一种自动变速风扇及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种风扇技术，更具体地说，涉及一种根据人扇距离、温度、湿度等条 件自动变速的风扇及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 电扇是人们通风、降温的最常用设备，具有设备简单、能耗较低等优点。目前市场 上大多数风扇都有变速功能，以适应不同情况下的风力需求，不过大多通过手动选择实现， 而且在目标区域内无人的情况下也会以同样转速运行，造成能源的浪费。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种根据人扇距离、温度、湿度等条件自动变速的风扇及其控制方法。
[0004] 该风扇包括传统风扇1、电源适配器2、控制模块3、处理器4、人机交互界面5、人体 感应模块6、温湿测量模块7、测距模块8 ;所述的控制模块3、人机交互界面5、人体感应模 块6、温湿测量模块7、测距模块8分别和处理器4连接，组成一个逻辑上的以处理器4为中 心的星形结构；所述的控制模块3通过电源适配器2连接电源；所述的控制模块3和传统风 扇的电机连接。
[0005] 本发明还提供了一种自动变速风扇的控制方法：
[0006] (1)在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存 储个性化的控制方案，其方案表达式为"如果人扇距离为xl，则电扇风速为y" ；
[0007] (2)风扇开机后测距模块自动测量人扇距离XI，并提交给处理器；
[0008] (3)处理器将控制命令发送给控制模块，控制模块通过控制电机转速控制风扇风 速为y ;
[0009] (4)如果人体感应模块检测到房间内无人，则风扇停转。
[0010] 本发明提供了一种更为智能、先进的风扇及控制方法，为用户提供更为细致和人 性化的服务。同时上述风扇和控制方法结构和使用比较简单，成本低廉，又可以在一定程度 上降低传统风扇的耗电量，有利于节约用户费用，实现节能环保。
【附图说明】
[0011] 图1是自动变速风扇结构示意图。
[0012] 图2是人体感应模块。
[0013] 图3是超声波测距模块。
[0014] 图4是温湿传感器。
[0015] 图5是触摸按键（1)。
[0016] 图6是触摸按键（2)。
[0017] 图7是L298N双直流电桥。
[0018] 图 8 是 Arduino UNO 单片机。
[0019] 图9是LCD 12864液晶显示模块。
[0020] 图10是HC-SR04超声波距离传感模块电路原理图。
[0021] 图11是L298N直流电机驱动模块电路原理图。
【具体实施方式】 [0022] 实施例1
[0023] -种自动变速风扇，包括传统风扇、电源适配器、控制模块L298N直流电桥、 arduino单片机处理器、人机交互界面、人体感应模块H C-SR501红外人体感应传感器、温 湿测量模块DHTlll温湿度传感器、测距模块HC-SR04超声波测距传感器。
[0024] 所述的传统风扇包括支架、转头机构、电机、扇叶；人机交互界面采用IXD12864， 并通过其触屏进行输入。
[0025] 所述的控制模块、人机交互界面、人体感应模块、温湿测量模块、测距模块分别和 处理器连接，组成一个以处理器为中心的星形结构；所述的控制模块3通过电源适配器连 接电源；所述的控制模块和传统风扇的电机连接。
[0026] 其中：人体感应模块VCC引脚接+5V、GND接地、
[0027] OUT引脚接Arduino的3号IO 口；超声波测距模块VCC引脚接+5V、GND接地、
[0028] Trig引脚接Arduino的1号IO 口、Echo引脚接Arduino的0号IO 口；温湿度传 感器模块VCC引脚接+5V、GND接地、
[0029] DATA引脚接Arduino的2号10 口；触摸按键1模块VCC引脚接+5V、GND接地、
[0030] Sig引脚接Arduino的7号10 口；触摸按键2模块VCC引脚接+5V、GND接地、
[0031] Sig引脚接Arduino的8号10 口；L298N双直流电桥模块INl引脚接Ard uino的 5 号 10 口、IN2 引脚接 Arduino 的 6 号 10 口、ENA 引脚接 Arduino 的 4 号 10 口、+12V 和 GND 引脚接电源、0UT3、0UT4接直流电机；LCD12864以SPI接入Arduino分别接到9、10、11号 10 □ 〇
[0032] 风扇开机后，通过转头机构调整风扇扇叶的方向，测距模块随转头机构摆动，保证 实时测量扇叶所对方向的人扇距离，从而实现对风速的实时控制。
[0033] 实施例2
[0034] -种自动变速风扇，与实施例1相比其特点是不具备转头机构。
[0035] 这种情况可将风扇放置于房间内一侧，测距模块监测区域内的人扇距离，并实时 调整风速。
[0036] 实施例3
[0037] -种根据人扇距离的自动变速风扇的控制方法：
[0038] (1)在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存 储个性化的控制方案，其方案为"如果人扇距离为X，则电扇风速为y"，预置的控制方案命 名为"稍微炎热"、"一般炎热"、"特别炎热"，以实现用户一键选择。
[0039] 所述的预置控制方案如下表：
[0040]
[0041 ] 用户也可以对上表进行编排、修改、添加。
[0042] (2) HC-SR04超声波测距传感器每20微秒测量出一次距离信号并发送给Ardui no 单片机；
