專利名稱：一種紅外線定位智能聲控安全立式電扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種安全電扇，尤其是涉及一種紅外線定位智能聲控安全立式電扇。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的立式電扇大多為無(wú)反饋的開環(huán)控制，工作時(shí)只能按一定頻率與角度機(jī)械地轉(zhuǎn)動(dòng)，如今市場(chǎng)上的電扇大多采用機(jī)械式搖擺送風(fēng)結(jié)構(gòu)與定時(shí)關(guān)機(jī)設(shè)計(jì)，控制不夠靈活，也無(wú)法感知使用者的位置以及環(huán)境溫度，并不能實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)。在目前已經(jīng)問(wèn)世的智能電扇中，如實(shí)用新型ZL200920020891的“一種智能電風(fēng)扇”具有紅外線定位裝置，能夠?qū)κ覂?nèi)活動(dòng)的人體實(shí)時(shí)跟蹤，但是不具備雙人吹風(fēng)模式，也無(wú)法根據(jù)室內(nèi)溫度變化對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整；再如實(shí)用新型ZL200520057178的“溫控智能電風(fēng)扇”能夠通過(guò)感應(yīng)外界溫度變化對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，但是不具備人體跟蹤定位系統(tǒng)與聲控模式，在對(duì)資源利用方面還是存在一定的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種紅外線定位智能聲控安全立式電扇，通過(guò)對(duì)普通電扇添加傳感器與單片機(jī)電路，實(shí)時(shí)收集外界的紅外線、溫度、聲音等信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為控制電扇電路的指令，從而對(duì)外界環(huán)境做出調(diào)整，是一種能夠聲控開關(guān)、自動(dòng)跟蹤定位、溫控轉(zhuǎn)速與傾倒保護(hù)的電扇。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型包括電扇，支架，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器，溫度傳感器、聲控傳感器、重力加速度傳感器，兩個(gè)菲涅爾透鏡，遮蓋罩，舵機(jī)，單片機(jī)，電路模塊，舵機(jī)固定架和舵機(jī)機(jī)臂；舵機(jī)安裝在舵機(jī)固定架中，舵機(jī)轉(zhuǎn)軸上的舵機(jī)機(jī)臂與支架底面連接，支架上部安裝電扇，支架中部?jī)蓚€(gè)孔中分別垂直安裝有熱釋電紅外線傳感器，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器均朝向電扇風(fēng)葉方向，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器外分別安裝有菲涅爾透鏡，位于上部的菲涅爾透鏡外安裝遮蓋罩，支架內(nèi)還裝有溫度傳感器、聲控傳感器和重力加速度傳感器，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器、溫度傳感器、聲控傳感器和重力加速度傳感器通過(guò)各自的電路經(jīng)電路模塊與單片機(jī)連接。所述的單片機(jī)型號(hào)為ATmegal6L-8PI，其T0SCI/PC6引腳與溫度傳感器電路連接，同時(shí)溫度傳感器連接到溫度傳感器電路中；單片機(jī)的H)3/INT1引腳與重力加速度傳感器電路連接，同時(shí)重力加速度傳感器連接到重力加速度傳感器電路中；單片機(jī)的PB3/AI1/OCO引腳與聲控電路連接，聲控傳感器連接到聲控電路中；單片機(jī)的PB2/AI0/INT2引腳與上部的熱釋電紅外線傳感器電路連接，同時(shí)上部的熱釋電紅外線傳感器連接到上部的熱釋電紅外線傳感器電路中；單片機(jī)的ro2/INT0引腳與下部的熱釋電紅外線傳感器電路連接，同時(shí)下部的熱釋電紅外線傳感器連接到下部的熱釋電紅外線傳感器電路中；單片機(jī)的PD4/0C1B引腳與舵機(jī)電路連接，PD5/0C1A引腳與電扇連接。[0007]所述的溫度傳感器電路為帶有DS18B20溫度傳感器的電路；重力加速度傳感器電路為帶有美新MXC6型加速度傳感器的電路；聲控電路為帶有MSMAS42Z型硅麥克風(fēng)及l(fā)m358放大器芯片的電路；熱釋電紅外線傳感器電路為帶有RD-622熱釋電紅外線傳感器及BISS 0001型號(hào)芯片的電路。