基于人體紅外傳感器的智能吊扇及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利是涉及人體紅外傳感器的電子設備，其可以在設定溫度以上感應到有人時自動確定人所在位置并自行啟動，無人時自行停止，以及在人位置發(fā)生移動后可重新進行位置調(diào)整的智能家電設備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電風扇種類多種多樣，但大都處于半智能化，未實現(xiàn)全智能化。隨著科技的發(fā)展，智能化電器勢必將主導市場，傳統(tǒng)操作方式的電器必將被取代。更重要的是，傳統(tǒng)的電風扇往往達不到現(xiàn)階段人們的要求:一、電風扇存在浪費能源的弊端；二、使用過程中不夠方便靈活，操控范圍受限；三、不能與人的意愿相統(tǒng)一實現(xiàn)智能化控制。
[0003]另一方面，為了響應國家節(jié)能減排的號召，電扇相比空調(diào)而言，省電節(jié)能是不可忽視的。同時為了追趕當今科技快速發(fā)展的腳步，緊密配合智能家居家電設備，更好地提高人民生活水平、提高生活質(zhì)量，極大的為人民的生活提供便利，我們便提出了這款新型智能吊扇的構(gòu)想。
[0004]盡管由于空調(diào)的逐漸普及，電風扇的產(chǎn)銷量曾一度出現(xiàn)下滑，但由于電風扇具有使用方便，價格低廉，能耗較低等諸多優(yōu)勢，加之我國能源形勢日趨緊張，且隨著不少知名風扇廠家不斷加強科技創(chuàng)新、完善產(chǎn)品質(zhì)量、豐富產(chǎn)品功能，推出如遙控負離子風扇、蒸發(fā)式冷風扇等新產(chǎn)品，可見電風扇依然受到廣大消費者的歡迎，具有較大的市場潛力。
[0005]所謂智能家電就是將微處理器、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)引入家電設備后形成的家電產(chǎn)品，具有自動感知住宅空間狀態(tài)和家電自身狀態(tài)、家電服務狀態(tài)，實現(xiàn)夠自動控制。同時，智能家電作為智能家居的組成部分，能夠與住宅內(nèi)其它家電和家居、設施互聯(lián)組成系統(tǒng)，實現(xiàn)智能家居功能。
[0006]然而在實用專利CN203685626U提出的全方位遙控吊扇，只是可以通過遙控對其旋轉(zhuǎn)方位等進行控制，需要人的不斷操控才能實現(xiàn)電風扇的移動和開關(guān)，在當今智能家居設備的發(fā)展下，未能達到智能化家電設備的要求，未能自動按照人的意愿工作，使用不方便，未能真正達到智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本專利的目的是提供一種節(jié)能、智能化、人性化的全方位智能循跡吊扇，有望推進智能家電產(chǎn)業(yè)。
[0008]本專利的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0009]本專利包括吊扇底座、下部轉(zhuǎn)盤、擺頭、扇葉和七個人體紅外傳感器五部分組成。其特征是:上底座固定在天花板上，裝配有單片機最小系統(tǒng)及溫度檢測模塊，同時搭載一個水平步進電機，此步進電機連桿與下部轉(zhuǎn)盤的齒輪嚙合，用來控制下部轉(zhuǎn)盤在水平方向上的轉(zhuǎn)動；下部轉(zhuǎn)盤的下端則與吊扇擺頭裝置相連，擺頭包含豎直步進電機、吊扇主電機，豎直步進電機的連桿與下部轉(zhuǎn)盤的一端相連，用來控制擺頭在豎直方向上的轉(zhuǎn)動，擺頭中裝有吊扇主電機，吊扇主電機上裝有扇葉；吊扇共配有七個人體紅外傳感器，在吊扇底座圓周上均勻分布四個人體紅外傳感器，人體紅外傳感器的探頭與豎直向下方向成60°夾角，在上下擺頭裝有三個人體紅外傳感器，一個在扇葉軸心處，另兩個分布在其兩側(cè)的上下擺頭上，人體紅外傳感器的探頭與豎直向下方向成60°夾角。
[0010]上述溫度檢測模塊旨在控制溫度閾值，當室溫超過該閾值時，發(fā)出脈沖信號，觸發(fā)系統(tǒng)開始工作。
[0011]上述人體紅外傳感器為被動式熱釋電紅外傳感器，對于人體發(fā)射的波長為10微米(Um)左右的紅外線輻射非常敏感。
[0012]上述底座中的單片機最小系統(tǒng)采用51單片機最小控制系統(tǒng)，用來接收和處理信號，并控制吊扇的進行相應的操作。
