基本信息
- 项目名称：
- 基于AT89S52的智能电风扇控制系统设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本设计采用温度传感器DS18B20实时采集当前环境温度信息，由AT89S52进行处理，输出相应占空比的脉冲，通过带过零检测的光电耦合器控制双向可控硅导通角和触发时间，改变输入电机的有效电压，以实现风扇智能无级调速目的，且由热释电红外传感器检测人体信息，体现人性化、安全化。亦有霍尔传感器实时测风扇转速，并由数码管显示，使用户直观方便地了解风扇当前状态。
- 详细介绍：
- 电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是电风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇价格低廉且相对省电，低碳环保，安装和使用都非常简单。 尽管电风扇有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化实时适量调节风力大小，对于夜间温差较大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能会遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费资源又容易引起感冒，传统的机械定时虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理；或者白天人们因事离开后而忘记关闭电风扇，长时间的工作很容易损坏电器甚至引发火灾。 鉴于以上诸多方面的考虑，我们需要设计一种实用的智能电风扇控制系统来解决和改善这些问题。 本系统设计以单片机为核心、通过温度传感器和热释电红外传感器实时采集环境信息、建立控制系统，实现当室温达到设定开启风扇的温度并且人出现在热释电红外传感器可测范围时，电风扇自动开启、以初始风力运行，当温度变化时由系统控制双向可控硅实现智能调速；人离开一段时间后则自动关闭电风扇；当室温低于设定温度时，即使人在热释电传感器可测范围内，电风扇也处于关闭状态。 本系统的关键在于温控无级调速模块的设计，电风扇的调速方法有很多种，如抽头法、电抗器法、电容法、电子调速法等。本系统采用电子调速法。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入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各档位风速的无级调速。系统采用了过零双向可控硅型光耦MOC3041,集光电隔离、过零检测、过零触发等功能于一身,避免了输入输出通道同时控制双向可控硅触发的缺陷, 简化了输出通道隔离驱动电路的结构。所设计的可控硅触发电路如图附1所示。其工作原理是:单片机根据响应的实时温度参数, 在单片机的P1.7口输出相应占空比的脉冲，低电平时使光电耦合器导通, 同时触发双向可控硅, 使工作电路导通工作。给定时间内,负载得到的功率为: P=(n/N)UI 式中: P 为负载得到的功率/KW; n 为给定时间内可控硅导通的正弦波个数; N 为给定时间内交流正弦波的总个数; U 为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电压有效值/V; I 为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电流有效值/A。由上式可知,当U、I、N为定值时,只要改变n值的大小即可控制功率的输出,从而达到调节电机转速的目的。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 如今，虽然空调已相当普遍，但电风扇仍占有大量市场，但传统风扇大部分只有手动三档调速，再加上一个机械定时器，功能单一。存在的隐患或不足：如人们常常离开后忘记关闭电风扇，既浪费电、长时间的工作且容易损坏电器甚至引发火灾；又如前半夜温度高电风扇调的风速较高，但到了后半夜气温下降，风速不会随着气温变化，容易着凉。 为此，我们设计了这款智能电风扇控制系统。由当前环境温度等因素实时控制电风扇开、断及自动调节风速，以更贴切地满足人们的需求。
科学性、先进性
- 传统电风扇之所以会出现上述隐患的根本原因，是缺乏对环境的实时检测，而智能温控电风扇恰能解决和改善这些不足。 本设计以AT89S52单片机为核心、通过温度传感器和热释电红外传感器实时采集环境信息、建立控制系统，实现当室温达到设定开启风扇的温度并且人出现在热释电红外传感器可测范围时，电风扇自动开启、以初始风力运行，当温度变化时由系统控制双向可控硅实现智能调速；人离开一段时间后则会自动关闭电风扇；当室温低于设定温度时，即使人在热释电传感器可测范围内，电风扇也处于关闭状态。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 作品目前处于试验阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、图片、文档资料等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.本系统完整地保留了传统风扇的功能，便于不同情况下的模式切换。 2.使用说明： 本系统有1个选择开关、1个计时器控制开关和4个按键。 选择开关可方便地切换传统模式和智能模式 计时器控制开关可根据需求启动/停止计时器 K1：暂停/继续计时器，K2：定时时间加1分钟 K3：定时时间减1分钟，K4：系统复位 操作简单，方便实用，适合各种场合 3.市场前景： 本系统成本低廉，低碳节能，方便实用，更贴近人们的生活，有良好的经济效益和推广前景。
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外关于智能电风扇课题的研究亦是不断创新，已取得了相当可观的效绩。 传统电风扇大部分只有手动三档调速，再加上一个机械定时器，功能单一，且存在隐患或不足：如人们常常离开后忘记关闭电风扇，既浪费电、长时间的工作且容易损坏电器甚至引发火灾；又如前半夜温度高电风扇调的风速较高，但到了后半夜气温下降，风速不会随着气温变化，容易着凉。 为改变这一现状，一些研究者设计了最初的温控电风扇，由当前环境温度控制风扇开、关，在不同温度下控制继电器接通相应的调速档位，以实现风扇的自动调速，但其调速方式仍过于简单机械，不能更好地满足人们的生活需求。 后来又有研究者改善了调速方式，采用了双向可控硅，通过调节电位器RP的阻值大小，可调节电容C的充电时间常数，也就调节了双向晶闸管VS的控制角α，RP越大，控制角α越大，负载电动机M上电压变小，转速变慢。但这种调速方式需要手动调节电位器，有时会很不方便。 随后，又出现了自动调节的设计，如本系统，通过控制PWM来控制双向可控硅实现智能调速。本系统完整地保留了风扇的传统功能，亦创新地增加了人体检测功能和测速功能，由温度和人体同时控制风扇状态，且实时显示风扇转速，使风扇更具人性化，智能化。 如今，研究者又设计了红外遥控或无线遥控功能，实现远程控制，但我们认为系统已通过温度和人体信息实现了智能控制，遥控就显得意义不是很大了。我们设想可以将遥控用在其他地方，如把风扇安装在智能蔽障小车底盘上，实现远程控制风扇的自由移动。鉴于我们水平有限，及其他因素的影响，本系统还未扩展此项功能，留待今后改进。