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，具有的有益效果是本實(shí)用新型利用傳感器的感應(yīng)功能與單片機(jī)的智能處理技術(shù)，通過(guò)電路實(shí)時(shí)反饋外界的各種環(huán)境信息，利用舵機(jī)與風(fēng)扇的不同角度與轉(zhuǎn)速使電扇具有隨外界環(huán)境變化而改變工作狀態(tài)的能力，省去了使用者必須經(jīng)常手動(dòng)控制電扇來(lái)達(dá)到令自己滿意狀態(tài)的限制，為使用者提供更舒適的吹風(fēng)體驗(yàn)。在電扇傾倒時(shí)，能夠及時(shí)切斷電源，對(duì)使用者和電扇本身具有一定的保護(hù)作用。在使用者離開工作范圍時(shí)，電扇能夠自動(dòng)關(guān)閉，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

圖I是紅外線定位智能聲控安全立式電扇側(cè)視圖。圖2是紅外線定位智能聲控安全立式電扇正視圖。圖3是控制電路圖。圖4是聲控傳感器電路圖。圖5是熱釋電紅外線傳感器電路圖。圖6是溫度傳感器電路圖。圖7是重力加速度傳感器電路圖。圖中1.熱釋電紅外傳感器，2.菲涅爾透鏡，3.遮蓋罩，4.單片機(jī)，5.舵機(jī)，6.支架，7.熱釋電紅外傳感器，8.菲涅爾透鏡，9.電路模塊，10.舵機(jī)固定架，11.風(fēng)扇，12.舵機(jī)機(jī)臂，13.溫度傳感器，14.聲控傳感器，15.重力加速度傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I、圖2所示，本實(shí)用新型包括電扇11，支架6，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器I、7，溫度傳感器13、聲控傳感器14、重力加速度傳感器15，兩個(gè)菲涅爾透鏡2、8，遮蓋罩3，舵機(jī)5，單片機(jī)4，電路模塊9，舵機(jī)固定架10和舵機(jī)機(jī)臂12。舵機(jī)5安裝在舵機(jī)固定架10中，舵機(jī)5轉(zhuǎn)軸上的舵機(jī)機(jī)臂12與支架6底面連接，支架6上部安裝電扇11，支架6中部?jī)蓚€(gè)孔中分別垂直安裝有熱釋電紅外線傳感器I、7，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器I、7均朝向電扇11風(fēng)葉方向，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1、7外分別安裝有菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡能對(duì)入射的紅外線進(jìn)行聚焦，使探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在熱釋電紅外線探頭上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號(hào)，進(jìn)而增加熱釋電紅外線傳感器的探測(cè)精度。位于上部的菲涅爾透鏡外安裝遮蓋罩3，支架6內(nèi)還裝有溫度傳感器13、聲控傳感器14和重力加速度傳感器15，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1、7、溫度傳感器13、聲控傳感器14和重力加速度傳感器15通過(guò)各自的電路經(jīng)電路模塊9與單片機(jī)4連接。如圖3所示，所述的單片機(jī)4型號(hào)為ATmegal6L_8PI，其T0SCI/PC6引腳與溫度傳感器電路連接，同時(shí)溫度傳感器13連接到溫度傳感器電路中；單片機(jī)4的ro3/INTl引腳與重力加速度傳感器電路連接，同時(shí)重力加速度傳感器15連接到重力加速度傳感器電路中；單片機(jī)4的PB3/AI1/0C0引腳與聲控電路連接，聲控傳感器14連接到聲控電路中；單片機(jī)4的PB2/AI0/INT2引腳與上部的熱釋電紅外線傳感器電路連接，同時(shí)上部的熱釋電紅外線傳感器I連接到上部的熱釋電紅外線傳感器電路中；單片機(jī)4的ro2/INT0引腳與下部的熱釋電紅外線傳感器電路連接，同時(shí)下部的熱釋電紅外線傳感器7連接到下部的熱釋電紅外線傳感器電路中；單片機(jī)4的HM/0C1B引腳與舵機(jī)電路連接，PD5/0C1A引腳與電扇連接。如圖4、圖5、圖6、圖7所示，所述的溫度傳感器電路為帶有DS18B20溫度傳感器的電路；重力加速度傳感器電路為帶有美新MXC6型加速度傳感器的電路；聲控電路為帶有MSMAS42Z型硅麥克風(fēng)及l(fā)m358放大器芯片的電路；熱釋電紅外線傳感器電路為帶有RD-622熱釋電紅外線傳感器及BISS 0001型號(hào)芯片的電路。