專利名稱：一種微風吊扇調速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及吊扇的轉速調節，尤其是一種微風吊扇調速器。
背景技術：
微風吊扇是人們夏日避暑納涼的日常用品，它以價格便宜、省電節能深受廣大民 眾的喜愛。但市面上的微風吊扇都沒有調速功能，一些體弱、老人、兒童因長時間使用后，常 出現身體不適，甚至感冒發燒。由于微風吊扇采用的是永久磁鐵勵磁的同步電動機，其轉速 是由交流市電頻率決定的，普通調相調速器無法勝任調節其轉速，只有用變頻器才能實現， 而變頻器價格昂貴。所以微風吊扇調速問題一直沒有很好解決。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術之不足，提供一種微風吊扇調速器，在不改變現有 各種型號的微風吊扇結構情況下，從交流市電中按需選取一定數量完整周期正弦波饋入風 扇，控制市電輸入至電扇的周波數而改變電扇的工作頻率，從而改變電扇的轉速，解決了微 風吊扇調速問題。 本發明由以下技術方案實現一種微風吊扇調速器，特征在于該調速器設置于 交流市電電源與微風吊扇之間，調速器輸入端連接交流市電電源，調速器輸出端與微風吊 扇的交流電源輸入端對接；調速器設有交流周波檢測電路、比例周波控制電路以及功率驅 動電路，其中，比例周波控制電路設有單片機以及包括按鍵電路、LED顯示器在內的外設； 交流市電電源經交流周波檢測電路后，輸出與市電同頻同相的方波信號至比例周波控制電 路中的單片機的外部中斷輸入口，單片機根據不同按鍵值，輸出不同比例的周波信號，該周 波信號輸入功率驅動電路，功率驅動電路的輸出與交流市電電源以及微風吊扇的電源插頭 構成串聯回路；通過選取設定數量的完整周期正弦波饋入風扇，改變風扇的工作頻率，實現 微風吊扇的調速。 所說交流周波檢測電路包括光電隔離周波采樣電路、放大整形電路；比例周波控 制電路設有單片機以及速度按鍵電路、定時按鍵電路、LED速度狀態顯示、LED定時狀態顯 示，交流周波檢測電路中放大整形電路的放大器輸出端與單片機的外部中斷輸入口相連， 單片機通過輸入輸出口與按鍵電路、速度狀態顯示元件、定時狀態顯示元件相連接；功率驅 動電路包括放大器以及雙向可控硅，雙向可控硅的T2端為功率驅動電路的輸出端，此端與 交流市電的一端共同構成調速器的輸出端。 交流周波檢測電路含電阻、二極管以及光電耦合器共同構成光電隔離周波采樣電 路，至少一個三極管構成的三極管放大器和電阻構成放大整形電路，二極管的正端分別接 交流市電的一端和光電耦合器的輸入負端，二極管的負端分別接光電耦合器的輸入正端和 第一電阻的一端，第一電阻的另一端接交流市電的另一端，此端也是調速器的一個輸出端； 光電耦合器中的三極管集電極作為光耦一個輸出端接三極管放大器的輸入端，此端還通第 二電阻接直流電源正端，光電耦合器中的三極管發射極作為光耦另一輸出端接三極管放大器的接地端，三極管放大器的輸出端接比例周波控制電路單片機的外部中斷輸入口，同時 此端還通第三電阻接直流電源正端； 功率驅動電路含電阻、電容、至少一個三極管構成的三極管放大器以及雙向可控 硅，比例周波控制電路單片機的其中一個輸入輸出口通過第四電阻連接于三極管放大器的 輸入端，放大器的輸出端連接雙向可控硅的控制端，同時此端還通第五電阻接地，雙向可控 硅的Tl端接地，雙向可控硅的T2端為功率驅動電路的輸出端，此端還通過第六電阻與一 個電容串聯后接地，功率驅動電路中所有接地端均與交流周波檢測電路中二極管的正端連 接，三極管放大器的第三端通過第七電阻接直流電源正端； 外設按鍵電路含兩個電阻分別串聯兩個按鍵開關后再并聯，兩個電阻的另一端接 直流電源正端，兩個按鍵開關的另一端接地，兩個電阻與兩個按鍵之間分別連接在比例周 波控制電路單片機的其中兩個輸入輸出口上。 所說放大整形電路和功率驅動電路中的三極管放大器可以是一個NPN管或一個 PNP管，也可由NPN NPN管、PNP PNP管、NPN PNP管、PNP NPN管構成的達林頓放 大電路。 