无叶风扇控制器设计.doc

天津电子信息职业技术学院
毕业设计
课题名称无叶风扇控制器
姓名周鑫
学号 28
班级电子S10-2
专业应用电子
所在系电子技术系
指导教师张智彬徐书雨
完成日期 2013-1-25
无叶风扇控制器
摘要
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,、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35公里。
本次设计产品的FPGA 芯片采用XILINX 公司的XC6SLX9作为系统控制核心,完成对无叶风扇的闭环控制,提供了一个带有8位LED显示、并使其集中到一块面板上,使得操作方便快捷,直接在LED显示实时压强,设定压强,该设计中使用成品压强传感器,对压强进行实时采集,使用红外传感器采集人体信号信息,实现无人自动停机,有人自动开机,使该系统更加人性化、智能化。
适宜大多数普通家庭、寝室、办公住所等。
关键词: FPGA; 闭环控制; 压强检测; 人体检测
目录
一、绪论 2
2
3
二、系统的总体设计 4
4
4
5
三、系统电路模块 7
-100-LX9 FPGA核心板 7
-002-A 压力检测电路 8
8
四、软件部分设计 12
五、结论 13
六、致谢 14
七、参考文献 15
附录 16
: 16
: 25
一、绪论

JamesDyson公司历时4年研发了一种神奇的无扇叶风扇,它使用了最新的流体动力工程技术,通过高效率的无刷电机使气流增加15倍,以每秒118加仑的速率释放出来,合1580CFM的风量。Dyson公司介绍,为了精确估算各项指标,为了优化开口的翼型弧度,工程师们花了4年时间,经历了数百次模拟实验把气体流动图通过激光多普勒测量仪绘制出来。Dyson本人解释说:“风扇开口的弧度设计是无扇叶风扇的关键,我们发现利用这种方式对空气进行引导和放大的效果很好,当然,这也是我们最初打算设计这样一款无扇叶风扇的原因。
据了解,“无扇叶电风扇”是吸尘器的发明人戴森爵士的最新发明,因此还被冠名为“戴森空气倍增器”。其吹风原理类似于烘手机。62岁的戴森是英国最知名的发明家之一,他说自己是在发明自动烘手机的时候突然得到灵感。“烘手机是从一个小裂缝吹出气流,把手烘干。于是我想到制造一个不用扇叶的空气推动装置。”

这款风扇(气流放大器)有两个尺寸:10英寸直径和12英寸(),10英寸的版本有瓦蓝色和银白色,12英寸的风扇只有银白色。风扇上旋钮可以调整出风量,而且可以调整吹风的角度。这款无叶电风扇的外形像一只巨大的指环,能产生强有力的凉爽空气,也比传统电扇安全。另外,它清洗起来也比传统电风扇方便得多,使用者不需要为清理扇叶上积满的灰尘发愁了。和传统电风扇一样,它能够90度角摆动。它还能通过人为控制发生灯光变化。使用这种无扇叶风扇明显的好处就是你不用担心孩子的手会被扇叶伤到,你也不用操心给扇叶做清洗了。很多人更感兴趣的是这种风扇不存在风扇中心区的“死区”,此外你也不用操心扇叶切割空气产生的噪音了,不过无刷电机工作时依然有噪音,大概和XBox360工作时的差不多。不过这款风扇最大的劣势就是价格,,,合人民币2046元、2250元。要享受真正的技术革新就得花大价钱。
二、系统的总体设计

以FPGA为控制中心,外部传感器为检测元件,通过按键控制其无叶风扇的风速与开关,输出由LED显示数码管与红外人体电路组成,FPGA通过接收各个压力传感器的返回状态值来进行风速的控制,红外人体检测电路判断是否人,来进行风扇的开关控制(该功能可设置是否启用)。控制系统的总体设计框图如图1-1所示:。
FPGA
按键输入
显示输出
人体检测
实际气压
压强检测
风扇控制
图2-1 系统总体设计框图

为了实现设计要求的基本功能,本系统必须包含四个基本功能模块:




其中FPGA控制模块主要用于回应传感器信号和进行显示程控;传感器模块主要用于感应是否有物体通过,并形成电平信号输出,对风扇的实时控制;显示模块主要用于显示当前风扇的气压值,及设置的气压值。