一种基于PID负反馈调节的无叶风扇系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PID负反馈调节的无叶风扇系统及其控制方法，该系统包括数码管显示模块、按键输入模块压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块、电机驱动模块、风扇电机、降压模块、控制模块、第一开关电源、第二开关电源；所述第一开关电源将220V市电转化为24V电压，所述第二开关电源将220V市电转化为12V电压；所述压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块以及控制模块依次相连，所述第一开关电源与风扇电机相连，风扇电机与电机驱动模块相连，电机驱动模块、数码管显示模块、按键输入模块以及降压模块均与控制模块相连，第二开关电源与降压模块相连；本发明专利技术采用负反馈结构，有效提高了输出电流的稳定性。

Vaneless fan system based on PID negative feedback regulation and control method thereof

The invention discloses a PID based on the negative feedback regulation of bladeless fan system and its control method, the system includes a digital display module, key input module pressure sensor module, serial port module, follow the bias of AD conversion module, motor drive module, fan motor, pressure reduction module, control module, a first switching power supply, switch second power supply; the first switching power supply will 220V voltage into 24V voltage, the switching power supply will be second 220V voltage into 12V voltage; the pressure sensor module, AD conversion module, serial port with the bias module and the control module is connected to the first switching power supply is connected with the fan motor and fan motor the motor drive module is connected with the motor drive module, digital display module, keyboard input module and step-down module are connected with the control module, second The switching power supply is connected with the step-down module, and the negative feedback structure is adopted to effectively improve the stability of the output current.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PID负反馈调节的无叶风扇系统及其控制方法
本专利技术设计无叶风扇，尤其是一种基于MSP430通过负反馈PID调节的控制风速的技术。
技术介绍
我们知道风扇在生活当中可以说是无处不在，大家习以为常。所以并不会感受到它的危险所在。实际上由于风扇有金属的叶片，并且旋转起来的时候转速极快，不加小心的话就会伤到人，刮断手指，刮到头发都是十分危险的，甚至有致命的危险，而且由于风扇是在炎热的夏季使用，夏季已过，长时间放置的话就会落满灰尘，影响美观不易清洁。为了解决这些问题，在风扇上，人们做出了诸多努力。比如扇叶很危险，就加上一个防护罩，使叶片与外界隔离，但是好奇的孩子看到这转动的叶片还是会忍不住伸进去触摸造成危险，当然这是在大人看管不力的情况下。还有金属的叶片换成材质更加轻便，软一些的材料，但这些都只是治标不治本，微微降低危险系数，无法从根本上解决有叶片风扇的危险性，所以要从根本上解决这一问题就要找到问题的根源并加以分析理解，找出对应的方案和设计。在这个问题当中，问题的根源当然就是风扇的叶片，那么既然叶片会带来危险，我们就可以去掉叶片，设计出没有危险的无叶风扇。无叶风扇也叫空气增倍机,它能产生自然持续的凉风,因无叶片,不会覆盖尘土或伤到好奇儿童手指。更奇妙的是其造型奇特,外表既流线又清爽。产品灵感源于空气叶片干手器。干手器的原理是迫使空气经过一个小口“刷”干手上的水,空气增倍机是让空气从一个1.3mm宽、绕着圆环转动的切口里吹出来。因空气是被强制从这一圆圈里吹出来的,通过的空气量可增到15倍,时速可增至35km。一、讲究生活品位的人，健康与舒适俱佳的无叶风扇必是首选；二、初夏、秋末、晚上，用无叶风扇凉爽还不感冒；三、老人、小孩、孕妇、病人等，不能吹空调的人；四、学校、幼儿园、儿童游乐园等，安全第一的场所；五、各单位作为夏天的福利品，发给单位的员工；六、各企业作为自己产品的促销品，送给自己的客户；七、单位、家庭作为工艺品，替换传统电风扇；八、个人作为礼品。