本實(shí)用新型的工作過(guò)程為 I)如圖1，圖3，圖4所示在使用電扇11之前，電扇11的單片機(jī)4能夠錄制下用戶自定的識(shí)別信號(hào)(幾個(gè)有規(guī)律的聲音脈沖信號(hào)，如拍手)。連接上電源后，電扇11即處于待機(jī)狀態(tài)。此時(shí)電扇11沒(méi)有旋轉(zhuǎn)，但是支架6內(nèi)部的聲控傳感器電路已經(jīng)激活并且開始工作。聲控傳感器及其附加電路安裝于電扇支架6中，通過(guò)單片機(jī)4與電源連接，聲控電路接到信號(hào)后，能對(duì)電扇11的工作或待機(jī)狀態(tài)進(jìn)行切換。聲控傳感器將接收外界聲音脈沖信號(hào)，經(jīng)放大后傳輸給單片機(jī)4，單片機(jī)4將信號(hào)與之前錄制的信號(hào)(如拍手聲)相比較。當(dāng)兩者誤差在一定范圍之內(nèi)，單片機(jī)4即判定收到開機(jī)信號(hào)，于是接通電扇電路，進(jìn)入工作模式。另外，在工作模式中聲控傳感器繼續(xù)工作。當(dāng)接收到設(shè)定的識(shí)別信號(hào)時(shí)單片機(jī)4將關(guān)閉電扇11，回到待機(jī)模式。2)如圖1，圖3，圖5所示兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1，7及其附加電路安裝于電扇支架6中，通過(guò)單片機(jī)4與電源連接，熱釋電紅外線傳感器1，7豎直放置，熱釋電紅外線傳感器I外加紅外線遮蓋罩3，減小紅外線傳感器的探測(cè)張角，熱釋電紅外線傳感器7不作處理，在兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1，7外部裝有菲涅爾透鏡2，8。在工作模式中，本電扇首先通過(guò)前部放置的兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1，7探測(cè)由使用者發(fā)出的紅外線信號(hào)。熱釋電紅外線傳感器I加遮蓋罩3，減小了探測(cè)張角，因此傳感器能夠精確定位紅外線發(fā)射源(人體)的位置；熱釋電紅外線傳感器7用于大范圍探測(cè)紅外線發(fā)射源(人體)。當(dāng)探測(cè)范圍內(nèi)有移動(dòng)人體出現(xiàn)時(shí)，舵機(jī)5開始從最左端極限位置開始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，緊接著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°。在此期間上部的熱釋電紅外線傳感器I接收通過(guò)遮蓋罩3傳入的紅外線信號(hào)，單片機(jī)4記錄定位傳感器探測(cè)到人體的橫向位置，并控制舵機(jī)5轉(zhuǎn)向人體位置，啟動(dòng)風(fēng)扇11，風(fēng)扇11開始轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跟蹤送風(fēng)。如果人體有移動(dòng)，在當(dāng)其再次停止時(shí)，舵機(jī)5將帶動(dòng)其上面部分再次進(jìn)行掃描(從最左端極限位置開始順時(shí)針轉(zhuǎn)180°，再逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180° )，接著順時(shí)針轉(zhuǎn)至相應(yīng)位置，再次實(shí)現(xiàn)定位。由此實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的跟蹤送風(fēng)。兩個(gè)橫向探測(cè)角度不同的傳感器，在對(duì)準(zhǔn)單個(gè)被定位者待機(jī)后，可防止他人防干擾。具體方案為當(dāng)他人橫向進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí)，由于兩個(gè)傳感器探測(cè)角度大小不同，下部未遮蓋的熱釋電紅外線傳感器7將先于上部已遮蓋的熱釋電紅外線傳感器I探測(cè)到人體移動(dòng)。由單片機(jī)4采集兩個(gè)傳感器首次探測(cè)到信號(hào)的時(shí)間差，若超過(guò)閾值，則判斷信號(hào)為他人的干擾，系統(tǒng)等待直至本次干擾信號(hào)消失后，再繼續(xù)待機(jī)。若時(shí)間差小于閾值，則判斷信號(hào)為被定位者的自身移動(dòng)。[0026]若單片機(jī)4掃描到兩個(gè)人體，電扇將進(jìn)入雙人模式。在雙人模式中，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)，分別對(duì)兩個(gè)信號(hào)源均勻送風(fēng)，達(dá)到雙人吹風(fēng)效果。