一种风向和风量可控的智能吊扇系统及其控制方法与流程

本发明涉及电器设计及其控制的应用领域，尤其涉及一种风向和风量可控的智能吊扇系统及其控制方法。

背景技术：

一直以来，传统吊扇都在电风扇市场中占据着一定的市场份额，其因为价格低廉、风力大的特点而受到人们的广泛好评，然而，随着技术的发展和变革，传统吊扇的设计显得相对落后，其存在的效率低下、结构呆板、风向不能调节、噪音大、有安全隐患等缺点显得更为突出。在全面信息化的现代社会，传统吊扇的功能模式愈发地难以满足人们的功能需求。

现代电器的设计理念是绿色高效、美观简约，并且随着物联网技术的发展，现代电器逐渐朝着智能化的方向发展。电器的控制从最初的简单的机械控制到后来的电气控制，再到如今的电子控制，其控制技术在不断地提高和发展。随着嵌入式技术的成熟和互联网技术的发展，电器的控制技术逐渐融合无线通信技术和数字控制技术，这是整个电器行业控制技术的发展趋势。智能家居概念的推广也促进了家用电器的智能化发展，智能家居是一个电器生态圈，是一个智能化的控制系统。它通过物联网技术将多种家用设备连接到一起，将设备之间的信息交互反馈给管理系统，以便于控制中心做出决策，给用户提供舒适便利、环保节能的居住环境。

现代先进电风扇产品的电机驱动技术一般采用无刷直流电机变频调速技术，通过数控电路结合通信模块将用户的需求信息精确地反映到电风扇驱动电机的控制上，互联网技术的发展让移动端应用软件界面成为用户与电器交互控制的有力工具。然而，传统吊扇的发展现状是仍然没有未较大改善，针对其使用缺点，仍然具有很大的提升空间。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种风向和风量可控的智能吊扇系统及其控制方法，提高吊扇的性能模式，优化吊扇的用户体验。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种风向和风量可控的智能吊扇系统，包含吊杆、十字架、万向节机构、第一至第四吊扇单元、第一至第四电机驱动器、倾角传感器、蓝牙通信模块和单片机；

所述十字架包含两条长度相等、相互垂直的边；

所述吊杆的下端通过万向节结构和所述十字架的中心相连；

所述第一至第四吊扇单元分别设置在所述十字架的四个末端；

所述第一至第四吊扇单元均包含连杆、壳体、驱动电机、转盘和若干扇叶，其中，所述连杆一端和十字架固定相连、另一端和所述壳体固定相连；所述驱动电机固定在所述壳体内，其输出轴和所述转盘的中心固连，用于驱动所述转盘转动；所述若干扇叶的根部均匀设置在所述转盘上；

所述第一至第四电机驱动器分别和所述第一至第四吊扇单元的驱动电机一一对应相连，分别用于驱动其对应的吊扇单元的驱动电机；

所述倾角传感器设置在所述十字架的中心，用于感应所述十字架两条边和水平面之间的夹角，并将其传递给所述单片机；

所述蓝牙通信模块用于接收用户输入的风向和风量，并将其传递给所述单片机；

所述单片机分别和所述倾角传感器、蓝牙通信模块、第一至第四电机驱动器电气相连，用于根据用户输入的风向、风量、以及倾角传感器的感应数据控制第一至第四吊扇单元的驱动电机工作。

作为本发明一种风向和风量可控的智能吊扇系统进一步的优化方案，所述倾角传感器的型号为mpu6050。

作为本发明一种风向和风量可控的智能吊扇系统进一步的优化方案，所述第一至第四电机驱动器的型号均为drv10987。

作为本发明一种风向和风量可控的智能吊扇系统进一步的优化方案，所述单片机采用数字控制器msp430f5529。

作为本发明一种风向和风量可控的智能吊扇系统进一步的优化方案，还包含温度传感器，所述温度传感器设置在所述吊杆上，和所述单片机电气相连，用于感应环境温度，并将其传递给所述单片机。

作为本发明一种风向和风量可控的智能吊扇系统进一步的优化方案，所述温度传感器的型号为ds18b20。

本发明还公开了一种基于该风向和风量可控的智能吊扇系统的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），制定角度-转速表：