技术实现思路
为了达到能够设定调节风速的效果，本专利技术采用了通过传感器，负反馈调节的方式，来输出占空比不同的方波，给到电机，驱动电机以不同转速转动，得到不同风速。并能够维持风速稳定。为解决上述技术问题，所采用的技术方案如下：一种基于PID负反馈调节的无叶风扇系统，包括数码管显示模块、按键输入模块压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块、电机驱动模块、风扇电机、降压模块、控制模块、第一开关电源、第二开关电源；所述第一开关电源将220V市电转化为24V电压，所述第二开关电源将220V市电转化为12V电压；所述压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块以及控制模块依次相连，所述第一开关电源与风扇电机相连，风扇电机与电机驱动模块相连，电机驱动模块、数码管显示模块、按键输入模块以及降压模块均与控制模块相连，第二开关电源与降压模块相连；所述压力传感器模块用于将气压值转换为电压值模拟量，偏置跟随模块将电压值模拟量进行偏置跟随，得到稳定电压，串口AD转换模块将稳定电压转换为数字量，并将该数字量传递给控制模块，控制模块将该数字量显示在数码管显示模块上，通过按键输入模块将设定风速值输入给控制模块，控制模块控制电机驱动模块驱动风扇电机转动，通过控制模块实现对风扇电机的PID负反馈调节。进一步的，所述控制模块为MSP430F5438。进一步的，所述电机驱动模块包括电阻R1-R3、发光二极管LED1、光耦U2A、二极管D1-D2和莫斯管，电阻R1的一端与控制模块的3.3V电源端口相连，电阻R1的一端与发光二极管LED1的正极相连，发光二极管LED1的负极与光耦U2A的阳极相连，光耦U2A的阴极与控制模块的I/O端口相连，光耦U2A的基极与电阻R2的一端相连，光耦U2A的发射极分别与电阻R3的一端和莫斯管的栅极相连，电阻R2的另一端与二极管D1的负极相连，二极管D1的正极、二极管D2的负极以及莫斯管的漏极均与风扇电机的负极相连，风扇电机的正极与第一开关电源相连，莫斯管的源极、电阻R3的另一端以及二极管D2的正极均接地。进一步的，所述降压模块包括降压芯片U3、二极管D3-D4、肖特基二极管D5、电容C3-C7、电阻R41-R44、发光二极管LED2、电感L1；二极管D3的一端与第二开关电源相连，二极管D3的另一端、二极管D4的一端、电容C7的一端以及降压芯片U3的电源端口均与电阻R42的一端相连，电阻R42的另一端分别与降压芯片U3的DR1端口、SC端口以及IPK端口相连，电容C6的正极和电阻R41的一端相连，电阻R41的另一端与发光二极管LED2的正极相连，发光二极管LED2的负极接地，降压芯片U3的SE端口分别与肖特基二极管D5的负极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别与电容C5的一端、电容C3的正极以及电阻R43的一端相连，电容C3的正极作为+5V输出端口，降压芯片U3的TC端口与电容C4的一端相连，电阻R43的另一端和电阻R44的一端相连后接降压芯片U3的FB端口，二极管D4的正极、电容C6的负极、电容C7的另一端、降压芯片U3的GND端口、电容C4的另一端、肖特基二极管D5的正极、电容C5的另一端、电容C3的负极以及电阻R44的另一端均接地；所述降压芯片U3为MC34063A。进一步的，压力传感器模块包括插座J1、二极管D6、电容C8-C11、第一稳压芯片U1和压力传感器；压力传感器的第一引脚、第一稳压芯片U1的输出端、电容C9的正极以及电容C10的一端均与+5V电源端口相连，压力传感器的第二引脚、电容C10的另一端、电容C9的负极、电容C11的一端、第一稳压芯片U1的接地端、电容C8的一端、二极管D6的正极以及插座J1的第二端口均接地，电容C8的另一端、二极管D6的负极、插座J1的第三端口以及第一稳压芯片U1的输入端均接12V电压，压力传感器的第三引脚和电容C11的另一端均与插座J1的第一端口相连。进一步的，所述偏置跟随模块包括运放U1A、运放U1B、运放U1C、运放U1D、插座J2、电阻R4-R14、二极管D7-D8、电容C12-C14；插座J2与插座J1相连，插座J2的第三端口分别与二极管D7的负极、电阻R4的一端以及运放U1B的负极输入端相连，二极管D7的正极接地，电阻R4的另一端与运放U1B的输出端相连，电阻R6的一端和电阻R5的一端均与运放U1B的正极输入端相连，电阻R5的另一端接地，电阻R6的另一端分别与运放U1A的负极输入端、电阻R7的一端和电阻R11的一端相连，电阻R7的另一端与运放U1A的输出端相连，运放U1A的正电源端和电容C12的一端分别与+12V电压相连，电容C12的另一端接地，运放U1A的负电源端和电容C13的一端分别与-12V电压相连，电容C13的另一端接地，电阻R8的一端与运放U1A的输出端正极输入端相连，电阻R8的另一端接地，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端、电阻R13的一端和运放U1C的正极输入端相连，电阻R12的另一端与控制模块的+2.5V电压相连，电阻R13的另一端接地，电阻R14的一端与运放U1C的输出端相连，运放U1C的负极输入端、电阻R14的另一端以及二