基于人体红外传感器的智能吊扇及其控制方法
【技术领域】
[0001]本专利是涉及人体红外传感器的电子设备，其可以在设定温度以上感应到有人时自动确定人所在位置并自行启动，无人时自行停止，以及在人位置发生移动后可重新进行位置调整的智能家电设备。
【背景技术】
[0002]目前，电风扇种类多种多样，但大都处于半智能化，未实现全智能化。随着科技的发展，智能化电器势必将主导市场，传统操作方式的电器必将被取代。更重要的是，传统的电风扇往往达不到现阶段人们的要求:一、电风扇存在浪费能源的弊端；二、使用过程中不够方便灵活，操控范围受限；三、不能与人的意愿相统一实现智能化控制。
[0003]另一方面，为了响应国家节能减排的号召，电扇相比空调而言，省电节能是不可忽视的。同时为了追赶当今科技快速发展的脚步，紧密配合智能家居家电设备，更好地提高人民生活水平、提高生活质量，极大的为人民的生活提供便利，我们便提出了这款新型智能吊扇的构想。
[0004]尽管由于空调的逐渐普及，电风扇的产销量曾一度出现下滑，但由于电风扇具有使用方便，价格低廉，能耗较低等诸多优势，加之我国能源形势日趋紧张，且随着不少知名风扇厂家不断加强科技创新、完善产品质量、丰富产品功能，推出如遥控负离子风扇、蒸发式冷风扇等新产品，可见电风扇依然受到广大消费者的欢迎，具有较大的市场潜力。
[0005]所谓智能家电就是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知住宅空间状态和家电自身状态、家电服务状态，实现够自动控制。同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其它家电和家居、设施互联组成系统，实现智能家居功能。
[0006]然而在实用专利CN203685626U提出的全方位遥控吊扇，只是可以通过遥控对其旋转方位等进行控制，需要人的不断操控才能实现电风扇的移动和开关，在当今智能家居设备的发展下，未能达到智能化家电设备的要求，未能自动按照人的意愿工作，使用不方便，未能真正达到智能化。
【发明内容】
[0007]本专利的目的是提供一种节能、智能化、人性化的全方位智能循迹吊扇，有望推进智能家电产业。
[0008]本专利的目的是由以下技术方案实现的:
[0009]本专利包括吊扇底座、下部转盘、摆头、扇叶和七个人体红外传感器五部分组成。其特征是:上底座固定在天花板上，装配有单片机最小系统及温度检测模块，同时搭载一个水平步进电机，此步进电机连杆与下部转盘的齿轮啮合，用来控制下部转盘在水平方向上的转动；下部转盘的下端则与吊扇摆头装置相连，摆头包含竖直步进电机、吊扇主电机，竖直步进电机的连杆与下部转盘的一端相连，用来控制摆头在竖直方向上的转动，摆头中装有吊扇主电机，吊扇主电机上装有扇叶；吊扇共配有七个人体红外传感器，在吊扇底座圆周上均匀分布四个人体红外传感器，人体红外传感器的探头与竖直向下方向成60°夹角，在上下摆头装有三个人体红外传感器，一个在扇叶轴心处，另两个分布在其两侧的上下摆头上，人体红外传感器的探头与竖直向下方向成60°夹角。
[0010]上述温度检测模块旨在控制温度阈值，当室温超过该阈值时，发出脉冲信号，触发系统开始工作。
[0011]上述人体红外传感器为被动式热释电红外传感器，对于人体发射的波长为10微米(Um)左右的红外线辐射非常敏感。
[0012]上述底座中的单片机最小系统采用51单片机最小控制系统，用来接收和处理信号，并控制吊扇的进行相应的操作。
[0013]上述底座上的四个人体红外传感器实时判断一定半径区域内有无人，其具体范围会根据吊扇悬挂的高低而不同，悬挂越高其区域半径越大。
[0014]上述扇叶为避免遮挡传感器采用白色透明塑料扇叶。