步骤1.1），控制第一至第四吊扇单元的驱动电机停止工作；

步骤1.2），控制第一吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1），控制第二吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1.1），控制第三吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1.1.1），控制第四吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1.1.2），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.2.1.1.3），重复执行步骤1.2.1.1.1）至步骤1.2.1.1.2），直至第四吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤1.2.1.2），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.2.1.3），重复执行步骤1.2.1.1）至步骤1.2.1.2），直至第三吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤1.2.2），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.2.3），重复执行步骤1.2.1）至步骤1.2.2），直至第二吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤1.3），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.4），重复执行步骤1.2）至步骤1.3），直至第一吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤2），单片机通过蓝牙通信模块接收用户输入的风向和风量，并在所述角度-转速表中找到和用户输入的风向、风量相匹配的第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速作为第一至第四吊扇单元的驱动电机的目标转速；

步骤3），单片机控制第一至第四吊扇单元的驱动电机按照第一至第四吊扇单元的驱动电机的目标转速工作。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明能够实现风向控制功能，可以根据用户需求进行姿态控制，改变吊扇的风向和风量，相对于传统吊扇而言，控制更加灵活。

2.本发明采用数字控制技术结合高性能电机调速方案和传感器外设，实现了吊扇的多功能模式，并且大大降低了吊扇的运行功耗和噪音。

3.本发明采用蓝牙无线通信技术与用户端设备进行信息交互，符合现代电器的控制趋势，使用户使用更加方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的硬件控制框图实例；

图3为本发明的控制流程示意图。

图中，1-十字架，2-万向节机构，3-吊杆，41-第一吊扇单元，42-第二吊扇单元，43-第三吊扇单元，44-第四吊扇单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1、图2所示，本发明公开了一种风向和风量可控的智能吊扇系统，包含吊杆、十字架、万向节机构、第一至第四吊扇单元、第一至第四电机驱动器、倾角传感器、蓝牙通信模块和单片机；

所述十字架包含两条长度相等、相互垂直的边；

所述吊杆的下端通过万向节结构和所述十字架的中心相连；

所述第一至第四吊扇单元分别设置在所述十字架的四个末端；

所述第一至第四吊扇单元均包含连杆、壳体、驱动电机、转盘和若干扇叶，其中，所述连杆一端和十字架固定相连、另一端和所述壳体固定相连；所述驱动电机固定在所述壳体内，其输出轴和所述转盘的中心固连，用于驱动所述转盘转动；所述若干扇叶的根部均匀设置在所述转盘上；

所述第一至第四电机驱动器分别和所述第一至第四吊扇单元的驱动电机一一对应相连，分别用于驱动其对应的吊扇单元的驱动电机；

所述倾角传感器设置在所述十字架的中心，用于感应所述十字架两条边和水平面之间的夹角，并将其传递给所述单片机；

所述蓝牙通信模块用于接收用户输入的风向和风量，并将其传递给所述单片机；

所述单片机分别和所述倾角传感器、蓝牙通信模块、第一至第四电机驱动器电气相连，用于根据用户输入的风向、风量、以及倾角传感器的感应数据控制第一至第四吊扇单元的驱动电机工作。

所述倾角传感器的型号为mpu6050；第一至第四电机驱动器的型号均为drv10987；单片机采用数字控制器msp430f5529。

本发明还包含温度传感器，所述温度传感器设置在所述吊杆上，和所述单片机电气相连，用于感应环境温度，并将其传递给所述单片机；温度传感器的型号为ds18b20。

如图3所示，本发明还公开了一种基于该风向和风量可控的智能吊扇系统的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），制定角度-转速表：

步骤1.1），控制第一至第四吊扇单元的驱动电机停止工作；

步骤1.2），控制第一吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1），控制第二吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1.1），控制第三吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1.1.1），控制第四吊扇单元的驱动电机工作，使其转速增加预设的转速步长阈值；

步骤1.2.1.1.2），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.2.1.1.3），重复执行步骤1.2.1.1.1）至步骤1.2.1.1.2），直至第四吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤1.2.1.2），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.2.1.3），重复执行步骤1.2.1.1）至步骤1.2.1.2），直至第三吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤1.2.2），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.2.3），重复执行步骤1.2.1）至步骤1.2.2），直至第二吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤1.3），记录当前第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速，测量并记录当前智能吊扇系统的风向和风量；

步骤1.4），重复执行步骤1.2）至步骤1.3），直至第一吊扇单元的驱动电机的转速大于等于预设的转速阈值；

步骤2），单片机通过蓝牙通信模块接收用户输入的风向和风量，并在所述角度-转速表中找到和用户输入的风向、风量相匹配的第一至第四吊扇单元的驱动电机的转速作为第一至第四吊扇单元的驱动电机的目标转速；

步骤3），单片机控制第一至第四吊扇单元的驱动电机按照第一至第四吊扇单元的驱动电机的目标转速工作。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。