极管D8的负极均与插座J2的第一端口相连，二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PID负反馈调节的无叶风扇系统，其特征在于，包括数码管显示模块、按键输入模块压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块、电机驱动模块、风扇电机、降压模块、控制模块、第一开关电源、第二开关电源等；所述第一开关电源将220V市电转化为24V电压，所述第二开关电源将220V市电转化为12V电压；所述压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块以及控制模块依次相连，所述第一开关电源与风扇电机相连，风扇电机与电机驱动模块相连，电机驱动模块、数码管显示模块、按键输入模块以及降压模块均与控制模块相连，第二开关电源与降压模块相连；所述压力传感器模块用于将气压值转换为电压值模拟量，偏置跟随模块将电压值模拟量进行偏置跟随，得到稳定电压，串口AD转换模块将稳定电压转换为数字量，并将该数字量传递给控制模块，控制模块将该数字量显示在数码管显示模块上，通过按键输入模块将设定风速值输入给控制模块，控制模块控制电机驱动模块驱动风扇电机转动，通过控制模块实现对风扇电机的PID负反馈调节。

【技术特征摘要】
1.一种基于PID负反馈调节的无叶风扇系统，其特征在于，包括数码管显示模块、按键输入模块压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块、电机驱动模块、风扇电机、降压模块、控制模块、第一开关电源、第二开关电源等；所述第一开关电源将220V市电转化为24V电压，所述第二开关电源将220V市电转化为12V电压；所述压力传感器模块、偏置跟随模块、串口AD转换模块以及控制模块依次相连，所述第一开关电源与风扇电机相连，风扇电机与电机驱动模块相连，电机驱动模块、数码管显示模块、按键输入模块以及降压模块均与控制模块相连，第二开关电源与降压模块相连；所述压力传感器模块用于将气压值转换为电压值模拟量，偏置跟随模块将电压值模拟量进行偏置跟随，得到稳定电压，串口AD转换模块将稳定电压转换为数字量，并将该数字量传递给控制模块，控制模块将该数字量显示在数码管显示模块上，通过按键输入模块将设定风速值输入给控制模块，控制模块控制电机驱动模块驱动风扇电机转动，通过控制模块实现对风扇电机的PID负反馈调节。2.根据权利要求1所述的基于PID负反馈调节的无叶风扇系统，其特征在于，所述控制模块为MSP430F5438。3.根据权利要求1所述的基于PID负反馈调节的无叶风扇系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括电阻R1-R3、发光二极管LED1、光耦U2A、二极管D1-D2和莫斯管，电阻R1的一端与控制模块的3.3V电源端口相连，电阻R1的一端与发光二极管LED1的正极相连，发光二极管LED1的负极与光耦U2A的阳极相连，光耦U2A的阴极与控制模块的I/O端口相连，光耦U2A的基极与电阻R2的一端相连，光耦U2A的发射极分别与电阻R3的一端和莫斯管的栅极相连，电阻R2的另一端与二极管D1的负极相连，二极管D1的正极、二极管D2的负极以及莫斯管的漏极均与风扇电机的负极相连，风扇电机的正极与第一开关电源相连，莫斯管的源极、电阻R3的另一端以及二极管D2的正极均接地。4.根据权利要求1所述的基于PID负反馈调节的无叶风扇系统，其特征在于，所述降压模块包括降压芯片U3、二极管D3-D4、肖特基二极管D5、电容C3-C7、电阻R41-R44、发光二极管LED2、电感L1；二极管D3的一端与第二开关电源相连，二极管D3的另一端、二极管D4的一端、电容C7的一端以及降压芯片U3的电源端口均与电阻R42的一端相连，电阻R42的另一端分别与降压芯片U3的DR1端口、SC端口以及IPK端口相连，电容C6的正极和电阻R41的一端相连，电阻R41的另一端与发光二极管LED2的正极相连，发光二极管LED2的负极接地，降压芯片U3的SE端口分别与肖特基二极管D5的负极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别与电容C5的一端、电容C3的正极以及电阻R43的一端相连，电容C3的正极作为+5V输出端口，降压芯片U3的TC端口与电容C4的一端相连，电阻R43的另一端和电阻R44的一端相连后接降压芯片U3的FB端口，二极管D4的正极、电容C6的负极、电容C7的另一端、降压芯片U3的GND端口、电容C4的另一端、肖特基二极管D5的正极、电容C5的另一端、电容C3的负极以及电阻R44的另一端均接地；所述降压芯片U3为MC34063A。5.根据权利要求1所述的基于PID负反馈调节的无叶风扇系统，其特征在于，压力传感器模块包括插座J1、二极管D6、电容C8-C11、第一稳压芯片U1和压力传感器；压力传感器的第一引脚、第一稳压芯片U1的输出端、电容C9的正极以及电容C10的一端均与+5V电源端口相连，压力传感器的第二引脚、电容C10的另一端、电容C9的负极、电容C11的一端、第一稳压芯片U1的接地端、电容C8的一端、二极管D6的正极以及插座J1的第二端口均接地，电容C8的另一端、二极管D6的负极、...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩经纬，沈建新，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33