智能温控自调速风扇

只看该作者 · 2018-10-7 10:43

智能温控自调速风扇以 STM32 单片机为 MCU，通过对环境温度、PWM 占空比和被控制电机的工作电压之
间的映射关系建立了三者彼此之间的数学模型。建立三点加权平均数据处理模型对采集的温度数据和电机两端的
电压数据进行处理。在增量式 PID 算法中加入 STM32 对 PWM 占空比的实时控制，从而实现了对电机的实时恒压
控制，以 6 V 小型风扇为实验对象，实验结果表明电机从启动经过 2s 左右的时间就能达到控制电压，通过温度阶
跃响应实验，表明了电机对温度阶跃响应具有较快的响应速度和较高的控制精度。

只看该作者 · 2018-10-7 10:45

家居中常用的风扇一般通过调速电位器实现手动调速，风扇的电机无法实现无极调速。家居中的环境
温度是时刻都在变化的，人体对环境的适应也是在时刻变化中，所以有级的调速风扇无法满足对环境温度
变化的适应。STM32系列单片机是较为高端的单片机[
1]
，其工作频率较高，内部集成有AD转换、PWM波输
出等功能。增量式PID控制算法无需建立复杂的数学模型，且能够达到较好的控制效果，已经广泛地应用
在了电机调速[
2,3]
、数据测量等领域[
4,5]
。设计一种智能调速风扇，使其具有对环境温度变化的适应性，对电
机调速的精确性，将为人们的日常生活带来极大的方便。

只看该作者 · 2018-10-7 10:45

请问一下为什么用手机发帖子就变形了？

只看该作者 · 2018-10-7 10:46

手机发帖子排版不对吗？

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只看该作者 · 2018-10-7 10:54

软件设计主要包括主程序设计、PWM 波子程序、DS18B20 温度传感器子程序[
10,11]
、ADC 子程序、增量
式 PID 算法程序、三点加权平均数据处理程序、LCD 驱动与显示程序。

只看该作者 · 2018-10-7 10:55

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只看该作者 · 2018-10-7 10:57

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根据式（11），设置风扇电机的启动电压为 0  V，电
机的最大电压为 6  V，PWM 的 m 值为 900，PWM 的频
率为 8  k Hz，环境温度的最大值和最小值分别为 40℃和
20℃。
平均温度为 26.356 摄氏度的实验
通过平均温度 26.356℃的实验观察 PWM 的 n 值变
化情况，风扇电机两端的电压变化情况，估计 n 值从 0
变化到 26.356℃所对应的 n 值的时间以及 n 值稳定性等
情况。根据图 4 所示的结果，由式（11）计算得出环境温度为 26.356℃所对应的 PWM 的 n 值为 286，根据
进入平衡态时的 n 值变化可得稳态时 PWM 的 n 值变化较小，在采集点为 2 000 左右时 n 值已进入稳态，根
据主程序的设计，PID 算法程序每完成 200 次迭代的时间约为 200 ms，所以在启动后 2s 左右风扇电机两端
的电压达到稳态值。

只看该作者 · 2018-10-7 11:01

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