[0015]上述吊扇主电机为直流电机。
[0016]本专利的优点:风扇可以脱离人为控制。达到一定温度后，当室内有人时，风扇自动判断人的位置并进行对靶送风，当人位置发生移动后可重新进行位置调整后并送风，若屋内没人风扇将自动关闭。实现了无人化控制，达到了智能家电设备的要求，极大的节约了能源，提高了人们的生活质量。
【附图说明】
[0017]图1是吊扇整体结构示意图。
[0018]图2是吊扇内部结构示意图。
[0019]图3是底座人体红外传感器位置安装图。
[0020]图4是上下摆头人体红外传感器位置安装图。
[0021]图5是吊扇工作流程图。
[0022]其中1.吊扇底座，2.下部转盘，3.摆头，4.吊扇扇叶，5.七个人体红外传感器，
11.温度检测模块，12.水平步进电机，13.单片机最小系统，31.竖直步进电机，32.吊扇主电机，51、52、53、54.分别为底座上的人体红外传感器，55、56、57.分别为摆头上的人体红外传感器。
【具体实施方式】
[0023]如图所示，本专利为一款全方位，智能检测人体所在位置并送风的智能吊扇。
[0024]系统各部分的功能如下
[0025]I)单片机最小系统:单片机作为控制系统的核心，控制传感器信号的接收与处理，并控制整个吊扇的工作，包括水平步进电机，垂直步进电机，一个吊扇主电机的转动。
[0026]2)温度检测模块:用来实时检测室内温度，并发送给单片机最小系统，一定的温度以上是整个系统的开始条件。
[0027]3)水平步进电机:控制吊扇的水平转动。
[0028]4)竖直步进电机:控制风扇的竖直转动。
[0029]5)吊扇主电机:驱动风扇叶一起转动实现送风。
[0030]6)人体红外传感器用来检测是否有人和具体方位。
[0031]具体工作过程:
[0032]当安装在底座上的人体红外传感器(51、52、53、54)感应到有人时，水平步进电机
(12)开始工作，吊扇水平方向转动；当安装在摆头上的任意一个人体红外传感器(56、57)感应后，水平步进电机停止工作，水平方向停止旋，竖直步进电机(31)开始工作，向感应到人的人体红外传感器方向旋转，当扇叶轴心处人体红外传感器(55)感应到人后，竖直步进电机(31)停止工作，竖直方向停止旋转，吊扇主电机(32)开始工作，吊扇扇叶(4)旋转。当扇叶轴心处人体红外传感器(55)不能感应到人后，摆头回复原位，水平步进电机(12)开始工作，吊扇水平旋转，使安装在摆头的两个传感器(56、57)重新判断人的位置。若判断无人后风扇停止工作。
[0033]算法设计:
[0034]本系统在识别人的过程中，采用电平触发型的人体红外传感器。人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
[0035]四个红外人体红外传感器(51、52、53、54)间隔90°分布并安装在底座(I)周围，用于实时检测屋内是否有人。当任意一个红外人体红外传感器感应到有人时，传感器输出高电平信号给单片机最小系统(13)。单片机最小系统(13)接收到该高电平信号后，触发水平步进电机(12)开始工作，吊扇在水平方向转动。并在此时开始读取安装在摆头(2)上的另外两个红外传感器(56、57)的信号，当其中任意一个红外传感器感应到人后，传感器输出高电平信号，单片机最小系统(13)接收到该高电平信号后，控制水平步进电机(12)停止工作，使得吊扇在水平方向停止旋转，同时触发竖直步进电机(31)和扇叶轴心处的红外人体红外传感器(55)开始工作，摆头(3)向感应到人的人体红外传感器方向旋转，当扇叶轴心处红外人体红外传感器(55)感应到人后，输出高电平信号，单片机最小系统接收到此处的高电平信号后，控制竖直步进电机(31)停止工作，使吊扇在竖直方向停止旋转，并触发吊扇主电机(32)开始工作，使得吊扇扇叶⑷旋转吹风，吊扇开始工作。