黎昶宙
广东美的环境电器制造有限公司 广东中山 528425
摘要：对于智能水箱风扇电机控制系统而言，其主要是通过组合仪表来进行采集水温传感器的温度信号也就是电阻值。本文主要概述的是智能水箱风扇电动机控制系统的温控开关内置与组合仪表当中，通过采样电路来对温度信号进行处理，从而导致电压信号变成为与其成线性的关系，此外，组合仪表选用单片机来对电压信号进行判断，同时还会对水温传感器的信号进行程序处理。每当对应的电压信号值的水温达到82℃的时候，单片机的IO端口就会通过控制三极管来对水箱风扇继电器的线圈工作进行控制，进而可以精准地驱动控制水箱风扇电机的工作。然而当对应的电压信号值的水温达到76℃的时候，那么单片机将会停止对三极管的驱动，届时还将会使水箱风扇电机停止驱动。另外，该系统运行稳定，成本较低，同时还具备一定的节能效果。通过测试，该装置已经达到了预期的功能，同时还为后续的开发奠定了很好的基础。
关键词：单片机；温控开关；功能框图；单片机IO端口
一、系统功能
对于智能水箱风扇电机控制系统而言，主要是指水箱风扇点击控制的一种优化的方法，同时它还具备两种功能。首先是温度控制开关的功能：集成仪表采样电路主要是收集水温传感器的温度信号，也就是电阻值，将其转化成为与温度信号呈线性关系的电压信号，同时电压信号通过使用集成仪表的单片机程序加工之后，由单片机IO口来进行驱动开关元件的三极管，从而则具备了温度控制开关的功能。其次就是此控制方法还具备智能控制功能：一方面，组合仪表的单片机利用程序来控制步进电动机，进而可以控制水温表的指针，最终并显示发动机的水温；而另外一方面，通过程序来进行处理组合仪表的单片机，并且通过单片机的IO口来控制三极管，进而更好地控制水箱风扇继电器的线圈，最后能够准确地对水箱风扇电机的温度范围控制住，当水温超过82℃的时候，水箱风扇电机将进行工作；而当水温小于76℃的时候，水箱风电电动机就会停止进行工作。
二、系统硬件设计
（一）主控系统
系统中所使用的STC89C52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，同时它还具有8K字节Flash、512字节RAM、32位I/O端口线、看门狗定时器、内置4KB EEPRO、MMAX810复位电路和3个16位的定时器/计数器以及4个外部中断，这些都能够充分的满足系统对于设计的要求。
（二）稳压模块
51单片机若是想要可以稳定工作，那么电压必须要是5伏，并且还必须要是稳定的，尽可能的不要出现波动。针对于7.2伏的直流电源，从而设计了一个7.2 V～5V的稳压电路。而三端稳压器则是最为经常使用的稳压芯片，此外通过对一些电解电容器的配合，能够得到简单而且实用的稳定调节电路。为了电路的实用性和可读性的考虑，则必须要在模块当中增加了手动按钮和电源指示器。
（三）热释电红外传感器模块
对于热释电红外传感器来说，它具有电源端口、接地端口、信号端口三个端口。当有人进入到它的检测区域的时候，从而信号端口就会产生一个持续几秒钟的电平跳变，同时这个跳跃可以用来判断确定是否有人在检测的区域。
（四）温度检测模块
采用DS18B20来作为温度传感器，而独特的单线接口方式DS18B20在微处理器进行连接的时候，只要一条口线就能够实现微处理器与DS18B20两者之间的双向通信，从而可以为微处理器的温度的提取提供了很大的便利。另外，对于工作的电源是3V到5V的直流电源，使得电源可以直接连接到5V电源和电源接地上。在测试中，可以将信号引脚连接到微控制器的P3.3端口，通过P3.3端口将指令写入DS18B20，写入数据和读取数据。
（五）直流电机控制模块
对于直流电机来说，它只有两个引脚，并且这两个引脚的电平也不相同，同时能够实现正向和反向控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中一个引脚可以通过在引脚上提供不同频率的PWM波形来达到速度的控制。然而在本实验中，将一个引脚连接到单片机的P3.4脚上，就可以接受来自单片机的PWM波形。另外对于波形而言则是由温度来控制的。根据所获得的温度数据对微控制器进行划分档位，从而来进行调节PWM的高低电平的时间和高度。并且时间将由定时器来计时，用一秒钟来作为一个周期，高电平的时间由线性关系由温度值调节，从而使电机能够实现智能的速度控制。
