基于单片机的空调风扇控制系统

-100- 中国科技信息2011年第16期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2011 制 造 Manufacturing 引言 挂式空调是一种用于给空间区域（一 般为密闭）提供处理空气的机组。它的功 能是对该房间（或封闭空间、区域）内空 气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参 数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程 的要求。 本论文主要论述如何通过89C52单片 机[1]来控制挂式空调中风扇系统的正常运 转。 1 设计原理 本系统主要通过无线遥控器向89C52单 片机发出控制信号，让单片机产生PWM信 号，驱动带有风扇叶片的交流电机而产生不同 需求的风速。同时，启动单片机的定时器，通 过定时中断来控制步进电机的来回运转实现风 向摆定的确定。另外，通过对220V交流电整 流、稳压等处理，产生过零检测脉冲信号，为 89C52单片机提供产生其他控制信号的标准。 2 设计与实现 与市面上的空调相似，本系统开启 后，立即进入默认状态，交流电机运行在 2级风速挡，步进电机72度来回运转。当 用户需要改变风速时，可通过遥控器上的 相应按键实现。遥控器上可以实现的功能 有开机、关机、风向固定、风速改变。关 机时，要求交流电机停止转动以及步进电 机停止运转并回归到起始运转时的位置。 风向固定功能，即要求交流电机工作状态 不变而步进电机运转到用户所需的方向上 停止转动，使风向在一个固定方向上吹 拂。 3 各模块的实现 本系统主要由电源模块、交流电机驱 动模块、步进电机驱动模块、过零检测电路 模块、无线遥控模块、单片机最小系统等组 成。 3.1电源模块 将220V交流电通过12V的变压器和整 流堆后，送进LM7805稳压元件组成稳压 芯片，即可得到5 V电压，主要用于驱动 89C52单片机。 3.2交流电机驱动模块 单片机产生PWM信号，用于控制晶闸 管的导通时间，进而控制交流电机转动速 度[3]。 3.3步进电机驱动模块 本系统采用4相6线步进电机实现风 向摇摆器件，采用电机芯片ULN2003AN 来驱动，主要靠程序[2]来实现，部分程序如 基于单片机的空调风扇控制系统 夏泽彬 张广平 谢永红 华南理工大学广州学院电子信息工程系， 广州 510800 摘 要 简单介绍了在无线遥控的基础上，通过 89C52单片机[1]来控制交流电机的转速从而控 制空调的风扇，通过步进电机来回运转72度 从而实现风向的控制。并且采用过零检测技 术，使可控硅输出完整的正弦波电压，避免了 电网电压的干扰，增加了系统的稳定性。 关键词 单片机；交流电机；步进电机；过零检测 Abstract On the base of wireless remote controller，air- conditioning fan control system is introduced。It is using 89C52 to control the speed of AC motor as to control the fan speed, through stepper motor running back and forth 72 degrees to control the wind。 And using the zero-crossing detection technology， make a complete sine wave output voltage thyristor to avoid the interference voltage, increasing the stability of the system. Key words SCM; Ac motor; Stepper motor; zero-crossing detection 下 ： / ****************************************** 函 数 名：void pos_z() 调用函数：delay_ms(); 功能描述：步进电机正转 *****************************************/ void pos_z() { P0=0xfd;//P0口赋值为1111_1101 delay_ms(5);//大概延时5ms P0=0xfb; //P0口赋值为1111_1011 delay_ms(5); //大概延时5ms P0=0xf7; //P0口赋值为1111_0111 delay_ms(5); //大概延时5ms P0=0xef; //P0口赋值为1110_1111 delay_ms(5); //大概延时5ms } 4 作品调试 系统的调试过程主要分模块调试和系统 DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.063 下转第110页 图1 系统流程框图 图2 电源模块电路 图3 交流电机模块 图4 步进电机模块 图5 系统实物图 -110- 中国科技信息2011年第16期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2011 制 造 Manufacturing 相对位移点上，也可能出现倾动异常现象。 