一種音控窗式自然風風扇的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種音控窗式自然風風扇，包括風扇、空氣加濕器、底座、支撐桿、折葉擺動機構、折疊機構和控制單元；折葉擺動機構包括外殼、折葉、旋轉軸和齒輪，旋轉軸與折葉固定連接，旋轉軸的兩端分別穿過外殼的兩個相對的側壁上的圓孔，各旋轉軸的同一端均套有齒輪；水平方向上相鄰的兩個外殼之間設有折疊機構；空氣加濕器安放在底座內，空氣加濕器上方安裝支撐桿，與布置在正中位置的風扇的外殼連接；控制單元包括電源模塊、音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機。采用多個小型電風扇排列，產生平行風，同時利用折葉擺動控制風量及風向形成窗式自然風；折葉擺動幅度根據(jù)音樂節(jié)奏的強弱來控制，給人帶來自然風的感覺。
【專利說明】—種音控窗式自然風風扇
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于機電一體化【技術領域】,具體是一種音控窗式自然風風扇。
【背景技術】
[0002]目前市場上的風扇主要由風扇電動機、風扇扇葉、前后網罩、連接頭及擺動機構、底座及開關控制機械等構成。通過開關控制風扇電動機的旋轉來帶動風扇扇葉的運動達到送風的效果。同時風扇扇葉可以通過擺動機構實現(xiàn)一定范圍內的擺動送風，或者通過旋轉方向葉改變送風方向。
[0003]市場上也已經有帶加濕器的落地風扇，它由底座、支撐座、風扇頭和加濕器組成，底座與支撐座為可拆卸連接；所述加濕器包括底殼、霧化頭、水箱、噴嘴和加濕風扇；支撐座由前半殼和后半殼組成，后半殼由下半殼和上半殼組成，前半殼與下半殼組成存儲腔、上端構成支座；加濕器在底座上，一導管將設置在風扇頭上的噴嘴與加濕器連通。在家電中有兩頭的與加濕器配合的組合電風扇，但是它們都沒有實現(xiàn)每個風扇的折葉多角度的擺動或移動，以擴大人體感受到的迎風面。
[0004]現(xiàn)有的電風扇有以下不足:1.現(xiàn)有的風扇都是單頭或兩頭的形式，不能形成窗式的迎風面；2.現(xiàn)有的風扇吹出的風一般是風柱或風柱的扇形掃略形式的，沒有折葉的不同角度擺動或移動，不能擴大迎風面；3.—定檔位下風量大小是固定的，不能實現(xiàn)風量大小隨音樂節(jié)拍的變化，沒有自然風的感覺，長期接受這樣的風不利于人體健康。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種音控窗式自然風風扇。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
一種音控窗式自然風風扇，包括風扇、空氣加濕器、底座、支撐桿、折葉擺動機構、折疊機構和控制單元；
所述風扇有廣50個,且各個風扇均勻布置；
所述折葉擺動機構包括外殼、折葉、旋轉軸和齒輪，折葉、旋轉軸、齒輪安裝在外殼內，外殼安裝在風扇外部，旋轉軸與折葉固定連接，外殼側壁開有若干圓孔，旋轉軸的兩端分別穿過外殼的兩個相對的側壁上的圓孔，各旋轉軸的同一端均套有齒輪，齒輪位于折葉與外殼側壁之間，且各齒輪以哨合的方式固定安裝在外殼側壁上；
水平方向上相鄰的兩個外殼之間設有使兩側風扇折疊到中間風扇位置的折疊機構；所述底座為中空的盒狀結構，空氣加濕器安放在底座內，空氣加濕器上方安裝有用于輸送水汽的中空的支撐桿，支撐桿穿過底座的上壁，且與布置在正中位置的風扇的外殼固定連接；
