电子制作：家用风扇温控/手动同步调速插座

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现带大家回顾一下首届立创商城电子制作节的15强作品之一《家用风扇温控/手动同步调速插座》：

作品催生于以下几个方面：

1.家里小孩微微发热，不敢开空调，又不能直吹风扇，开摇头1档，还是觉得风力大了。
不开风扇，夏季酷热无风还真是折腾！

2.冷暖交替时令，晚上睡觉，无风，吹风扇半夜又随意马虎受凉，风扇定时旋钮不能根据温度自动关闭风扇，折腾！

3.办公室有规定，早上不能开空调，酷热天，直吹风扇也不舒畅。

4.淘宝上找不到带温控的风扇调速插座！

于是就萌生了改进风扇调速插座的想法，作品中利用可控硅进行风扇调速功能，同时增加了热敏电阻实时采样环境温度，如此就可以用于低温条件下自动关闭风扇。
有了这两大块功能，软件就可以做出梦寐以求的效果：仿照自然风！
！

作为家用风扇调速，就该当知足大部分利用场合，因此产品设置了如下几个功能模式：

1）手动调速模式：用于人为手动干预自动调节风力大小，办理风扇去世板的三档调速问题；

2）温度恒速模式：根据温度高下限进行自动调节风力大小；

3）仿照自然风模式：采取正弦波运用到风力大小调节上，仿照自然风效果，提高舒适度；

实测效果感触：吹风扇就跟坐在树荫底下微风垂垂一样，孩子再也不怕着凉了，晚上睡觉也非常舒畅，夏季开着风扇晚上自动根据环境温度自适应调度风速，低温时候自动关闭，冷暖呵护，舒畅！
！

现在作品开拓用场仅仅是针对风扇无极调速并仿照自然风，后续采取可控硅并联扩流，将插座功能遍及化，做成智能插座，可以实现更多功能，比如：

1）返璞归真，不进行斩波掌握，还原普通插座功能，想带什么负载就什么负载；

2）定时功能，可以定时烧水，定时关灯，定时关电视，定时关充电器等等；

3）预约开电功能；

4）风扇风速0~180度根据用户自定义曲线进行风速掌握，随心随意让风扇风速吹出满意的自然风。

市场上产品良莠不齐，好产品价格不亲民，低价产品功能阉割，除了变频，随意改变风扇风速的另一个手段便是采取可控硅掌握，而且这种方案价格低廉，随意马虎接管。
可控硅导通后过零自然关断，总所周知，市电正负半波上指定角度触发即可改变输出电压有效值，进而达到调节风扇风速浸染。
同样是可控硅掌握，同样是风扇调速，但是加入分外软件算法后，小作品也可以实现大浸染！
！

本作品亮点有：

1. 技能上，作品中采取UPS市电锁频锁相办法进行移相触发可控硅导通，实现了任意角度（0~360度）实时触发可控硅浸染。
有个这技能，就可以随意掌握风扇风速大小，进而使得风扇吹出靠近自然风的风速风力，而且这技能使得可控硅触发精度非常精准！
！

（题外话：没学过掌握算法的，基本上都会用电压过零进行定时器掌握，例如市电电压过零延迟1ms后触发可控硅，这种方法固然可以掌握，但是不尽人意。
市电频率是实时改变的，前一周期电压过零点与下一周期过零点会有几百us偏差，这种普通算法就不能为所欲为掌握风精度）

2. 创新性：

1）作品通过软件掌握算法仿照自然风去掌握风扇风速，使得风扇吹风更加舒适；（加入自定义曲线，用户可以随意设置符合自己需求的自然风风扇，更加人性化！
）

2）手动调速模式能够办理普通风扇不能任意调速的诟病；

3）加入温度掌握，低温时自动关闭风扇，使得吹风入眠更加舒适；

4）优化软件算法，使得程序运行更加快速，掌握更加得心应手；

5）低本钱：作品本钱低廉，适宜市场推广。

参赛作品的PCB构成图（当做鼻祖吧）：

系统构成图：

它是插座，因此你可以把它当做普通插座利用。
加入了软件算法后，它就犹如为虎傅翼，可以实现更多的意想不到的功能，但是现在它仅仅作为风扇调速插座进行参赛，后期扩展软件功能后，它将不再不仅仅是风扇调速插座，而是智能插座了！
！

（备注：R26、R27为手工焊接进去）

实现事理：

1.LNK623PG电源部分用于产生5Vdc/500mA事情电源，该电压经由CJA1117-3.3V降到系统事情电压3.3V;