所說功率驅動電路中，在雙向可控硅的控制端與三極管放大器之間，還設有雙向 可控硅光電耦合器。 所說調速器可制成帶有插座孔的外接式，微風吊扇電源插頭插入插座孔，調速器 電源插頭與交流市電電源連接；調速器也可制成內藏式，將微風吊扇電源插頭藏入調速器 內與調速器輸出端連接。 本發明的優點及顯著效果本發明沒有采用昂貴的變頻器，而是設計了一種比例 周波調功器，按需選取一定數量完整周期正弦波饋入風扇，改變風扇的工作頻率，從而實現 了微風吊扇的調速。本發明采用周波檢測、單片機比例抽波、雙向可控硅開關電路，從交流 市電中按需選取一定數量完整周期正弦波饋入風扇，改變風扇的工作頻率，從而實現了微 風吊扇的調速。實時周波檢測電路具備了良好的跟蹤性，風扇不會因電網波動而抖動或堵 轉，風量調節明顯，轉速平穩，通過外部按鍵和狀態顯示，能方便明了地改變通斷周波比例。 可以使微風吊扇在交流12 50HZ之間工作。風量大小可調，風扇轉速均勻、平穩，不堵轉， 不改變現有微風吊扇結構，只要把微風吊扇電源插頭插入本裝置即可。本發明同樣適用于 其它電機、加熱器的功率調節，且具有高頻干擾小，制造成本低的特點。


圖l是本發明電路框圖；
圖2是本發明電路圖； 圖3是圖2中的功率驅動電路采用雙向可控硅光耦合器功率驅動電路圖；
圖4a 4f分別是本發明中可采用的六種三極管放大器； 圖5a 5c分別是市電交流周波圖、本發明交流周波檢測電路輸出信號圖、本發明
通斷比例2:1時調速器輸出端的波形即通過電扇的交流波形圖； 圖6是本發明中單片機控制程序說明圖； 圖7a、7b分別調速器的"外接式"和"內藏式"實施具體實施例方式
參看圖1，交流市電同時進入交流周波檢測電路1和功率驅動電路3，交流周波檢 測電路輸出與市電同頻同相的方波信號至比例周波控制電路2中的單片機的外部中斷輸 入口，單片機根據外部按鍵電路4不同鍵值，輸出不同比例的周波信號(發生中斷時，單片 機內部計數器計數值與按鍵模式對應數進行比較，輸出需求數量的周波。由于采用外部中 斷，有很好的實時性確保周波的完整)，周波信號輸入功率驅動電路3，功率驅動電路的輸 出端與交流市電電源的一端構成調速器的輸出端A、B，對接微風吊扇的電源插頭端，單片機 通過輸入輸出口與LED狀態顯示5連接。 參看圖2，交流周波檢測電路1含電阻R1、R2，二極管D1以及光電耦合器IC1共同 構成光電隔離周波采樣電路， 一個NPN三極管放大器Ql和電阻R3構成放大整形電路，光耦 IC1與Ql放大器以并聯方式連接(也可串聯方式連接)。二極管Dl的正端分別接交流市 電的一端和光電耦合器IC1的輸入負端，二極管D1的負端分別接光電耦合器IC1的輸入正 端和電阻R1的一端，R1的一另端接交流市電的另一端，此端也是調速器的一個輸出端A ;光 電耦合器IC1的三極管集電極輸出接NPN三極管放大器的基極輸入端，此端還通電阻R2接 直流電源VCC，過光電耦合器IC1的三極管發射極輸出接NPN三極管放大器的發射極接地 端，NPN三極管放大器的集電極輸出端接比例周波控制電路單片機IC2的外部中斷輸入口， 同時此端還通電阻R3接直流電源VCC。 功率驅動電路3可采用無光電隔離功率驅動電路，含電阻R6、R7、R9、R10，電容C1， 一個NPN三極管放大器Q2以及雙向可控硅VT1。比例周波控制電路單片機IC2的一個輸入 輸出口通過電阻R6連接NPN三極管放大器的基極輸入端，NPN三極管放大器的發射極輸出 端連接雙向可控硅的控制端G，以串聯方式連接(也可并聯方式連接)，同時此端還通過電 阻R9接地，雙向可控硅的Tl端接地，雙向可控硅的T2端為功率驅動電路的輸出端B，此端 還通過電阻R10與電容C1串聯后接地，功率驅動電路中所有接地端均與交流周波檢測電路 中二極管Dl的正端連接，NPN三極管放大器的集電極通過電阻R7接直流電源VCC。