所述的控制單元包括電源模塊、音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機；其中電源模塊分別給音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機供電，音頻轉換模塊的輸出端連接AD轉換模塊的輸入端，AD轉換模塊的輸出端連接單片機的輸入端，單片機的輸出端連接直流電機驅動電路的輸入端，直流電機驅動電路的輸出端連接直流電機的輸入端，直流電機的輸出軸連接齒輪。
[0007]所述風扇矩陣狀或輻射狀均勻布置。
[0008]所述風扇矩陣狀均勻布置時的折疊機構，包括第一伸縮桿、第二伸縮桿和鉸鏈，第一伸縮桿的一端通過固定塊連接到布置在正中位置的風扇的外殼的側壁，第一伸縮桿的另一端與第二伸縮桿的一端通過鉸鏈連接，第二伸縮桿的另一端通過固定塊連接到布置兩側位置的風扇的外殼的側壁。
[0009]所述風扇輻射狀均勻布置時的折疊機構，包括第三伸縮桿、小錐齒輪和大錐齒輪，第三伸縮桿的一端安裝小錐齒輪，第三伸縮桿的另一端與風扇固定連接，第三伸縮桿及相應的小錐齒輪分層安裝，且每層安裝一個與該層的各個小錐齒輪嚙合的大錐齒輪，大錐齒輪套在直流電機輸出軸上。
[0010]所述的音控窗式自然風風扇的控制方法，包括以下步驟:
步驟1:將音頻信號通過音樂播放器輸出到音頻轉換模塊；
步驟2:各風扇開始運動，同時音頻文件經過AD轉換模塊輸出至單片機；
步驟3:單片機對接收到的電壓信號進行濾波、去噪處理，并產生控制直流電機正轉和反轉的信號，直流電機正轉帶動旋轉軸的順時針轉動，直流電機反轉帶動旋轉軸逆時針轉動；
步驟4:步驟4:單片機根據(jù)音頻文件的強度和頻率產生不同的控制電壓輸出信號傳輸至直流電機驅動電路，驅動直流電機按音樂頻率的變化運動，從而使折葉按照音樂頻率多角度的擺動，以擴大人體感受到的迎風面，達到風量具有自然風韻律的特征；
步驟5:通過空氣加濕器向各個風扇前端輸送水汽；
步驟6:當風扇停止運轉時，水平方向上相鄰的兩側風扇通過折疊機構折疊到中間風扇位置。
[0011]有益效果:
采用多個小型電風扇排列，產生平行風，同時利用折葉擺動或移動控制風量及風向形成窗式自然風；折葉擺動的幅度可以根據(jù)音樂節(jié)奏的強弱來控制，可以避免人處于單一風量下產生的不適，又可以給人帶來一種自然風的感覺；采用空氣加濕器，不僅可以凈化空氣，而且可以通過水分的蒸發(fā)來降低溫度；具有折疊機構，使用時打開，不用時折疊，方便運輸；價格合理，面向市場。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的實施例1的音控窗式自然風風扇結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的實施例1的折葉擺動機構結構示意圖；
圖3是本發(fā)明的實施例1的折疊機構結構示意圖；
圖4是本發(fā)明的實施例1的控制單元結構框圖；
圖5是本發(fā)明的實施例1的音控窗式自然風風扇的控制方法流程圖；
圖6是本發(fā)明的實施例2的音控窗式自然風風扇結構示意圖；
圖7是本發(fā)明的實施例2的未安裝折葉擺動機構的音控窗式自然風風扇結構示意圖； 圖8是本發(fā)明的實施例2的折疊機構結構示意圖； 圖9是本發(fā)明的實施例的微型音控窗式自然風風扇結構示意圖；
圖10是本發(fā)明的實施例的小型音控窗式自然風風扇結構示意圖；
