电风扇机械创新设计课程设计

1机械创新设计课程设计2014-2015第2学期姓名：杨富文、何文波、王健、张晗迪、陈辰班级：2012级装备1班指导教师：曹源文教授成绩：日期：2015年6月2摘要在目前各种智能电风扇的前提下，我们加入了电风扇制热这项功能。我们主要采用石英管发热原理来进行导热，达到在冬季使用电风扇来取暖的目的。应用单片机原理来控制电风扇各项指令，采用拨式摇头装置来进行摇头，而且还能执行电风扇的无极调速。关键词：制热、石英管发热原理、单片机、无极调速Inthecurrentunderthepremiseofallkindsofintelligentelectricfans,wejoinedthefanheatingthisfeature.Wemainlyadoptsquartztubeheatingprincipletoheatconduction,achievethepurposeofusingtheelectricfantokeepthemwarminwinter.Eachinstructionprincipleofapplicationofsinglechipmicrocomputertocontroltheelectricfan,usingdialtypeshookhishead,shakinghisheaddeviceandalsocanperforminfinitelyadjustable-speedelectricfans.Keywords:heating,quartztubeheatingprinciple,single-chipmicrocomputer,theinfinitespeed3目录1.设计目的......................................................................................................................................42.设计方案......................................................................................................................................52.1电风扇控制面板的设计....................................................................................................52.1.1状态锁存电路..........................................................................................................62.1.2消抖电路..............................................................................................................72.1.3脉冲触发电路........................................................................................................92.2电风扇制热原理...............................................................................................................92.2.1电热丝发热....................................................................................................102.2.2石英管发热..................................................................................................102.2.3卤素管发热....................................................................................................102.2.5碳素纤维体发热..........................................................................................112.3电风扇调速原理..............................................................................................................122.3.1电抗器法...............................................................................................................122.3.2抽头法...................................................................................................................122.4电风扇摇头机构的设计.................................................................................................142.4.1离合式..................................................................................................................142.4.1拨式.....................................................................................................................162.4电风扇整体设计.............................................................................................................172.4详细的设计功能..............................................................................................................183.设计总结...................................................................................................................................19参考文献.........................................................................................................................................2041.设计目的家用电器已经变得极为普遍，成了人们生活中不可或缺的生活用品。而在现代，人们对家用电器的要求也随着社会的发展越来越高。人们希望家用电器能够实现智能化及人性化。而作为人们生活中最为普遍的家用电器，家用电风扇的智能化及人性化的设计就显得更为重要。夏天来了，烈日当空，人们总是向往呆在凉爽的地方，这是电风扇、空调等制冷设备就备受人们的欢迎了。电风扇相对于空调而言，具有价格便宜、摆放随意、体积不大、可随时移动等特点，受到普通家庭级追捧，而且长期处在空调的低温下又容易得空调病，电风扇就成为了人们选择夏季乘凉的必备之一。在冬天的严寒下，人们常喜欢在取暖设备周围取暖，经济富裕的家庭还会开空调的制热功能来制热。为什么我们不能将电风扇设计出取暖这项功能来取代价格昂贵的空调在冬夏两季使用？于是我们小组在这样的思考后决定做一款这样冷热两用的电风扇。52.设计方案2.1电风扇控制面板的设计电风扇控制面板简易图上面有9个指示灯，分别为“冷风”状态下“慢”、“中”、“快”3种不同风速，以及“定时”状态下“30min”、“60min”两种不同定时，还有“制热”和“开‖关”按钮，以便我们选取适合的工作状态。电扇处于停转状态时，所有指示灯不亮。此时只有按“开‖关”键电扇才会响应，其初始工作状态为“冷风”－慢，且相应的指示灯亮。电扇一经启动后，再按动“冷风”键可循环选择慢、中或快三种状态中的一种状态。还可按动“制热”来进行制热，方便冬天使用。按下“定时”键可循环选择“30min”、“60min”中的一种状态。在电扇任意工作状态下，按“开‖关”键电扇停止工作，所有指示灯熄灭。电风扇运行状态图冷风制热定时开‖关中慢快30min60min制热慢中快开‖关冷风定时转换非定时30min60min62.1.1状态锁存电路可以使用三个D触发器来锁存状态，其中“冷风”、”制热”这两种操作各有三种工作状态和一种停止状态需要保存和指示。同时为了简化电路，采用了家用电风扇控制逻辑电路设计带有清零端的4D触发器74ls175，可以使用开关控制清零端以便实现停机功能。设计原理为当触发器输出1时表示工作状态有效，0表示无效，当三个输出全为0则表示停止状态，风扇风速、风种的简单状态转移如下图所示。根据状态转换图，可得到的状态表（表3-1），“冷风”电路都满足状态表所示状态表nQ2nQ1nQ012nQ11nQ10nQ001010010100100001由状态表可得101112nnnQQQ、、的卡诺图，如下所示nQ0nnQQ12000111100110nQ的卡诺图nnQQ12nQ00001111001x0x10xxxx0x01xxx慢001中010停止000快100711nQ的卡诺图nnQQ12nQ0000111100112nQ的卡诺图由卡诺图可得的表达式如下：nnnnnnnQQQQQQQ0110011112由上述表达式可得状态所存电路中电风扇的工作状态。（S=0停，S=1运转）快(Q2)中（Q1)慢(Q0)S0000001101011001用D触发器实现风速状态锁存器的电路2.1.2消抖电路消抖电路的加入是为了能够产生稳定的单次脉冲信号。由拨动开关再经过74LS00芯片之后就组成了消抖电路。其中的消抖方式是利用了RS触发器。x0x10xxx8基本RS触发器的原理图基本RS触发器的波形消消抖电路的电路图92.1.3脉冲触发电路利用D触发器组成的状态锁存电路的输出信号状态的变化必须有脉冲信号对其进行触发。因此采用按键循环开关产生脉冲信号，并通过与非门电路达到所要求的结果、与非门芯片为74LS00。脉冲触发器电路图特定脉冲状态控制LED灯状态2.2电风扇制热原理现在市场上的电取暖器品种比较多，从基本发热原理上可分为五10类：电热丝发热体、石英管发热体、卤素管发热体、金属管发热和碳素纤维发热体。2.2.1电热丝发热以电热丝发热体为发热材料的取暖器主要是市场上见较多和较传统的暖风机。它的发热体为电热丝，利用风扇将电热丝产生的热量吹出去。再有就是现在市场上的新产品：酷似电扇外型，由电热丝缠绕在陶瓷绝缘座上发热，利用反射面将热能