外設按鍵電路4含兩個電阻R11、 R12分別串聯兩個按鍵開關S1、 S2后再并聯， R11、R12的另一端接直流電源VCC，兩個按鍵開關S1、S2的另一端接地，兩個電阻與兩個按 鍵之間分別連接在比例周波控制電路單片機IC2的兩個輸入輸出口上。
LED狀態顯示器5包括速度狀態顯示和定時狀態顯示，當按下按鍵開關Sl或S2， 按鍵的鍵值發生變化，單片機IC2根據不同的S1鍵值輸出對應的比例周波信號到功率驅動 電路，同時通過輸入輸出口點亮速度狀態顯示器對應的LED燈；單片機IC2根據不同的S2 鍵值輸出對應定時器值，同時通過輸入輸出口點亮定時狀態顯示器中對應的LED燈。
上述功率驅動電路中，也可采用有光電隔離的功率驅動電路，如圖3，在雙向可控 硅VT1的控制端G與NPN三極管放大器Q2之間設有可控硅光耦合器IC3。 R6、 R7、 R8、 R9、 R10、C1、Q2放大器、IC3雙向可控硅光耦、VT1雙向可控硅構成功率驅動。Q2放大器輸出端 與IC3可控硅光耦控制端以串聯方式連接(也可并聯方式連接)，VT1雙向可控硅Tl極與 交流周波檢測電路中二極管正端所連接的市電一端連接，VT1雙向可控硅T2極與B相連。 在驅動功率較小的微風吊扇時VT1雙向可控硅可以省去，直接用IC3雙向可控硅光電耦合 器驅動，此時，IC3雙向可控硅光電耦合器兩輸出端中，一端與交流周波檢測電路中二極管 正端所連接的市電一端連接，另一端接B。
6
上述交流周波檢測電路和功率驅動電路中的三極管放大器也可采用一個PNP管， 或由NPN NPN管、PNP PNP管、NPN PNP管、PNP NPN管構成的達林頓放大電路。如 圖4。不同極性管構成放大器時，放大器的輸入、輸出端和管腳的對應關系是不同的，其具體 連接是公知常識，不再贅述。 圖5a所示的是市電交流周波圖，交流市電經過交流周波檢測電路，輸出圖5b所示 的市電同頻同相的方波信號，信號送入比例周波控制器單片機外部中斷輸入口，單片機根 據外部不同鍵值，輸出一定通斷比例的周波信號，再將信號輸入功率驅動電路，完成對微風 吊扇的調速。圖5c是通斷比例2 : 1時A，B輸出端的波形，既通過電扇的交流波形。電扇 此時工作頻率是市電頻率的三分之二，電扇速度為原速度的三分之二。
比例周波控制器單片機工作原理圖6所示主程序，首先初始化單片機外部中斷， 設定通斷寄存器0N， OFF初始值，然后循環掃描按鍵，將鍵值對應數送入寄存器0N， 0FF，點 亮對應狀態燈。由交流周波檢測電路輸出信號觸發單片機外部中斷，進入中斷程序，導通標 志寄存器KJ)N加一同寄存器ON比較，KJ)N值小于ON值，單片機輸出信號為零。KJ)N值大 于ON值，關閉標志寄存器K_OFF同寄存器OFF比較，K_0FF值大于OFF值，K_0N， K_0FF清 零返回。KJ)FF值小于OFF值，KJ)FF加一單片機輸出信號為1。從而完成根據鍵值輸出一 定數量的通斷信號。 參看圖7，調速器外殼設有電源開關4、速度控制按鍵開關S1、定時控制按鍵開關 S2、速度狀態顯示7、定時狀態顯示5。 a)為"外接式"，將將微風吊扇電源插頭l直接插入 調速器插座2內；b)為"內藏式"，由于調速器操作經常拿在手里，考慮到安全性，把微風吊 扇的電源插頭1內藏在調速器外殼6內與調速器輸出端連接，確保插頭整體不外露。在調 速器外殼后蓋9上可裝有螺絲。
權利要求
一種微風吊扇調速器，特征在于該調速器設置于交流市電電源與微風吊扇之間，調速器輸入端連接交流市電電源，調速器輸出端與微風吊扇的交流電源輸入端對接；調速器設有交流周波檢測電路、比例周波控制電路以及功率驅動電路，其中，比例周波控制電路設有單片機以及包括按鍵電路、LED顯示器在內的外設；交流市電電源經交流周波檢測電路后，輸出與市電同頻同相的方波信號至比例周波控制電路中的單片機的外部中斷輸入口，單片機根據不同按鍵值，輸出不同比例的周波信號，該周波信號輸入功率驅動電路，功率驅動電路的輸出與交流市電電源以及微風吊扇的電源插頭構成串聯回路；通過選取設定數量的完整周期正弦波饋入風扇，改變風扇的工作頻率，實現微風吊扇的調速。