圖11是本發(fā)明的實施例的微型/小型音控窗式自然風風扇的正面折葉示意圖；
其中，1-底座，2-空氣加濕器，3-支撐桿，4-控制單元，5-折葉，6-折疊機構，7-外殼，8-風扇，9-齒輪，10-折葉，11-旋轉軸，12-圓孔，13-第一伸縮桿，14-鉸鏈，15-固定塊，16-第二伸縮桿，17-第三伸縮桿，18-小錐齒輪，19-大錐齒輪，20-直流電機，21-直流電機輸出軸。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0014]實施例1
如圖1所示，一種音控窗式自然風風扇，包括風扇8、空氣加濕器2、底座1、支撐桿3、折葉擺動機構、折疊機構6和控制單元4 ；
本實施例中，風扇共有9個，呈3 X 3排列，各個風扇8矩陣狀均勻布置；中間一列為固定風扇，左右兩列可以折疊以便運輸和存放；
如圖2所示，折葉擺動機構包括外殼7、折葉5、旋轉軸11和齒輪9，折葉10、旋轉軸11、齒輪9安裝在外殼7內，外殼7為長方體中空結構，外殼7安裝在風扇8外部，旋轉軸11與折葉10固定連接，外殼7側壁開有若干圓孔12，旋轉軸11的兩端分別穿過外殼7的兩個相對的側壁上的圓孔12，各旋轉軸11的同一端均套有齒輪9，齒輪9位于折葉5與外殼7側壁之間，且各齒輪9以嚙合的方式固定安裝在外殼7側壁上，折葉10通過齒輪9實現(xiàn)上下左右擺動，相鄰兩個齒輪9采用外嚙合方式，這樣相鄰的折葉5就可以朝著不同的方向旋轉擺動。
[0015]底座I為中空的盒狀結構，空氣加濕器2安放在底座I內，空氣加濕器2上方安裝有兩個用于輸送水汽的中空的支撐桿3，支撐桿3穿過底座I的上壁，且與布置在正中位置的風扇8的外殼7固定連接?？諝饧訚衿?產生的水汽沿著支撐桿3內部輸送到風扇8前方，一部分水汽冷凝后通過支撐桿3又回流到空氣加濕器2中。
[0016]水平方向上相鄰的兩個外殼7之間設有使兩側風扇折疊到中間風扇位置的折疊機構6 ；
如圖3所不,折疊機構6包括第一伸縮桿14、第二伸縮桿17和鉸鏈15,第一伸縮桿14的一端通過固定塊16連接到布置在正中位置的風扇的外殼7的側壁，第一伸縮桿14的另一端與第二伸縮桿17的一端通過鉸鏈15連接，第二伸縮桿17的另一端通過另一固定塊連接到布置兩側位置的風扇8的外殼7的側壁。折疊機構6分別位于中間固定風扇的兩側，可以進行180°折疊。兩側的風扇8通過折疊機構6與中間固定的風扇8連接在一起，當風扇8需要折疊時，可分別將與每個風扇8相連的兩個鉸鏈15旋轉90度，將兩側的風扇8折疊到與中間固定風扇對應的位置，這樣可以大大節(jié)省存儲的空間。
[0017]如圖4所示，控制單元包括電源模塊、音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機；其中電源模塊分別給音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機供電，音頻轉換模塊的輸出端連接AD轉換模塊的輸入端，AD轉換模塊的輸出端連接單片機的輸入端，單片機的輸出端連接直流電機驅動電路的輸入端，直流電機驅動電路的輸出端連接直流電機的輸入端，直流電機的輸出軸連接齒輪。本實施例中的直流電機共有9個，每一個直流電機控制相應的一個風扇外部的折葉擺動機構。
[0018]音頻轉換模塊設置有連接MP3的接口，將音頻與控制單元相連接，控制單元的輸出通過直流電機驅動電路來驅動直流電機。
