基本信息
- 項目名稱：
- 基于AT89S52的智能電風扇控制系統(tǒng)設計
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本設計采用溫度傳感器DS18B20實時采集當前環(huán)境溫度信息，由AT89S52進行處理，輸出相應占空比的脈沖，通過帶過零檢測的光電耦合器控制雙向可控硅導通角和觸發(fā)時間，改變輸入電機的有效電壓，以實現風扇智能無級調速目的，且由熱釋電紅外傳感器檢測人體信息，體現人性化、安全化。亦有霍爾傳感器實時測風扇轉速，并由數碼管顯示，使用戶直觀方便地了解風扇當前狀態(tài)。
- 詳細介紹：
- 電風扇曾一度被認為是空調產品沖擊下的淘汰品，其實并非如此，市場人士稱，家用電風扇并沒有隨著空調的普及而淡出市場，近兩年反而出現了市場銷售復蘇的態(tài)勢。其主要原因：一是電風扇和空調的降溫效果不同——空調有強大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但電風扇的風更溫和，更加適合老人兒童和體質較弱的人使用；二是電風扇價格低廉且相對省電，低碳環(huán)保，安裝和使用都非常簡單。 盡管電風扇有其市場優(yōu)勢，但傳統(tǒng)電風扇還是有許多地方應當進行改良的，最突出的缺點是它不能根據溫度的變化實時適量調節(jié)風力大小，對于夜間溫差較大的地區(qū)，人們在夏夜使用電風扇時可能會遇到這樣的問題：當凌晨降溫的時候電風扇依然在工作，可是人們因為熟睡而無法察覺，既浪費資源又容易引起感冒，傳統(tǒng)的機械定時雖然能夠控制電風扇在工作一定后關閉，但定時范圍有限，且無法對溫度變化靈活處理；或者白天人們因事離開后而忘記關閉電風扇，長時間的工作很容易損壞電器甚至引發(fā)火災。 鑒于以上諸多方面的考慮，我們需要設計一種實用的智能電風扇控制系統(tǒng)來解決和改善這些問題。 本系統(tǒng)設計以單片機為核心、通過溫度傳感器和熱釋電紅外傳感器實時采集環(huán)境信息、建立控制系統(tǒng)，實現當室溫達到設定開啟風扇的溫度并且人出現在熱釋電紅外傳感器可測范圍時，電風扇自動開啟、以初始風力運行，當溫度變化時由系統(tǒng)控制雙向可控硅實現智能調速；人離開一段時間后則自動關閉電風扇；當室溫低于設定溫度時，即使人在熱釋電傳感器可測范圍內，電風扇也處于關閉狀態(tài)。 本系統(tǒng)的關鍵在于溫控無級調速模塊的設計，電風扇的調速方法有很多種，如抽頭法、電抗器法、電容法、電子調速法等。本系統(tǒng)采用電子調速法。通過控制雙向可控硅的導通角，使輸出端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調節(jié)風扇的轉速，實現各檔位風速的無級調速。系統(tǒng)采用了過零雙向可控硅型光耦MOC3041,集光電隔離、過零檢測、過零觸發(fā)等功能于一身,避免了輸入輸出通道同時控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷, 簡化了輸出通道隔離驅動電路的結構。所設計的可控硅觸發(fā)電路如圖附1所示。其工作原理是:單片機根據響應的實時溫度參數, 在單片機的P1.7口輸出相應占空比的脈沖，低電平時使光電耦合器導通, 同時觸發(fā)雙向可控硅, 使工作電路導通工作。給定時間內,負載得到的功率為: P=(n/N)UI 式中: P 為負載得到的功率/KW; n 為給定時間內可控硅導通的正弦波個數; N 為給定時間內交流正弦波的總個數; U 為可控硅在一個電源周期全導通時所對應的電壓有效值/V; I 為可控硅在一個電源周期全導通時所對應的電流有效值/A。由上式可知,當U、I、N為定值時,只要改變n值的大小即可控制功率的輸出,從而達到調節(jié)電機轉速的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 如今，雖然空調已相當普遍，但電風扇仍占有大量市場，但傳統(tǒng)風扇大部分只有手動三檔調速，再加上一個機械定時器，功能單一。存在的隱患或不足：如人們常常離開后忘記關閉電風扇，既浪費電、長時間的工作且容易損壞電器甚至引發(fā)火災；又如前半夜溫度高電風扇調的風速較高，但到了后半夜氣溫下降，風速不會隨著氣溫變化，容易著涼。 為此，我們設計了這款智能電風扇控制系統(tǒng)。由當前環(huán)境溫度等因素實時控制電風扇開、斷及自動調節(jié)風速，以更貼切地滿足人們的需求。