2. 根據權利要求l.所述的微風吊扇調速器，其特征在于交流周波檢測電路包括光電隔離周波采樣電路、放大整形電路；比例周波控制電路設有單片機以及速度按鍵電路、定時按鍵電路、LED速度狀態顯示、LED定時狀態顯示，交流周波檢測電路中放大整形電路的放大器輸出端與單片機的外部中斷輸入口相連，單片機通過輸入輸出口與按鍵電路、速度狀態顯示元件、定時狀態顯示元件相連接；功率驅動電路包括放大器以及雙向可控硅，雙向可控硅的T2端為功率驅動電路的輸出端，此端與交流市電的一端共同構成調速器的輸出端。
3. 根據權利要求2.所述的微風吊扇調速器，其特征在于交流周波檢測電路含電阻、二極管以及光電耦合器共同構成光電隔離周波采樣電路，至少一個三極管構成的三極管放大器和電阻構成放大整形電路，二極管的正端分別接交流市電的一端和光電耦合器的輸入負端，二極管的負端分別接光電耦合器的輸入正端和第一電阻的一端，第一電阻的另一端接交流市電的另一端，此端也是調速器的一個輸出端；光電耦合器中的三極管集電極作為光耦一個輸出端接三極管放大器的輸入端，此端還通第二電阻接直流電源正端，光電耦合器中的三極管發射極作為光耦另一輸出端接三極管放大器的接地端，三極管放大器的輸出端接比例周波控制電路單片機的外部中斷輸入口，同時此端還通第三電阻接直流電源正端；功率驅動電路含電阻、電容、至少一個三極管構成的三極管放大器以及雙向可控硅，比例周波控制電路單片機的其中一個輸入輸出口通過第四電阻連接于三極管放大器的輸入端，放大器的輸出端連接雙向可控硅的控制端，同時此端還通第五電阻接地，雙向可控硅的T1端接地，雙向可控硅的T2端為功率驅動電路的輸出端，此端還通過第六電阻與一個電容串聯后接地，功率驅動電路中所有接地端均與交流周波檢測電路中二極管的正端連接，三極管放大器的第三端通過第七電阻接直流電源正端；外設按鍵電路含兩個電阻分別串聯兩個按鍵開關后再并聯，兩個電阻的另一端接直流電源正端，兩個按鍵開關的另一端接地，兩個電阻與兩個按鍵之間分別連接在比例周波控制電路單片機的其中兩個輸入輸出口上。
4. 根據權利要求3.所述的微風吊扇調速器，其特征在于放大整形電路和功率驅動電路中的三極管放大器是一個NPN管或一個PNP管，或由NPN NPN管、PNP PNP管、NPN PNP管、PNP NPN管構成的達林頓放大電路。
5. 根據權利要求2或3.或4所述的微風吊扇調速器，其特征在于功率驅動電路中，在雙向可控硅的控制端與三極管放大器之間，還設有雙向可控硅光電耦合器。
6. 根據權利要求1或2或3或4.所述的微風吊扇調速器，其特征在于調速器可制成帶有插座孔的外接式，微風吊扇電源插頭插入插座孔，調速器電源插頭與交流市電電源連接；調速器也可制成內藏式，將微風吊扇電源插頭藏入調速器內與調速器輸出端連接。
7.根據權利要求5所述的微風吊扇調速器，其特征在于調速器可制成帶有插座孔的外接式，微風吊扇電源插頭插入插座孔，調速器電源插頭與交流市電電源連接；調速器也可制成內藏式，將微風吊扇電源插頭藏入調速器內與調速器輸出端連接。
全文摘要
一種微風吊扇調速器，該調速器設置于交流市電電源與微風吊扇之間，調速器連接交流市電電源，輸出端與微風吊扇的交流電源輸入端對接；調速器設有交流周波檢測電路、比例周波控制電路及其所屬的包括按鍵開關、LED顯示器在內的外設器件和功率驅動電路；交流市電電源經交流周波檢測電路后，輸出與市電同頻同相的方波信號至比例周波控制電路中的單片機的外部中斷輸入口，單片機根據不同鍵值，輸出不同比例的周波信號，該周波信號經過功率驅動電路輸出至微風吊扇電源插頭端，通過選取一定數量的完整周期正弦波饋入風扇，改變風扇的工作頻率，實現微風吊扇的調速。
文檔編號H02P6/08GK101729006SQ200910232529
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月7日 優先權日2009年12月7日
發明者孫培勇, 顏知安 申請人:東南大學