[0019]電源模塊為控制單元內的所有組件供電，其中為音頻轉換模塊提供12VAC和15VAC的電壓，為直流電機驅動電路提供12V的直流電壓和5V的直流電壓，為單片機提供5V的直流電壓。單片機根據(jù)采集到的控制信號輸出直流電機的控制信號。
[0020]音頻轉換模塊的型號為AUD102.0，AD轉換模塊的型號為ADC0809，單片機的型號為89S51 (或者89C51、89S52);電源模塊的交流電源端12VAC和15VAC分別連接AUD102.0的交流電源端12VAC和15VAC，電源模塊的直流電源端0-5VDC連接ADC0809的直流電源端VIN+ ;直流電機驅動電路中主要采用L298N驅動芯片，它可承受12V2A的電源，可同時驅動兩個直流電機工作。
[0021]音頻轉換模塊將輸入的音頻電壓轉換成(T5V直流電壓，單片機利用AD轉換模塊將模擬電壓信號轉換成數(shù)字信號。在單片機內部，根據(jù)采集信號的大小分成相應的階段來調節(jié)輸出方波的占空比，再將此不同占空比的方波輸入到直流電機驅動模塊的內部，以與音頻電壓相對應的轉速運轉，從而實現(xiàn)音頻控制折葉運動的功能。由于多頭的風扇布置成窗式的形式，配合每個風扇處的折葉運動，就可以實現(xiàn)吹出的風為窗式的自然風。
[0022]該音控窗式自然風風扇的控制方法，如圖5所示，包括以下步驟:
步驟1:將音頻信號通過音樂播放器輸出到音頻轉換模塊；
步驟2:各風扇開始運動，同時音頻文件經過AD轉換模塊輸出至單片機；
步驟3:單片機對接收到的電壓信號進行濾波、去噪處理，并產生控制直流電機正轉和反轉的信號，直流電機正轉帶動旋轉軸的順時針轉動，直流電機反轉帶動旋轉軸逆時針轉動；
步驟4:步驟4:單片機根據(jù)音頻文件的強度和頻率產生不同的控制電壓輸出信號傳輸至直流電機驅動電路，驅動直流電機按音樂頻率的變化運動，從而使折葉按照音樂頻率多角度的擺動，以擴大人體感受到的迎風面，達到風量具有自然風韻律的特征；
步驟5:通過空氣加濕器向各個風扇前端輸送水汽；
步驟6:當風扇停止運轉時，水平方向上相鄰的兩側風扇通過折疊機構折疊到中間風扇位置。
[0023]實施例2
本實施例的音控窗式自然風風扇結構如圖6所不,包括風扇、空氣加濕器2、底座1、支撐桿3、折葉擺動機構、折疊機構6和控制單元；
該音控窗式自然風風扇未安裝折葉擺動機構時的結構如圖7所示，風扇8共有7個，呈輻射狀均勻布置，中間一個為固定風扇，其周圍風扇可以折疊以便運輸和存放；
本實施例的折葉擺動機構與實施例1的結構原理相同，如圖3所示,折葉擺動機構包括外殼7、折葉5、旋轉軸11和齒輪9，折葉5、旋轉軸11、齒輪9安裝在外殼7內，本實施例的外殼7為圓柱形中空結構，外殼7安裝在風扇8外部，旋轉軸11與折葉10固定連接，外殼7側壁開有若干圓孔12，旋轉軸11的兩端分別穿過外殼7的兩個相對的側壁上的圓孔12，各旋轉軸11的同一端均套有齒輪9，齒輪9位于折葉5與外殼7側壁之間，且各齒輪9以嚙合的方式固定安裝在外殼7側壁上，折葉10通過齒輪9實現(xiàn)上下左右擺動，相鄰兩個齒輪9采用外嚙合方式，這樣相鄰的折葉5就可以朝著不同的方向旋轉擺動。
[0024]如圖6或圖7所示，底座I為中空的盒狀結構，空氣加濕器2安放在底座I內，空氣加濕器2上方安裝有一個用于輸送水汽的中空的支撐桿3,支撐桿3穿過底座I的上壁，且與布置在正中位置的風扇8的外殼7固定連接?？諝饧訚衿?產生的水汽沿著支撐桿3內部輸送到風扇8前方，一部分水汽冷凝后通過支撐桿3又回流到空氣加濕器2中。
