摘要 使用无刷直流电机制作了小吊扇。控制板核心采用arduinonano,电机使用nidec直流无刷电机。具有调速,定时,自然风,睡眠模式等功能。外壳采用3d打印技术。控制方面红外遥控和蓝牙遥控相合。
前言随着天气逐渐转热,中联小吊扇又开始使用,但是直吹一晚体验非常差,其采用的是交流同步电机,调速需对220V电源进行变频,难度大。因此萌生了采用直流电机制作小吊扇的想法,调速方便,结合单片机可灵活控制。
本论坛中
@guansm 已经系统的完成了直流无刷风扇的制作:
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2389219,对本人电机选择,扇叶选择,程序设计等具有重大指导意义。本人在前人的经验基础上,使用arduino制作了控制板,降低了编程以及电路搭建的难度,同时加入自然风功能,避免风扇直吹引起的不适感。
1.主要硬件选择电机采用NIDEC的无刷电机,此电机有7根线,分别为电机电源,5V电源,GND,PWM调速线,刹车信号线,转动方向控制线和一根无用的调试线。电机电源可采用12V电源,电机控制电路使用的是5V电源,可以通过7805来将12V将到5V。PWM(5V,20khz,我用了25khz没问题),刹车,转动方向则由单片机控制。刹车线可实现急停的效果,当风扇转速很快时急停可能会损坏扇叶,因此不建议作为开关使用。需要关停通过PWM降速比较平稳些。电机的固定有三个螺丝孔,可用M3螺丝固定。
扇叶采用13.5包邮的扇叶,装在电机上刚刚好,固定用的螺母跟电机也匹配,但是由于这个扇叶比较便宜,质量不太好,有点歪,转动起来有抖动,在悬挂使用的情况下速度只能开到50%,否则抖动很厉害,好在吊在床上面也不需要转太快。谁有平衡比较好的扇叶麻烦推荐一下
2.电路搭建电路主控采用arduino nano开发板,外围电路有红外接收,12V转5V,蓝牙接口,风扇接口等,设计简单,所有部件焊接在一块pcb上。也可完全通过各种模块(arduinonano,红外模块,12V转5V模块,可选蓝牙模块)用杜邦线连接实现,无需定制PCB。
对于其他单片机,总感C语言编程麻烦,环境搭建麻烦,代码复用麻烦,烧录程序麻烦,自己水平业余,玩不转,对于非专业人士没有arduino方便。arduino也可自己搭建最小系统,能缩小电路板,但是便宜不了多少,算下来还是直接买arduini nano或者mini比较省心。
红外接收采用最常见的接收头,参考datasheet加入电阻电容,当然水平业余的本人觉得不加应该也能工作。蓝牙模块采用hc-05,带5v转3.3v转换的那种模块。
12V转5V使用7805实现,随便加了两个小电容。
为保证风扇不在芯片上电期间意外工作,对控制风扇的io采取上拉处理。 加入一个5050RGB led来指示工作状态。
3.控制序编写控制程序使用arduino ide进行编写,arduino有好多现成的库,非常方便,对于业余爱好者很省时省力。
一共有三个模式,恒速模式,随机风速模式,自然风模式。两个小功能:定时功能,睡眠功能。恒速模式速度不变,通过PWM控速。随机风速模式每隔一段固定的时间就随机调整风速。自然风模式根据一篇论文上的自然风模型进行调速。
红外遥控功能的编写比较简单,现成的库拿来用一用就行了。蓝牙通过一个手机APP设计了一个小遥控器。
程序编写时加入了不少注释,方便阅读
4.外壳设计外壳遵循能用就行,无需美观的理念。整个外壳像个筐子把电机兜在里面,控制板挡在侧面的槽里。附件里有solidworks源文件。
5.组装试运行发现电路板几个缺陷:
1.蓝牙和串口上传程序冲突,没办法加了一个小开关在蓝牙的TX引脚上。 2.因为用了红外库,导致PIN3无法输出PWM,也就是我的5050RGB变成了5050GB。 其他功能正常运行。实测速度一半时已经很不稳定,晃的太厉害,看来得换平衡好的扇叶。
晚上试了一下自然风模式,比较舒适。
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