三、系统软件设计
首先，将由热释光红外传感器模块来进行检测环境中是否存在人。当在检测到有人的时候，温度检测模块就可以开始进行工作。同时，电机控制模块按照环境党中的温度控制电机的转速，然后进行调节风扇的转速。将显示模块中的环境温度与相应的风扇速度从而显示出来。另外，在对控制系统进行设计的过程中，由于需要在同一时刻来做不同的任务，但是这对于一般的单片机没有并行结构，假设想要做到真正的“同时”，那么就必须通过使用多个单片机来进行一起工作方可。因此，为了能够高效便捷，则就必须要采用两个单片机来同时进行工作。
四、工作原理
对于智能水箱风扇电动机控制系统的工作原理来讲，AD温度电阻开关周期性地可以通过三极管Q1进行通电，从而使得三极管Q1的采样电路的采样电压输出，并且AD电压通道能够为单片机进行提供采样电路的基准电压。对于水温传感器RT1的温度信号也就是电阻值，主要是由采样电路来进行处理的，然后就可以成为与温度信号呈线性关系的电压信号，同时通过组合仪表的单片机来对电压信号进行处理。其中一方面，组合仪表的单片机可以通过利用程序来控制IO输出脉冲信号，通过使用控制步进电机的运动来进行控制水温表指针偏转，显示发动机水温；而另外一方面，利用组合仪表的单片机程序来进行控制IO端口，并且通过端口来驱动开关程序也就是元件三极管Q2，从而进行控制水箱风扇继电器线圈工作。
对水温传感器RT1来将，主要选用的则是具有负温度系数的热敏电阻来作为感应元件，而当发动机水温升高的时候，其阻力值就会减小；但是当发动机水温降低的时候，其阻力值就会增大。比如对于使用的水温传感器101F，当温度达到82℃的时候其电阻力值则为64Ω， 然而当温度在达到76℃的时候其电阻力值则为70Ω。 此外，由于三极管Q1压减少到为0.7V的时候， 故而B点所对应的电压就会变为4.3V，而A、B点的电阻力值就会变为100Ω。
当温度在达到82℃的时候，从而A点所对应的采样电压则为64/(100+64)×4.3=1.678V； 当温度在达到76℃的时候， 从而A点所对应的采样电压则为70/（100+70）×4.3=1.771V。
当A点电压信号≤1.678V而水温≥82℃的时候，单片机IO口驱动三极管Q2工作，使水箱风扇继电器的线圈J1工作，继电器的触点K1闭合，水箱风扇电动机M因通电而工作；当电压信号≥1.771V而水温≤76℃的时候，单片机IO口停止驱动三极管Q2，水箱风扇继电器的线圈J1不工作，继电器的触点K1不闭合，从而水箱风扇电动机M停止工作，以达到精确地控制水箱风扇电动机工作的温度范围。也就是说当水温≥82℃时，那么水箱风扇电动机就会开始进行工作，而当水温≤76℃时，那么水箱风扇电动机就会停止工作。
六、结语
对于现在的电风扇都是具备性能低、灵活性差、功能单一等几方面的问题，从而设计了一种基于单片机的智能水箱风扇电动机控制系统。另外，该系统还会检测到周围的环境，可以依照温度的变化来对风扇的风速进行自动调节，并且使室内无人的时候会自动关闭风机。该系统和传统的风扇相比较，它还具备的优点有节能、灵活、功能强大等，所以也还会具有广阔的市场前景。
参考文献:
【1】刘阳君. 智能水箱风扇电机控制系统[C]// 西南汽车信息:2012年上半年合刊. 2012.
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【4】李王建, 李雪萌. 新型智能风扇控制系统设计[J]. 科技广场, 2016(3):169-172.
论文作者:黎昶宙
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/16
标签：风扇论文; 水箱论文; 单片机论文; 水温论文; 信号论文; 温度论文; 电压论文; 《防护工程》2018年第14期论文;