2.EL817用于市电过零采样，采样脉冲经由LPC822进行市电同步；

3.FJ3361BH用于人机界面显示；

4.BT136S双向可控硅采取MOC3023光耦驱动，驱动旗子暗记为200us同步脉冲；

5.采取电位器进行手动风速调节，同时增加按钮，用于系统参数设置以及模式切换；

6.T1为热敏电阻，这里必须将热敏电阻受温部分引出到外部，避免受到插座内部温度的影响；

系统事情过程：

LPC822实时采样环境温度、市电过零旗子暗记，同时同步输出Trac可控硅驱动旗子暗记，掌握外部电压的斩波状态。

关键元器件：

1.高频变压器拆卸于通用手机充电器，如果有条件也可以自己绕制。

2.LPC822M101JDH20单片机【改PCB板可直接用立创商城的LPC824M201JHI33E（￥5.06）替代】

（以下器件均在立创商城采购）

3.3段式LED数码管显示： FJ3361BH（￥2.18）

4. EL817光耦（￥0.309）

5. CJA1117-3.3V稳压管（￥0.644）

6. NPN三极管S9013W（￥0.136）

7. 光耦驱动MOC3023（￥1.69）

8. 双向可控硅BT136S（￥1.00）

9. 电位器R09-C103-3P(5K)（￥0.694）

10.热敏电阻NTC 热敏电阻/MF52 100K 1%（￥0.215）

11. 抑制管P6KE200A（￥0.298）

12. 电源管理芯片LNK623DG-TL（￥2.84）

关键元器件共计：￥15.0660

除此之外，PCB板打样，外壳，一些常用电阻电容，￥35可以侧地拿下硬件（除了变压器，立创商城制版焊接可以一条龙做事）。

七. 软件部分的描述

1. 市电同步锁相锁频事理：

想希望可控硅按照我们预期的导通角进行导通，就须要对市电采样波形进行同步，同步办法有很多种，早期UPS里面常常采取VCO的方法，当代数字技能的发展已经很少采取这种方法了，取而代之的是直接采样过零点脉冲，然后利用定时器做同步，学过自动掌握事理的该当知道，这个过程实在便是设计一个随动系统。

1）首先，你得有基本电压过零脉冲波形：

2）接着你的MCU必须有1路定时器，如果有2路定时器，那么同步效果就更好；

参考点均是电压波形的过零点，实时同步的结果是定时器虚拟的中断该当与参考点波形同等，达到稳态结果。
但问题是这么多脉冲波形，直接取电压过零点作为参考点？答案是否定的！
！
我们只以单个周波进行比较匹配，但是记住比较偏差值不是定时器虚拟波形的上升沿-参考波形的上升沿 或者这两者的低落沿，这样打算得到的偏差值也是可以用，但是MCU的定时器计数值都是无符号整型的，这么相减就有可能得到负数值，对处理结果只会加大难度！
！

精确的做法是使两者波形偏差达到180，例如：取定时器虚拟波形上升沿 - 参考波形的低落沿 = 半波周期值

这样你也可以随意设定所须要的相位偏差值（该值即为自动掌握事理的基准值），然后经由PID掌握定时器周期进行同步参考波形了。

测试实际同步波形如下：

设定参考相位点为45后：

2. 可控硅调试过程：

独钓千古愁提示用MOC3021替代TLP525G！
这个结果是缺点的，调试半天还是不出波形，采取反并联可控硅也还是弗成，折腾了一天，改换光耦驱动为MOC3023完美输出斩波波形：

（注：为了合营按键高度，把LED数码管利用废旧PCB抬高！
)

手动模式下，显示屏显示手动调节角度，可调角度为0~180度，实测结果如下：

接入55W落地扇，调试风扇到1档，接着调节相位角0~150任意调节，风扇风速明显可以改变！
等装到外壳里面后，估计就俊秀了！
！

3. 3种事情模式算法：

该产品结合赵工的见地以及实际运用情形，设置为3种模式：

1）手动调速模式：

该模式直接手动掌握可控硅导通角，从0~150全可控触发，触发脉冲时长为100uS，触发完成后立即关闭触发旗子暗记，正负半波分别触发，如此得到半周期10ms全可控斩波，风扇速率也就全控了。