3)如圖I、圖3、圖6所示電扇11運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)受到溫控電路的控制。與聲控電路類似，在使用之前可以將溫控范圍輸入單片機(jī)4。當(dāng)電扇11工作時(shí)，溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電扇11周圍的溫度信息并將信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)4。單片機(jī)4經(jīng)過(guò)比較之后選擇不同的檔位控制電扇的轉(zhuǎn)速。單片機(jī)設(shè)定有四種不同的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于四個(gè)不同的溫度區(qū)間。當(dāng)溫度信號(hào)低于某閥值時(shí)單片機(jī)4將電扇關(guān)閉，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。4)如圖1，圖3，圖7所示防傾倒設(shè)計(jì)主要由安裝在旋轉(zhuǎn)軀干中的加速度傳感器15與其附加電路組成。重力加速度傳感器能夠感知到加速度的變化。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，比如晃動(dòng)、跌落、上升、下降等各種移動(dòng)變化都能被重力加速度傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。正常使用時(shí)，重力加速度傳感器15檢測(cè)為正確的重力方向。當(dāng)電扇11傾倒時(shí)，由于重力方向的改變，加速度傳感器15將記錄這一變化，并將信號(hào)傳輸給單片機(jī)4。此時(shí)單片機(jī)4將直接切斷電源，保證電扇11與使用者的安全。
舵機(jī)固定架10是保證紅外線定位智能聲控安全電扇平衡性與穩(wěn)定性的重要部件，主要材料為金屬與塑料。因其質(zhì)量較大，能夠起到保持電扇穩(wěn)定的作用。在舵機(jī)固定架10內(nèi)部安裝有一只舵機(jī)5，用于電扇活動(dòng)部分的轉(zhuǎn)向與定位。舵機(jī)固定架10底部采用防滑條設(shè)計(jì)，加大了電扇的抗滑能力。為保證舵機(jī)5能牢固地安裝在底座中，使用泡沫塑料加固在舵機(jī)與底座周圍。根據(jù)使用條件與情況的不同可以適當(dāng)增減泡沫塑料保證舵機(jī)5與舵機(jī)固定架10緊密安裝。舵機(jī)5受單片機(jī)4的控制，與舵機(jī)固定架10固定連接，舵機(jī)機(jī)臂12與支架6固定聯(lián)接,風(fēng)扇11安裝在支架6頂部,在工作時(shí)扇葉與熱釋電紅外線傳感器I之間有足夠的距離確?；ゲ桓蓴_。支架6是本電扇的主體部件，主要材料為泡沫塑料。支架6頂部安裝有驅(qū)動(dòng)電扇的馬達(dá)和為馬達(dá)供電的干電池。這個(gè)部件由一個(gè)手握式電扇改裝而成。電扇扇葉為活動(dòng)式設(shè)計(jì)，能夠防止意外刮擦造成的扇葉損壞。支架6中部由兩片柱狀泡沫塑料組合而成，因而具有質(zhì)量較輕，旋轉(zhuǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也保證了一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在泡沫塑料的中間開有一個(gè)空間，用于放置電線與各種傳感器。其中，聲控傳感器14及其附加電路安裝于支架6中，通過(guò)單片機(jī)4與電源連接，聲控電路接到信號(hào)后，能對(duì)電扇的工作或待機(jī)狀態(tài)進(jìn)行切換。兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1，7及其附加電路也安裝于支架6中，通過(guò)單片機(jī)4與電源連接。兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1，7豎直放置，一個(gè)外加遮蓋罩3，使其僅能接受來(lái)自正前方的紅外線，另一個(gè)不作處理，在兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器1，7外部裝有菲涅爾透鏡2，8，用來(lái)提高其探測(cè)靈敏度。舵機(jī)機(jī)臂12的底部通過(guò)螺釘固定在舵機(jī)5上。使用時(shí)，支架6能夠在舵機(jī)5的驅(qū)動(dòng)下靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，精確定位?？刂圃O(shè)備主要由單片機(jī)4以及控制電路組成，主要負(fù)責(zé)電扇的信號(hào)處理與反饋，以及協(xié)調(diào)各傳感器工作。由于體積較大，控制電路與單片機(jī)4被單獨(dú)放在一個(gè)盒子中，通過(guò)電線與紅外線定位智能聲控安全電扇相連。