[0025]本實施例的控制單元與實施例1相同，如圖4所示，控制單元包括電源模塊、音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機；其中電源模塊分別給音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機供電，音頻轉換模塊的輸出端連接AD轉換模塊的輸入端，AD轉換模塊的輸出端連接單片機的輸入端，單片機的輸出端連接直流電機驅動電路的輸入端，直流電機驅動電路的輸出端連接直流電機的輸入端，直流電機的輸出軸連接齒輪。本實施例中的直流電機20只有I個，直流電機輸出軸同時控制各個風扇的折疊機構。
[0026]水平方向上相鄰的兩個外殼7之間設有使兩側風扇折疊到中間風扇位置的折疊機構6 ；
如圖8所示，折疊機構6包括第三伸縮桿17、小錐齒輪18和大錐齒輪19，第三伸縮桿17的一端安裝小錐齒輪18,第三伸縮桿17的另一端與風扇8固定連接，由于風扇8福射狀的均勻布置，需要將風扇8所連接的第三伸縮桿17及相應的小錐齒輪18分層安裝，且每層安裝一個與該層的各個小錐齒輪18嚙合的大錐齒輪19，每一層的小錐齒輪18繞著大錐齒輪19滾動，大錐齒輪19套在直流電機輸出軸21上。
[0027]通過第三伸縮桿17帶動其端部的風扇8旋轉運動；當風扇需要折疊時，可以通過將與第三伸縮桿17相連的小錐齒輪18錐齒輪沿著與其嚙合的大錐齒輪19旋轉，使風扇折疊到與中間固定風扇對應的位置，然后再通過可以伸縮的第三伸縮桿17的長度調節(jié)，將風扇折疊到合適的位置，從而使折疊后的風扇形成柱狀的形式，這樣可以大大節(jié)省存儲的空間。
[0028]音頻轉換模塊設置有連接MP3的接口，將音頻與控制單元相連接，控制單元的輸出通過直流電機驅動電路來驅動直流電機。
[0029]電源模塊為控制單元內的所有組件供電，其中為音頻轉換模塊提供12VAC和15VAC的電壓，為直流電機驅動電路提供12V的直流電壓和5V的直流電壓，為單片機提供5V的直流電壓。單片機根據(jù)采集到的控制信號輸出直流電機的控制信號。
[0030]音頻轉換模塊的型號為AUD102.0，AD轉換模塊的型號為ADC0809，單片機的型號為89C51 ;電源模塊的交流電源端12VAC和15VAC分別連接AUD102.0的交流電源端12VAC和15VAC，電源模塊的直流電源端0-5VDC連接ADC0809的直流電源端VIN+ ;直流電機驅動電路中主要采用L298N驅動芯片，它可承受12V2A的電源，可同時驅動兩個直流電機工作。
[0031]音頻轉換模塊將輸入的音頻電壓轉換成(T5V直流電壓，單片機利用AD轉換模塊將模擬電壓信號轉換成數(shù)字信號。在單片機內部，根據(jù)采集信號的大小分成相應的階段來調節(jié)輸出方波的占空比，再將此不同占空比的方波輸入到直流電機驅動模塊的內部，以與音頻電壓相對應的轉速運轉，從而實現(xiàn)音頻控制折葉運動的功能。由于多頭的風扇布置成窗式的形式，配合每個風扇處的折葉運動，就可以實現(xiàn)吹出的風為窗式的自然風。[0032]該音控窗式自然風風扇的控制方法與實施例1相同。
[0033]在實際應用中，本發(fā)明的音控窗式自然風風扇可以制成無折疊機構的微型音控窗式自然風風扇或小型音控窗式自然風風扇。如圖9或圖10所示，包括風扇8、空氣加濕器
2、底座1、支撐桿3、折葉擺動機構和控制單元4，與實施例1和實施例2的不同在于，沒有折疊機構。如圖8所不的微型音控窗式自然風風扇中,風扇8只有一個,可以依據(jù)用戶的需求自由旋轉到一定角度。如圖9所示的小型音控窗式自然風風扇中，風扇8有三個，它們的折葉擺動機構如圖11所示。