[0013]上述底座上的四個人體紅外傳感器實時判斷一定半徑區(qū)域內(nèi)有無人，其具體范圍會根據(jù)吊扇懸掛的高低而不同，懸掛越高其區(qū)域半徑越大。
[0014]上述扇葉為避免遮擋傳感器采用白色透明塑料扇葉。
[0015]上述吊扇主電機為直流電機。
[0016]本專利的優(yōu)點:風扇可以脫離人為控制。達到一定溫度后，當室內(nèi)有人時，風扇自動判斷人的位置并進行對靶送風，當人位置發(fā)生移動后可重新進行位置調(diào)整后并送風，若屋內(nèi)沒人風扇將自動關(guān)閉。實現(xiàn)了無人化控制，達到了智能家電設備的要求，極大的節(jié)約了能源，提高了人們的生活質(zhì)量。
【附圖說明】
[0017]圖1是吊扇整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是吊扇內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是底座人體紅外傳感器位置安裝圖。
[0020]圖4是上下擺頭人體紅外傳感器位置安裝圖。
[0021]圖5是吊扇工作流程圖。
[0022]其中1.吊扇底座，2.下部轉(zhuǎn)盤，3.擺頭，4.吊扇扇葉，5.七個人體紅外傳感器，
11.溫度檢測模塊，12.水平步進電機，13.單片機最小系統(tǒng)，31.豎直步進電機，32.吊扇主電機，51、52、53、54.分別為底座上的人體紅外傳感器，55、56、57.分別為擺頭上的人體紅外傳感器。
【具體實施方式】
[0023]如圖所示，本專利為一款全方位，智能檢測人體所在位置并送風的智能吊扇。
[0024]系統(tǒng)各部分的功能如下
[0025]I)單片機最小系統(tǒng):單片機作為控制系統(tǒng)的核心，控制傳感器信號的接收與處理，并控制整個吊扇的工作，包括水平步進電機，垂直步進電機，一個吊扇主電機的轉(zhuǎn)動。
[0026]2)溫度檢測模塊:用來實時檢測室內(nèi)溫度，并發(fā)送給單片機最小系統(tǒng)，一定的溫度以上是整個系統(tǒng)的開始條件。
[0027]3)水平步進電機:控制吊扇的水平轉(zhuǎn)動。
[0028]4)豎直步進電機:控制風扇的豎直轉(zhuǎn)動。
[0029]5)吊扇主電機:驅(qū)動風扇葉一起轉(zhuǎn)動實現(xiàn)送風。
[0030]6)人體紅外傳感器用來檢測是否有人和具體方位。
[0031]具體工作過程:
[0032]當安裝在底座上的人體紅外傳感器(51、52、53、54)感應到有人時，水平步進電機
(12)開始工作，吊扇水平方向轉(zhuǎn)動；當安裝在擺頭上的任意一個人體紅外傳感器(56、57)感應后，水平步進電機停止工作，水平方向停止旋，豎直步進電機(31)開始工作，向感應到人的人體紅外傳感器方向旋轉(zhuǎn)，當扇葉軸心處人體紅外傳感器(55)感應到人后，豎直步進電機(31)停止工作，豎直方向停止旋轉(zhuǎn)，吊扇主電機(32)開始工作，吊扇扇葉(4)旋轉(zhuǎn)。當扇葉軸心處人體紅外傳感器(55)不能感應到人后，擺頭回復原位，水平步進電機(12)開始工作，吊扇水平旋轉(zhuǎn)，使安裝在擺頭的兩個傳感器(56、57)重新判斷人的位置。若判斷無人后風扇停止工作。
[0033]算法設計:
[0034]本系統(tǒng)在識別人的過程中，采用電平觸發(fā)型的人體紅外傳感器。人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。
[0035]四個紅外人體紅外傳感器(51、52、53、54)間隔90°分布并安裝在底座(I)周圍，用于實時檢測屋內(nèi)是否有人。當任意一個紅外人體紅外傳感器感應到有人時，傳感器輸出高電平信號給單片機最小系統(tǒng)(13)。單片機最小系統(tǒng)(13)接收到該高電平信號后，觸發(fā)水平步進電機(12)開始工作，吊扇在水平方向轉(zhuǎn)動。