风扇智能调速器说明.doc

风扇智能调速器说明设计者：陈汝佳 李林 钟福明（广东工业大学自动化学院08级电气2班 ）作品内容简介 照明装置的控制是对熄灭状态切换和照明亮度的调节的控制。好的控制装置能够以较少的电能损耗和较低的设计成本，实现根据现实的要求自动切换熄灭状态和调节照明亮度，从而达到节约人力、减少电能浪费的效果；质量差的控制装置不但加大了系统的总体设计成本，还会浪费电能，自动化控制也不符合现实生活的需要。所以，照明装置的设计需要考虑到设计成本、自动化程度以及能量损耗。我们综合考虑照明控制装置的状态及调光的控制，在符合现实生活需要的情况下减少损耗和减低成本，通过实验设计了PWM节能照明装置。该节能照明装置是利用单片机在一年四季不同季节状态及一天24小时不同时间段内产生不同占空比的PWM，从而自动改变照明灯（大功率发光二极管）的熄灭和亮度，实现对照明装置的自动控制及节约电能的效果。本设计原理简单，装置成本低，节能，自动，特别适用于路灯照明系统。其工作状态如下表所示：1 研制背景及意义2 设计论述2. 1 设计要求在设计该节能照明控制装置时，我们结合现实生活，综合总体情况，主要考虑以下几个方面：（1）可行性，设计装置基本符合现实生活的要求，能够运用于生活；（2）自动化，设计装置能自动控制，减少人工操作的麻烦；（3）适用范围广，适当改进后可控制不同类型风扇；（4）设计成本低，经济实惠；2.2 方案选择沿用传统风扇调速器（见上图），将手动调节的电位器转换成智能调节的电位器（传统风扇调速器工作原理这里不做叙述）。总体有如下两种方案，通过比较，本调速器采用第二钟方案，阻式光耦。2.2.1热敏电阻沿用传统风扇调速器，把电位器转换成热敏电阻，根据外界温度改变自身电阻，与电位器功能相仿，手动变成了自动。优点：电路简单，易操作。缺点：不稳定，收受扰大2.2.2阻式光耦沿用传统风扇调速器，把电位器转换成光敏电阻，通过51单片机根据外界温度而改变光源的强弱，实现光敏电阻的阻值变化。优点：稳定，精确。缺点：电路相对复杂，成本略高。3阻式光耦方案的实现3.1风扇智能调速器实物图（图）3.2 方案工作方框图如下所示，通过温度传感器DS18B20采集温度，将采集到的数据送给51单片机。一方面，单片机将温度通过数码管显示出来；另一方面，单片机对采集到的温度进行分析、计算，控制高亮LED的亮度变化。温度传感器DS18B2051单片机显示温度高亮LED亮度变化光敏电阻阻值变化自动调速3.3 装置程序的流程图开始采集温度数据显示温度处理温度数据输出脉冲3.4温度传感器DS18B20温度采集原理温度传感器DS18B20采用单总线协议，直接将环境温度阿昏花成数字信号，以数字码方式串行输出。DS18B20在出厂时默认配置12位，最高位为符号位，即温度值共11位，单片机读取数据时，一次会读2字节共16位，读完后将低11位的二进制数转化为十进制数后再乘以0.065便为所测的实际温度值。考虑到使用范围，这里可以忽略温度为负值时的情况。3.5 利用单片机控制高亮LED亮度原理高亮LED的负极接单片机P2.1口，正极接电源，P2.1口低电平有效。通过简单的延时函数delay()来控制P2.1输出低电平的占空比，如下P2.1=0;delay(x); P2.1=1;delay(y);合理控制x、y的比值则可控制高亮LED的亮度。高亮LED亮度用光敏电阻的阻值来表达，表格如下：（表格）附：这里原本可用51单片机的定时器去来控制PWM的占空比，因小组成员对这一功能掌握不够，兼且时间紧迫，只用简单的延时函数，精度不够，但足以实现功能。4 实现功能及特色4.1本装置功能（1）传统调速功能与智能调速功能分离，随心所欲选择适合自己的功能；（2）可显示当前的室内温度，根据温度调节风扇转速；（3）随时都可显示当前温度，无论调速与否；4.2本装置特色（1）智能化。可根据现实温度情况，调节相应的转速；（2）电路简单。只需将传统调速器引出3根导线，外接单片机处理电路即可；（3）适用范围广。只需稍作调试，即可应用于不同型号的风扇；（4）安全性高。运用阻式光耦，实现强电与弱电的有效分离；5调试5.1调试步骤小组成员是用实物调试的。（1） 把普通的台式风扇拆开，连接开关的两条线拔出来（附图），插进智能调速器背面的孔槽（附图）。（2） 按下智能模式开关，即可从数码管读到此时环境温度。（3） 选择模式转到智能档，风扇即可启动。如环境温度不高，风扇不转或转速偏慢。（4） 可用人体体温影响传感器（用手指捏住温度传感器，温度变化不大时可用打火机在传感器周围烤），温度的变化可从数码管读出，与此同时，绿色高亮LED逐渐变亮，光敏电阻阻值变小，风扇转速加快。5.2调试说明考虑到便于观察调试结果，本装置设置环境温度高于28摄氏度时风扇启动，每升高0.5摄氏度提一次速，从29.9摄氏度升至30.0摄氏度时速度转换尤为明显。高于35摄氏度时风扇全速启动。应用于实际时可根据需要对程序进行改动。装置价格本装置所需材料及价格如下（小量购买的价格）：（1） 传统风扇调速器一个13.5元（2