解释：由于触发韶光为100us，从150度后会影响正负半波交叉点，因此这里只做到0~150度触发，实际测试结果150度已经靠近关闭，知足哀求！
！

2）温度恒速模式：

该模式分为3个掌握区间：

温度低于TL时，关闭风扇；

温度高于TH时，全速运行风扇；

温度∈[TH ,TL]时，打算公式： (TH - TL)/100 = (t - TL)/Radio ，解出Radio即可得到掌握风扇速率！
！

3）仿照自然风模式：

规律性的风速我归结为正弦波算法，所不同的是周期不一致。
上面所绘制的掌握算法正半波与负半波韶光是可以随便设定的，单位为秒。
算法如下：

①温度低于TL时，停滞风扇；

②温度高于TH时，风速峰值 = 100%；

③温度∈[TH ,TL]时，打算公式： (TH - TL)/100 = (t - TL)/Radio ，解得到该环境温度下的风速峰值；

程序初始化时，根据正半波设置周期韶光天生正弦表，接着按照正弦表-韶光轴进行间歇性往来来往运行：缓慢加速到风速峰值---->缓慢减速到风速峰值------>停滞运行负半波设定时间周期---------

4. 热敏电阻采样程序：

热敏电阻采样都是通过B值打算得到测试的温度，关键点是如何快速？

这里用到了fast_log函数：

static float fast_log(float val)

{

int x = (int )&val;

register float log_2 = ((float)(((x >> 23) & 255) - 128)) 0.693147181f;

x &= 0x807FFFFF;

x += 0x3F800000;

val = (float )&x;

log_2 += ((-0.232778773f) val + 1.38629436f) val - 0.456588242f;

return (log_2);

}

实际测测试比C措辞的log速率快5~7倍。

5) 仿照自然风程序中须要打算三角函数，如果采取C措辞的库，那么势必也会减缓系统运行速率，这里利用CORDIC迭代求正余弦，实际测试非常空想，详细的先容见：

http://www.cnblogs.com/huangqiwei/p/4177067.html

系统支持3种模式：

“E 0”为手动调速；“E 1”为温度恒速；“E 2”为仿照自然风；

手动模式下LED数码显示纯数字，模式菜单下显示“E 0”字样，剩下的4个菜单页显示的是：温度上限设置、温度下限设置、仿照自然风运行韶光、仿照自然风停滞韶光。

有兴趣的同仁可以借鉴：http://v.youku.com/v_show/id_XMTc3OTM1NDk4MA==.html

￥14买了一个定时器掌握器插座，把里面的垃圾器件去掉，只要外壳，然后把我的板子整进去：

大功告成！

DIY体会：

“要么忙着活，要么忙着去世”，总是把事情忙挂在嘴边，有新想法后跟别人分享，但是自己却没有亲自去动手，隔几天后想法变成去世法，沉寂在每天加班的轮回旋律中。
生活中短缺了DIY能力，事情上习气于公司支配项目，然后整日整夜加班忙于老板的项目，如此的我们随意马虎迷失落生活中的自我。
如果你有想法，你有创造力，那么挤出一点韶光去DIY吧！
拖到来日诰日你永久别想拥有自己的作品。

作品未来方案：

1.将LED显示数码管更换为OLED屏，并联可控硅扩流，扩展插座功能，未来智能插座会具备如下功能：

a）定时功能：适用于定时烧水壶、定时煮饭、定时吹风等用户；

b）预约功能：预约功能用于清晨自动煮粥，自动开启电视，或者自动开灯等；

c）开关功能：仿照插座上的开关按键，规复插座普通的任意带负载功能；

d）风扇功能：增加用户自定义风速-韶光曲线，让用户为所欲为自定义自己心目中的自然风，比如梯形变革风速、三角波变革风速、双曲线变革风速等等；最高空想是随意在屏幕上绘制曲线，风扇按照曲线吹出曲线变革的风速；

2.后续连续完善作品，并做成产品，适用一个月后就发布到淘宝网上，惠民价格，科技改变生活!!

给主理方立创商城的建议：

生活中很多产品还有有待于我们去改进，如果一味以技能热点来评判，势必会忽略许多精良的作品。
好的产品就该当是用来改进生活质量，造福百姓！

注：作者原帖有更详细的制作细节和资料下载以及谈论，作者后来还推出了改进方案，有兴趣的朋友可到原帖查看：http://club.szlcsc.com/article/details_491_1.html

「关于」立创商城（WWW.SZLCSC.COM）成立于2011年，致力于为客户供应一站式电子元器件线上采购做事，成交量全国领先。
自建6000多平米当代化元器件仓库，现货库存超40000种。
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