【權利要求】
1.一種音控窗式自然風風扇，其特征在于:包括風扇、空氣加濕器、底座、支撐桿、折葉擺動機構、折疊機構和控制單元； 所述風扇有廣50個,且各個風扇均勻布置； 所述折葉擺動機構包括外殼、折葉、旋轉軸和齒輪，折葉、旋轉軸、齒輪安裝在外殼內，外殼安裝在風扇外部，旋轉軸與折葉固定連接，外殼側壁開有若干圓孔，旋轉軸的兩端分別穿過外殼的兩個相對的側壁上的圓孔，各旋轉軸的同一端均套有齒輪，齒輪位于折葉與外殼側壁之間，且各齒輪以哨合的方式固定安裝在外殼側壁上； 水平方向上相鄰的兩個外殼之間設有使兩側風扇折疊到中間風扇位置的折疊機構； 所述底座為中空的盒狀結構，空氣加濕器安放在底座內，空氣加濕器上方安裝有用于輸送水汽的中空的支撐桿，支撐桿穿過底座的上壁，且與布置在正中位置的風扇的外殼固定連接； 所述的控制單元包括電源模塊、音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機；其中電源模塊分別給音頻轉換模塊、AD轉換模塊、單片機、直流電機驅動電路和直流電機供電，音頻轉換模塊的輸出端連接AD轉換模塊的輸入端，AD轉換模塊的輸出端連接單片機的輸入端，單片機的輸出端連接直流電機驅動電路的輸入端，直流電機驅動電路的輸出端連接直流電機的輸入端，直流電機的輸出軸連接齒輪。
2.根據(jù)權利要求1所述的音控窗式自然風風扇，其特征在于:所述風扇矩陣狀或輻射狀均勻布置。
3.根據(jù)權利要求2所述的音控窗式自然風風扇，其特征在于:所述風扇矩陣狀均勻布置時的折疊機構，包括第一伸縮桿、第二伸縮桿和鉸鏈，第一伸縮桿的一端通過固定塊連接到布置在正中位置的風扇的外殼的側壁，第一伸縮桿的另一端與第二伸縮桿的一端通過鉸鏈連接，第二伸縮桿的另一端通過固定塊連接到布置兩側位置的風扇的外殼的側壁。
4.根據(jù)權利要求2所述的音控窗式自然風風扇，其特征在于:所述風扇輻射狀均勻布置時的折疊機構，包括第三伸縮桿、小錐齒輪和大錐齒輪，第三伸縮桿的一端安裝小錐齒輪，第三伸縮桿的另一端與風扇固定連接，第三伸縮桿及相應的小錐齒輪分層安裝，且每層安裝一個與該層的各個小錐齒輪嚙合的大錐齒輪，大錐齒輪套在直流電機輸出軸上。
5.權利要求1所述的音控窗式自然風風扇的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:將音頻信號輸出到音頻轉換模塊； 步驟2:各風扇開始運動，同時音頻文件經過AD轉換模塊輸出至單片機； 步驟3:單片機對接收到的電壓信號進行濾波、去噪處理，并產生控制直流電機正轉和反轉的信號，直流電機正轉帶動旋轉軸的順時針轉動，直流電機反轉帶動旋轉軸逆時針轉動； 步驟4:單片機根據(jù)音頻文件的強度和頻率產生不同的控制電壓輸出信號傳輸至直流電機驅動電路，驅動直流電機按音樂頻率的變化運動，從而使折葉按照音樂頻率多角度的擺動，以擴大人體感受到的迎風面，達到風量具有自然風韻律的特征； 步驟5:通過空氣加濕器向各個風扇前端輸送水汽； 步驟6:當風扇停止運轉時，水平方向上相鄰的兩側風扇通過折疊機構折疊到中間風扇位置。
【文檔編號】F24F6/12GK103821744SQ201410073833
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】林文強, 杜荔, 喻先勇, 武志花, 馮戰(zhàn)巨 申請人:東北大學