權(quán)利要求1.一種紅外線定位智能聲控安全立式電扇，其特征在于包括電扇(11)，支架(6),兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器(1、7)，溫度傳感器(13)、聲控傳感器(14)、重力加速度傳感器(15)，兩個(gè)菲涅爾透鏡(2、8)，遮蓋罩(3)，舵機(jī)(5)，單片機(jī)(4)，電路模塊(9)，舵機(jī)固定架(10)和舵機(jī)機(jī)臂(12);舵機(jī)(5)安裝在舵機(jī)固定架(10)中，舵機(jī)(5)轉(zhuǎn)軸上的舵機(jī)機(jī)臂(12)與支架(6)底面連接，支架(6)上部安裝電扇(11)，支架(6)中部?jī)蓚€(gè)孔中分別垂直安裝有熱釋電紅外線傳感器(I、7 )，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器(I、7 )均朝向電扇(11)風(fēng)葉方向，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器(1、7)外分別安裝有菲涅爾透鏡，位于上部的菲涅爾透鏡外安裝遮蓋罩(3)，支架(6)內(nèi)還裝有溫度傳感器(13)、聲控傳感器(14)和重力加速度傳感器(15)，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器(1、7)、溫度傳感器(13)、聲控傳感器(14)和重力加速度傳感器(15)通過(guò)各自的電路經(jīng)電路模塊(9)與單片機(jī)(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紅外線定位智能聲控安全立式電扇，其特征在于所述的單片機(jī)(4)型號(hào)為ATmegal6L-8PI，其TOSCI/PC6引腳與溫度傳感器電路連接，同時(shí)溫度傳感器(13)連接到溫度傳感器電路中；單片機(jī)(4)的H)3/INT1引腳與重力加速度傳感器電 路連接，同時(shí)重力加速度傳感器(15)連接到重力加速度傳感器電路中；單片機(jī)(4)的PB3/AI1/0C0引腳與聲控電路連接，聲控傳感器(14)連接到聲控電路中；單片機(jī)(4)的PB2/AIO/INT2引腳與上部的熱釋電紅外線傳感器電路連接，同時(shí)上部的熱釋電紅外線傳感器(I)連接到上部的熱釋電紅外線傳感器電路中；單片機(jī)(4)的ro2/INT0引腳與下部的熱釋電紅外線傳感器電路連接，同時(shí)下部的熱釋電紅外線傳感器(7)連接到下部的熱釋電紅外線傳感器電路中；單片機(jī)(4)的HM/OC1B引腳與舵機(jī)電路連接，PD5/OC1A引腳與電扇連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種紅外線定位智能聲控安全立式電扇，其特征在于所述的溫度傳感器電路為帶有DS18B20溫度傳感器的電路；重力加速度傳感器電路為帶有美新MXC6型加速度傳感器的電路；聲控電路為帶有MSMAS42Z型硅麥克風(fēng)及l(fā)m358放大器芯片的電路；熱釋電紅外線傳感器電路為帶有RD-622熱釋電紅外線傳感器及BISS 0001型號(hào)芯片的電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種紅外線定位智能聲控安全立式電扇。舵機(jī)安裝在固定架中，舵機(jī)轉(zhuǎn)軸上的舵機(jī)機(jī)臂與支架連接，支架上部安裝電扇，中部?jī)蓚€(gè)孔中分別垂直安裝有熱釋電紅外線傳感器，兩個(gè)熱釋電紅外線傳感器外分別安裝有菲涅爾透鏡，支架內(nèi)裝有溫度、聲控和重力加速度傳感器，這些傳感器通過(guò)各自的電路與單片機(jī)連接。本實(shí)用新型利用傳感器的感應(yīng)功能與單片機(jī)的智能處理，通過(guò)電路實(shí)時(shí)反饋外界的各種環(huán)境信息，利用舵機(jī)與風(fēng)扇的不同角度與轉(zhuǎn)速使電扇具有隨外界環(huán)境變化而改變工作狀態(tài)，為使用者提供更舒適的吹風(fēng)體驗(yàn)。在電扇傾倒時(shí)，能夠及時(shí)切斷電源，對(duì)使用者和電扇本身具有保護(hù)作用。在使用者離開工作范圍時(shí)，電扇能夠自動(dòng)關(guān)閉，達(dá)到節(jié)能環(huán)保效果。
文檔編號(hào)F04D27/00GK202500800SQ201220047730
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者劉禹廷, 徐志農(nóng), 朱玲玲, 林嘉穎, 趙逸棟 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)