当扇叶轴心处的人体红外传感器(55)不能感应到人后，扇叶轴心处的人体红外传感器(55)输出低电平信号。单片机最小系统(13)接收到该低电平信号后，触发竖直步进电机(31)工作，使摆头(3)回复原位。然后触发水平步进电机(12)开始工作，吊扇水平旋转，使安装在摆头的两个传感器(56、57)重新判断人的位置，若无法锁定人的具体位置，同时单片机最小系统(13)读取安装在底座(I)四个红外人体红外传感器(51、52、53、54)的电平信号，当全部为低电平时，单片机最小系统(13)控制风扇停止工作。
【主权项】
1.一种基于人体红外传感器的智能吊扇及其控制方法，其主要控制部分由温度检测模块(11)、水平步进电机(12)、单片机最小系统(13)、竖直步进电机(31)、吊扇主电机(32)和七个人体红外传感器(51、52、53、54、55、56、57)组成，其特征是:四个人体红外传感器(51、52、53、54)间隔90°分布并安装在底座(I)周围，用于实时检测屋内是否有人；当任意一个人体红外传感器感应到有人后输出高电平信号给单片机最小系统(13)，单片机最小系统(13)接收到该高电平信号后，触发水平步进电机(12)开始工作，吊扇在水平方向转动，并在此时开始读取安装在摆头(2)上的另外两个人体红外传感器(56、57)的信号；当其中任意一个人体红外传感器感应到人后输出高电平信号，单片机最小系统(13)接收到该高电平信号后，控制水平步进电机(12)停止工作，使得吊扇在水平方向停止旋转，同时触发竖直步进电机(31)和扇叶轴心处的人体红外传感器(55)开始工作，摆头(3)向感应到人的方向旋转，当扇叶轴心处的人体红外传感器(55)感应到人后，输出高电平信号，单片机最小系统接收到此处的高电平信号后，控制竖直步进电机(31)停止工作，使吊扇在竖直方向停止旋转，并触发吊扇主电机(32)开始工作，使得吊扇扇叶(4)旋转吹风，吊扇开始工作；当扇叶轴心处的人体红外传感器(55)不能感应到人后，扇叶轴心处的人体红外传感器(55)输出低电平信号，单片机最小系统(13)接收到该低电平信号后，触发竖直步进电机(31)工作，使摆头(3)回复原位，然后触发水平步进电机(12)开始工作，吊扇水平旋转，使安装在摆头的两个人体红外传感器(56、57)重新判断人的位置，若无法锁定人的具体位置，同时单片机最小系统(13)读取安装在底座(I)四个人体红外传感器(51、52、53、54)的电平信号，当全部为低电平时，单片机最小系统(13)控制风扇停止工作。
【专利摘要】一种基于人体红外传感器的智能吊扇及其控制方法，为一款全方位、智能检测人体所在位置并送风的智能吊扇装置。主要控制部分由温度检测模块，水平步进电机，单片机最小系统，竖直步进电机，吊扇主电机和人体红外传感器组成。控制思路为：安装在底座上的传感器可以实时检测屋内是否有人，当感应到有人时，摆头在水平方向转动；当安装在摆头上的传感器感应后，水平步进电机停止，竖直步进电机工作，摆头向感应到人的方向转动，当扇叶轴心处传感器感应到人后，竖直方向停止，吊扇主电机开始工作；当扇叶轴心处传感器不能感应到人后，摆头复位，水平步进电机开始工作，使安装在摆头的两个人体红外传感器重新判断人的位置；若判断无人后风扇停止工作。
【IPC分类】F04D27/00, F04D25/08
【公开号】CN105020156
【申请号】CN201510443661
【发明人】傅隆生, 彭俊, 王旭, 孙世鹏, 王达伟, 李石峰, 杨艳, 李 瑞
【申请人】西北农林科技大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月20日