[0043] (3)Arduino单片机根据HC-SR04超声波测距传感器发送的数据，通过函数关系转 换成对应的PWM信号和电位信息发送给L298N直流电桥：
[0044] (4)同时，Arduino单片机将HC-SR04超声波测距传感器发送的数据转换成距离数 值并通过IXD12864屏幕显示；将通过函数处理的用户设定的风速也通过IXD12864屏幕显 示；
[0045] (5) L298N根据Arduino的信号和电位信息控制直流电机转速，实现风扇转速的自 动控制；
[0046] (6)如果人体感应模块HC-SR501红外人体感应传感器检测到房间内无人，则风扇 停转；
[0047] (7)所述的人体感应模块6以单独启动，在风扇未启动时对房间进行监测；如果有 人进入房间，则启动风扇；如果所有人离开房间，则关闭风扇，人体感应模块6续监测；用户 也可以设定"在关闭风扇的同时，关闭人体感应模块"。
[0048] 实施例4
[0049] 根据人扇距离和温度的自动变速风扇的控制方法，温湿度控制模块测量温度信息 后温度信息提交给处理器，处理器根据人扇距离和温度的综合情况对风扇风速进行控制。
[0050] 预置控制方案之一如下表：
[0051]
[0052] 可以预设多套方案供用户选择，用户也可以自行修改、添加。
[0053] 实施例5
[0054] 在实施例4的基础上，考虑室内湿度对体感温度的影响。
[0055] 单片机处理器根据人扇距离xl以及室内温度x2、室内湿度x3的综合情况对风扇 速度y进行控制，即"如果人扇距离为xl，室内温度为x2,室内湿度为x3,则风扇速度为y"。
[0056] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种自动变速风扇，其特征在于包括：传统风扇（I)、电源适配器（2 )、控制模块（3 )、 处理器（4 )、人机交互界面（5 )、人体感应模块（6 )、温湿测量模块（7 )、测距模块（8 );所述的 控制模块（3)、人机交互界面（5)、人体感应模块（6)、温湿测量模块（7)、测距模块（8)分别 与处理器（4)连接，组成一个逻辑上的以处理器（4)为中心的星形结构；所述的控制模块 (3)通过电源适配器（2)连接电源；所述的控制模块（3)和传统风扇连接，从而控制风扇转 速。2. 根据权利要求1所述的自动变速风扇，所述的传统风扇（1)包括支架（I. 1 )、转头机 构（1. 2)、电机（1. 3)、扇叶（1. 4);所述控制模块（3)采用直流电桥，和电机（1. 3)连接；所 述的处理器（4)采用单片机，人机交互界面（5)采用LCD屏幕，人体感应模块（6)采用红外 人体感应传感器，温湿测量模块（7)采用温湿度传感器，测距模块（8)采用超声波测距传感 器。3. -种自动变速风扇的控制方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存储个性 化的控制方案，其方案表达式为"如果人扇距离为xl，则电扇风速为y" ； 2) 测距模块（8)自动测量人扇距离xl，并提交给处理器（3); 3 )处理器（3 )将控制命令发送给控制模块（4 )，控制模块（4 )通过控制风扇电机控制风 扇风速为y ; 4)如果人体感应模块（6)检测到房间内无人，则风扇停转。4. 根据权利要求3所述的自动变速风扇的控制方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 在处理器中预设几种风扇控制方案，用户也可以通过人机交互界面添加并存储个性 化的控制方案，其方案为"如果人扇距离为xl，则电扇风速为y"，用户的设定方案在LCD屏 幕上显示； 2) 超声波测距传感器每20微秒测量一次距离信号并发送给单片机； 3) 单片机根据超声波测距传感器发送的数据，通过函数关系转换成对应的PffM信号和 电位信息发送给直流电桥； 4) 同时，单片机将超声波测距传感器发送的数据转换成距离数值，并通过IXD屏幕显 示；将风速也通过IXD屏幕显示； 5 )直流电桥根据单片机的信号和电位信息控制直流电机转速，实现风扇转速的自动控 制； 6)如果人体感应模块检测到房间内无人，则风扇停转。5. 根据权利要求3或4所述的自动变速风扇的控制方法，其特征在于，单片机处理器根 据人扇距离xl以及室内温度x2、室内湿度x3的综合情况对风扇速度y进行控制，即"如果 人扇距离为xl，室内温度为x2,室内湿度为x3,则风扇速度为y"。6. 根据权利要求3至5所述的自动变速风扇的控制方法，其特征在于，所述的人体感 应模块（6)可以单独启动，在风扇未启动时对房间进行监测；如果有人进入房间，则启动风 扇；如果所有人离开房间，则关闭风扇，人体感应模块（6)继续监测；用户也可以设定"在关 闭风扇的同时，关闭人体感应模块"。
【专利摘要】本发明公开了一种自动变速风扇及其控制方法，该风扇包括：传统风扇（1）、电源适配器（2）、控制模块（3）、处理器（4）、人机交互界面（5）、人体感应模块（6）、温湿测量模块（7）、测距模块（8）。该风扇可以根据人扇距离、室内温度、湿度等条件对风扇风速进行自动调整，为用户提供更为细致和人性化的服务。同时风扇结构简单，控制方便，成本较低，又可以在一定程度上降低传统风扇的耗电量，有利于节约用户的费用，有助于实现节能环保。
【IPC分类】F04D27/00
【公开号】CN105156348
【申请号】CN201510401925
【发明人】唐博, 姜阳, 刘佳欢, 张潇, 曹宇, 李正强
【申请人】沈阳航空航天大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月9日