3 故障排除措施 倾动异常声音的排除主要是消除倾动 的不合理间隙，把各受力点的位置调整到 最佳位置，以保证设备的正常运行。 3.1支撑螺栓的预紧：为保证球体与球座 之间相对位移，并且考虑到在各部分受热膨胀 量，在安装时只靠人工将图1中的螺母锁紧而 不需要外力，并且根据图纸安装要求加入足量 的蝶形垫片后将螺母用止动挡块固定，同时球 面之间加入二硫化钼润滑，消除相对位移使得 较大摩擦力，在运行一个月后打开防护罩，将 炉体倒立，支撑螺栓不受轴向力的情况下检查 球面之间是否存在间隙，是否有研磨明显现 象，从而调整螺母的预紧力，保证下一个检查 周期各球面间的完好。 3.2在安装时按照图纸要求调整限位块装 置的间隙，当炉体倾动支撑螺栓偏移中心3° 时，限位块的调整垫块就能够与炉壳上的支架 接触，如其间隙大于图纸要求距离（一般3～ 5mm），并且各限位块不能同时接触，易能够 在倾动中发生异常声音。这就是要求调整限位 块之间距离以达到图纸要求；将炉体垂直，测 量炉壳支架两侧与限位块间隙时要做到：（1）、 支架两侧间隙之和是否相同。（2）、所得距离 是否在允许范围之内，根据测量结果来调 整。 3.3倾动时支撑螺栓中心偏移角大于6°， 即球座与螺栓接触产生对螺栓的剪切力，这时 只需要更换调整垫块即可。限位块装置中调整 垫块是用M16的螺栓固定在限位块上的，长 期挤压，温度变化等原因容易导致螺栓松动以 致脱落，调整垫块也随之脱落，在冶炼过程中 环境温度高，又伴随溢渣现象，岗位人员很难 发现调整垫块的脱落，只能根据倾动时伴随的 撞击声音现象来判断，此时应该找维修人员及 时处理，以免支撑螺栓在重负荷剪切力的作用 下导致断裂发生事故。调整垫块不宜采用螺栓 固定，根据集团公司炼钢厂第一炼钢车间经 验，在2006年11月份检修时直接将调整垫块 焊在限位块上，之后再未有脱落现象发生。 3.4控制限位块装置的各种手段，只能起 到减缓或减轻的作用，达不到完全绝对的控 制，因为炉壳在高温环境下，发生蠕变，特别 在炉役后期，蠕变变形速度会随炉壳温度上升 而急剧上升，球铰支承倾角过大的可能性依然 存在。在消除球铰支承倾角过大的可能性，可 以在安装球铰支承时，球铰与托圈相对位置不 变，在球铰发生变化的反方向上预留角度，保 证球铰的角度变化范围，球面座与支撑螺栓之 间就不会直接进行力的作用，从而减小支柱螺 栓的受力；同时加大支承螺栓的圆弧倒角来 消除螺栓本身制作过程中的应力集中，达到 防止支柱螺栓断裂的目的。 3.5及时清理冶炼过程中溢出的钢渣，保 持托圈限位块装置两侧、托圈耳轴各处无硬性 物体挤住，避免各球面之间、限位块与支架之 间、托圈耳轴的相对运动。 4 结论 设备运行中出现磨损、消耗是不可避 免的，因转炉生产环境恶劣，不可预测的 工艺操作、执行故障时有发生，这就需要 岗位操作人员及设备维修者精心点检维 护，及时发现问题、处理问题，避免较大 恶性事故发生。 参考文献 [1]机械设计手册（新版）.机械工业出版 社.2004.8 [2]最新冶金机械安装与检修技术手册.中国 知识出版社.2008.5 [3]设备管理与维护工作手册.湖南科学技术 出版社.1991.7 上接第100页 总调。其中模块调试在各模块的设计过程中 完成，基本上按照“设计—调试—修改”这 样的过程反复进行直到能达到设计要求。 调试的难点在于系统总调过程中，各模 块程序的结合需要考虑时间上的先后顺序。 经过测试，本系统可以工作在快档、中档 以及慢档的风速状态下，可实现风向的来回摆 动，关机回位等功能。 5 结束 基于单片机的空调风扇控制系统的实 现方法有很多，本系统主要特点是： 1）适用性强，用户只需通过遥控器的 相关按键可实现风速的改变和风向的定 位。 2）系统成本低廉，由于处理器采用了 价格低廉的89C52单片机以及电路经过优 化后，已将本系统的成本降至最低。 本系统在当今提倡人性化设计和健康 产品的环境下应该会具有非常好的市场前 景。 参考文献 [1]张毅刚. 单片机原理及应用[M].高等 教育出版社.2003版 [2]戴仙金. 51单片机及其C语言程序开 发实例[M].北京：清华大学出版社.2008 版 [3]李华德.交流调速控制系统[M].哈尔 滨：哈尔滨工业大学出版社. 2 0 0 1版 图3 上接第108页 参考文献 [1]施维新.汽轮发电机组振动及事故[M].北 京:水利电力出版社.1999 [2]陆颂元.汽轮发电机组振动[M].北京：中 国电力出版社.2004 [3]王再田,赵学宾,等.135MW机组轴承振动偏 大的处理经验[J].电力建设.2002,23(12):20- 28 [4]寇胜利.汽轮发电机组振动及现场平衡[M]. 北京:中国电力出版社.2007 作者简介 1、朱小红（1970 -）男， 河南南阳人， 生产技术部主任，长期从事发电设备管 理工作。 2、姚杰新(1964 -)，男， 河南南阳人， 高级工程师，长期从事发电设备管理工 作