科學性、先進性
- 傳統(tǒng)電風扇之所以會出現上述隱患的根本原因，是缺乏對環(huán)境的實時檢測，而智能溫控電風扇恰能解決和改善這些不足。 本設計以AT89S52單片機為核心、通過溫度傳感器和熱釋電紅外傳感器實時采集環(huán)境信息、建立控制系統(tǒng)，實現當室溫達到設定開啟風扇的溫度并且人出現在熱釋電紅外傳感器可測范圍時，電風扇自動開啟、以初始風力運行，當溫度變化時由系統(tǒng)控制雙向可控硅實現智能調速；人離開一段時間后則會自動關閉電風扇；當室溫低于設定溫度時，即使人在熱釋電傳感器可測范圍內，電風扇也處于關閉狀態(tài)。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 作品目前處于試驗階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型、圖片、文檔資料等
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 1.本系統(tǒng)完整地保留了傳統(tǒng)風扇的功能，便于不同情況下的模式切換。 2.使用說明： 本系統(tǒng)有1個選擇開關、1個計時器控制開關和4個按鍵。 選擇開關可方便地切換傳統(tǒng)模式和智能模式 計時器控制開關可根據需求啟動/停止計時器 K1：暫停/繼續(xù)計時器，K2：定時時間加1分鐘 K3：定時時間減1分鐘，K4：系統(tǒng)復位 操作簡單，方便實用，適合各種場合 3.市場前景： 本系統(tǒng)成本低廉，低碳節(jié)能，方便實用，更貼近人們的生活，有良好的經濟效益和推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 目前，國內外關于智能電風扇課題的研究亦是不斷創(chuàng)新，已取得了相當可觀的效績。 傳統(tǒng)電風扇大部分只有手動三檔調速，再加上一個機械定時器，功能單一，且存在隱患或不足：如人們常常離開后忘記關閉電風扇，既浪費電、長時間的工作且容易損壞電器甚至引發(fā)火災；又如前半夜溫度高電風扇調的風速較高，但到了后半夜氣溫下降，風速不會隨著氣溫變化，容易著涼。 為改變這一現狀，一些研究者設計了最初的溫控電風扇，由當前環(huán)境溫度控制風扇開、關，在不同溫度下控制繼電器接通相應的調速檔位，以實現風扇的自動調速，但其調速方式仍過于簡單機械，不能更好地滿足人們的生活需求。 后來又有研究者改善了調速方式，采用了雙向可控硅，通過調節(jié)電位器RP的阻值大小，可調節(jié)電容C的充電時間常數，也就調節(jié)了雙向晶閘管VS的控制角α，RP越大，控制角α越大，負載電動機M上電壓變小，轉速變慢。但這種調速方式需要手動調節(jié)電位器，有時會很不方便。 隨后，又出現了自動調節(jié)的設計，如本系統(tǒng)，通過控制PWM來控制雙向可控硅實現智能調速。本系統(tǒng)完整地保留了風扇的傳統(tǒng)功能，亦創(chuàng)新地增加了人體檢測功能和測速功能，由溫度和人體同時控制風扇狀態(tài)，且實時顯示風扇轉速，使風扇更具人性化，智能化。 如今，研究者又設計了紅外遙控或無線遙控功能，實現遠程控制，但我們認為系統(tǒng)已通過溫度和人體信息實現了智能控制，遙控就顯得意義不是很大了。我們設想可以將遙控用在其他地方，如把風扇安裝在智能蔽障小車底盤上，實現遠程控制風扇的自由移動。鑒于我們水平有限，及其他因素的影響，本系統(tǒng)還未擴展此項功能，留待今后改進。
