自動停止工作、節省電源。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：一種基於單片機的智能風扇系統，其包括STM8S105C6單片機、藍牙模塊、手動調速模塊、電流放大電路、可控矽、風扇驅動電路、風扇、測速模塊、測溫模塊，所述STM8S105C6單片機分別與藍牙模塊、手動調速模塊、測溫模塊、按鍵、LCD顯示屏、時鐘電路、晶振電路、復位電路、電源連接，所述藍牙模塊可與手機終端的APP進行無線連接，所述STM8S105C6單片機通過電流放大電路連接可控矽，所述可控矽通過風扇驅動電路連接風扇，所述風扇通過測速模塊與STM8S105C6單片機連接，所述STM8S105C6單片機還連接有紅外接收電路、人體感應電路，所述人體感應電路採用BISS0001紅外熱釋電處理晶片。
進一步，所述風扇採用12V的直流風扇。
進一步，所述電源包括有220V交流電、12V直流電池。
進一步，所述測速模塊選用霍爾傳感器。
進一步，所述測溫模塊選用DS18B20晶片。
本實用新型的有益效果是：
1、本文設計的智能風扇系統，在手動模式下可以進行無極調速，並且對速度進行閉環控制，可以達到高精度的要求。手動模式下還有一鍵採集功能，將適合自己的溫轉速點進行存儲，作為手機APP調節合適溫度-轉速曲線的參考。自動模式下風扇將根據溫度-轉速曲線來動態調節轉速，滿足每個人的需求，可以使用手機端APP來控制、調節風扇。同時單片機與人體感應電路連接，通過檢測人體紅外信號來判斷有無人的存在，當人們離開時，單片機便會控制風扇驅動電路，停止風扇的工作，節省電能而且還能避免風扇長時間工作而縮短風扇的使用壽命。
2、本實用新型的風扇採用12V的直流電扇作為控制對象，直流電扇調速相對簡單、精確，易於實現並且風扇採用可選擇的雙電源供電，既可以通過220V交流電變換得到供電電壓，同時也可以直接使用車載電平、12V直流電池直接供電，增大了風扇的使用空間。
附圖說明
圖1是本實用新型系統總體結構框圖。
圖2是本實用新型風扇驅動電路原理圖。
圖3是本實用新型STM8S105C6單片機電路原理圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型，應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的範圍。
參見圖1是本實用新型系統總體結構框圖，該結構一種基於單片機的智能風扇系統，包括STM8S105C6單片機、藍牙模塊、手動調速模塊、電流放大電路、可控矽、風扇驅動電路、風扇、測速模塊、測溫模塊，STM8S105C6單片機分別與藍牙模塊、手動調速模塊、測溫模塊、按鍵、LCD顯示屏、時鐘電路、晶振電路、復位電路、電源連接，藍牙模塊可與手機終端的APP進行無線連接，STM8S105C6單片機通過電流放大電路連接可控矽，可控矽通過風扇驅動電路連接風扇，風扇通過測速模塊與STM8S105C6單片機連接。風扇採用12V的直流風扇，電源可以為220V交流電變換得到的供電電壓，也可以是直接使用車載電瓶，或者使用12V直流電池直接供電，測速模塊選用霍爾傳感器，測溫模塊選用DS18B20晶片。STM8S105C6單片機還連接有紅外接收電路、人體感應電路，人體感應電路採用BISS0001紅外熱釋電處理晶片。
本實用新型以單片機STM8S105C6作為控制核心，通過可控矽控制電壓進以控制風扇轉速。人機互動通過鍵盤、LCD顯示屏完成，完成手動模式下風扇的控制。藍牙模塊作為與手機通信的通道，來進行數據採集與載入等。
選用12V直流電扇作為控制對象，直流電扇調速相對簡單、精確，易於實現並且風扇採用可選擇的雙電源供電，既可以通過220V交流電變換得到供電電壓，同時也可以直接使用車載電平、12V直流電池直接供電，增大了風扇的使用空間。
參見圖2是本實用新型風扇驅動電路原理圖，風扇驅動電路採用橋式可逆PWM調速方式進行調速。主電路使用IRF540N組成H橋，In5819二極體提供續流通道。IRF540N開關速度快、能耗小。Q2、Q4導通時，風扇啟動。IRF540N需要12V及以上的的電平驅動。選擇IR2104作為驅動晶片，可以符合要求。IR2104自帶死區，因此控制過程安全、方便。
由於風扇結構特殊，齒輪以及對射光電傳感器不容易安裝，因此選擇霍爾傳感器作為測速模塊。只要有磁場存在，就輸出高電平信號，如此只需在風扇轉動結構上安裝一塊小磁鐵，便可通過霍爾傳感器完成速度數據採集工作。
參見圖3是本實用新型STM8S105C6單片機電路原理圖，單片機選擇STM8S105C6，性價比高。具有多路PWM輸出通道，多個輸入捕獲通道，每個輸入輸出引腳皆可設置中斷。擁有串口AD轉換等功能，完全滿足系統要求。
測溫模塊是DS18B20晶片，DS18B20晶片在與微處理器連接時僅需要一條口線即可，節省引腳，測溫範圍-55℃～+125℃，固有測溫誤差1°，符合系統要求，並且具有體積小硬體開銷低、抗幹擾能力強、精度高等優點。
熱釋電的主控晶片是BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配進行信號處理。帶有雙向鑑幅器，可有效抑制幹擾，結構新穎、穩定可靠、調解範圍寬。
本實用新型智能風扇系統在手動模式下可以進行無極調速，並且將滿意的溫度速度點進行存儲。在手機端可以隨意更改調速曲線，滿足自己的要求。自動模式下可以根據溫度一轉速曲線調節轉速，並且使用閉環控制策略，增強系統的抗幹擾性，採用的12V直流電壓則大大增加了使用場合，具有個性化、節能、方便易用正的優點。並且本系統還加入了人體感應模塊，可以根據周圍是否有人來控制風扇的啟動和停止，可以有效的解決人們應出門而忘記關閉風扇而帶來的不必要的電力資源浪費。