并在此時開始讀取安裝在擺頭(2)上的另外兩個紅外傳感器(56、57)的信號，當其中任意一個紅外傳感器感應到人后，傳感器輸出高電平信號，單片機最小系統(tǒng)(13)接收到該高電平信號后，控制水平步進電機(12)停止工作，使得吊扇在水平方向停止旋轉(zhuǎn)，同時觸發(fā)豎直步進電機(31)和扇葉軸心處的紅外人體紅外傳感器(55)開始工作，擺頭(3)向感應到人的人體紅外傳感器方向旋轉(zhuǎn)，當扇葉軸心處紅外人體紅外傳感器(55)感應到人后，輸出高電平信號，單片機最小系統(tǒng)接收到此處的高電平信號后，控制豎直步進電機(31)停止工作，使吊扇在豎直方向停止旋轉(zhuǎn)，并觸發(fā)吊扇主電機(32)開始工作，使得吊扇扇葉⑷旋轉(zhuǎn)吹風，吊扇開始工作。當扇葉軸心處的人體紅外傳感器(55)不能感應到人后，扇葉軸心處的人體紅外傳感器(55)輸出低電平信號。單片機最小系統(tǒng)(13)接收到該低電平信號后，觸發(fā)豎直步進電機(31)工作，使擺頭(3)回復原位。然后觸發(fā)水平步進電機(12)開始工作，吊扇水平旋轉(zhuǎn)，使安裝在擺頭的兩個傳感器(56、57)重新判斷人的位置，若無法鎖定人的具體位置，同時單片機最小系統(tǒng)(13)讀取安裝在底座(I)四個紅外人體紅外傳感器(51、52、53、54)的電平信號，當全部為低電平時，單片機最小系統(tǒng)(13)控制風扇停止工作。
【主權(quán)項】
1.一種基于人體紅外傳感器的智能吊扇及其控制方法，其主要控制部分由溫度檢測模塊(11)、水平步進電機(12)、單片機最小系統(tǒng)(13)、豎直步進電機(31)、吊扇主電機(32)和七個人體紅外傳感器(51、52、53、54、55、56、57)組成，其特征是:四個人體紅外傳感器(51、52、53、54)間隔90°分布并安裝在底座(I)周圍，用于實時檢測屋內(nèi)是否有人；當任意一個人體紅外傳感器感應到有人后輸出高電平信號給單片機最小系統(tǒng)(13)，單片機最小系統(tǒng)(13)接收到該高電平信號后，觸發(fā)水平步進電機(12)開始工作，吊扇在水平方向轉(zhuǎn)動，并在此時開始讀取安裝在擺頭(2)上的另外兩個人體紅外傳感器(56、57)的信號；當其中任意一個人體紅外傳感器感應到人后輸出高電平信號，單片機最小系統(tǒng)(13)接收到該高電平信號后，控制水平步進電機(12)停止工作，使得吊扇在水平方向停止旋轉(zhuǎn)，同時觸發(fā)豎直步進電機(31)和扇葉軸心處的人體紅外傳感器(55)開始工作，擺頭(3)向感應到人的方向旋轉(zhuǎn)，當扇葉軸心處的人體紅外傳感器(55)感應到人后，輸出高電平信號，單片機最小系統(tǒng)接收到此處的高電平信號后，控制豎直步進電機(31)停止工作，使吊扇在豎直方向停止旋轉(zhuǎn)，并觸發(fā)吊扇主電機(32)開始工作，使得吊扇扇葉(4)旋轉(zhuǎn)吹風，吊扇開始工作；當扇葉軸心處的人體紅外傳感器(55)不能感應到人后，扇葉軸心處的人體紅外傳感器(55)輸出低電平信號，單片機最小系統(tǒng)(13)接收到該低電平信號后，觸發(fā)豎直步進電機(31)工作，使擺頭(3)回復原位，然后觸發(fā)水平步進電機(12)開始工作，吊扇水平旋轉(zhuǎn)，使安裝在擺頭的兩個人體紅外傳感器(56、57)重新判斷人的位置，若無法鎖定人的具體位置，同時單片機最小系統(tǒng)(13)讀取安裝在底座(I)四個人體紅外傳感器(51、52、53、54)的電平信號，當全部為低電平時，單片機最小系統(tǒng)(13)控制風扇停止工作。
【專利摘要】一種基于人體紅外傳感器的智能吊扇及其控制方法，為一款全方位、智能檢測人體所在位置并送風的智能吊扇裝置。主要控制部分由溫度檢測模塊，水平步進電機，單片機最小系統(tǒng)，豎直步進電機，吊扇主電機和人體紅外傳感器組成?？刂扑悸窞椋喊惭b在底座上的傳感器可以實時檢測屋內(nèi)是否有人，當感應到有人時，擺頭在水平方向轉(zhuǎn)動；當安裝在擺頭上的傳感器感應后，水平步進電機停止，豎直步進電機工作，擺頭向感應到人的方向轉(zhuǎn)動，當扇葉軸心處傳感器感應到人后，豎直方向停止，吊扇主電機開始工作；當扇葉軸心處傳感器不能感應到人后，擺頭復位，水平步進電機開始工作，使安裝在擺頭的兩個人體紅外傳感器重新判斷人的位置；若判斷無人后風扇停止工作。
【IPC分類】F04D27/00, F04D25/08
【公開號】CN105020156
【申請?zhí)枴緾N201510443661
【發(fā)明人】傅隆生, 彭俊, 王旭, 孫世鵬, 王達偉, 李石峰, 楊艷, 李 瑞
【申請人】西北農(nóng)林科技大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月20日