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散热风扇通常分为以下三类： ①轴流式：气流出口方向与轴心方向相同。 ②离心式：利用离心力作用将气流沿着叶片向外甩出。 ③混流式：拥有以上两种气流方式。 以上是比较常见的家用电风扇的电路图，从中我们也不难看出它的一些原理，但是现在电风扇产品越来越多，其电路图也越来越复杂，但是还是万变不离其中。 电风扇工作原理 电风扇中的电流是交流电，主要的工作原理就是通电线圈在磁场中受力而转动。电能转化为机械能，转动风叶，同时由于线圈电阻，会产生一些热能，所以一般电风扇使用过久表面会热。电风扇的原理比较简单，一般在初中的物理课程上都会学到。 复杂点的电风扇工作原理 1、IC2 BA5302是遥控接收电路，接收红外光信号，并将红外光信号变成电信号进行放大、滤波、整形，变成控制信号送到IC1控制芯片的①脚。IC1收到遥控信号后经内部程序识别，对电动机输出控制信号。 2、风扇电动机的公共端接到交流220V的火线端（L），高速、中速和低速控制端由三个双向晶闸管VS1、VS2、VS3进行控制，速度控制触发信号分别由IC1 13、14、15脚输出，并分别控制晶闸管的触发端。 3、此外，在风扇中还设有水平摆头电动机和垂直摇头电动机，这两个电动机也分别由晶闸管VS4、VS5控制，图中地端为交流220V的零线。IC1 12脚输出能触发脉冲，触发VS4的栅极，VS4则导通，M2旋转。IC1 11脚输出触发脉冲，则VS5导通，M3旋转。 4、IC1控制芯片的18、19脚外接晶体，为芯片提供时钟信号。IC1 17脚外接蜂鸣器HA，当收到控制信号或进行功能转换时会发出声响提醒用户。IC1芯片再进行控制时，发光二极管显示器显示相应的LED，在风扇主体上也设有人工指令键，可以直接操作该过程使之进行工作。 5、在交流220V输入电路中设有分压限流电路、整流电路和稳压电路。R1～R4为4个100Ω的并联电路用以限流和分压，R6、C1电路用以对冲击电压进行限制，VD1、VD2为整流电路，整流后由C2进行滤波，然后经R7、R8、VD3进行稳压输出－5V电压为IC1芯片电路供电交流输入零线接地。注意电路板上设有与交流输入隔离，有可能带高压，检测时需要注意，最好使用220V隔离变压器。 转页扇的工作原理 1、交流220V电源输入后，火线端（L）经由电源开关S1、熔断器和降压电路R1、C1后，由VD1进行整流，再由C2滤波、VD2稳压、C3滤波输出＋3V电压，交流输入零线（N）端接地。 2、IC BA3105是主控芯片，⑦脚为电源供电端，④、⑤脚外接晶体形成32. 768kHz的晶振信号，作为芯片的时钟信号。 3、IC芯片的⑧～12脚外接操作按键电路和功能显示发光二极管，S2～S6为人工操作键，按某一键时，按键引脚经10kΩ电阻器接地，这些键分别表示相应的操作功能，当按动某一键时，芯片相应引脚变为低电平，在芯片内经引脚功能的识别后，会使相应的引脚输出控制信号。 4、VS1、VS2、VS3三个晶闸管相当于三个速度控制开关。VS1导通时低速绕组供电，SV2导通时中速绕组供电，VS3导通时则为高速绕组供电，以此可以控制电动机转速。 5、VS4接在转页电动机的供电电路中，如果IC芯片②脚输出触发信号使VS4导通，则转页电动机旋转。 6、控制芯片的操作和显示共用一套电路，例如操作风速按键使风扇处于强风（高速）状态时，操作后IC的11脚保持高电平，13脚为低电平，则强风指示灯点亮。 原理 风扇的工作原理是按能量转化来实现的，即：电能→电磁能→机械能→动能。其电路原理一般分为多种形式，采用的电路不同，风扇的性能就会有差异。 转 速 转速指风扇旋转的速度，通常以1分钟内转动的圈数来衡量，即：rpm。转速与机电绕线匝数、线径、扇叶叶轮外径与底径，叶片形状及所用轴承等因素有关，转速增大，风量相应增大。 转速值的大小，在一定程度上代表了风量的大小，在条件一定时，转速越大，则噪音及振动会相应加大，因此，在风量满足散热要求的情况下，应尽量使用低转速风扇。一般转速大小(以DC轴流风扇为例)：2510风扇7000～12000rpm；3010风扇5000～9000rpm；4010风扇5000～7000rpm；5010风扇3500～5000rpm；6025风扇2600～4500rpm；7025风扇2400～3600rpm；8025风扇2000～3500rpm；9225风扇1600～3100rpm；12025风扇1500～2500rpm；12038风扇2000～3200rpm。 风扇转速可在启动电脑时通过BIOS测试，或通过其他主板自带的监控软件测试；也可以通过转速测试仪测试。注意：前两种方式必须是支持测速功能的风扇才能测出。 风量与风压 风量与风压的测试方法有两种，一是用风洞仪测试，另一种是用双箱法测。但对于一般用户而言，没有这样的设备。只能根据厂家提供的数据作为参考，最终要看降温效果。 风量 风量是指风扇通风面积平面速度之积。通风面积是出口面积减去涡舌处的投影面积。平面速度是气流通过整个平面的气体运动速度，单位是m3/s 。平面速度一定时,扇叶叶轮外径越大，通风面积越大，风量则越大。平面速度由转子的转速和风压决定。通风面积一定时，平面速度越大，风量越大。风量越大，空气吸热量则越大，空气流动转移时能够带周能带走更多的热量，扇热效果越明显。 风压 为进行正常通风，需要克服风扇通风行程内的阻力，风扇必须产生克服送风阻力的压力，测量到的压力的变化值称为静压，即最大静压与大气压的差压。它是气体对平行于物体表面作用的压力，静压是通过垂直于其表面的孔测量出来的。把气体流动中所需要动能转化为压力形式称为动压。 为实现送风的目的，需要有静压和动压。全压为静压与动压的代数和，全压是指由风扇所给定的的全压增加量，即风扇的出口和进口之间的全压之差。在实际应用中，标称的最大风量值并不是实际扇热片得到的送风量，风量大，并不代表通风能力强。因空气流动时，气流在其流动路径会遇上扇热稽片或元件的阻扰，其阻抗会限制空气自由流通。即风量增大时，风压会减小。因此必须有一个最佳操作工作点，即风扇性能曲线与风阻曲线的交点。在工作点，风扇特性曲线之斜率为最小，而系统特性曲线之变化率为最低。注意此时的风扇静态效率(风量×风压÷耗电)为最佳。 当然有时为了能减少系统阻抗，甚至选用尺寸较小的风扇，也可以获得相同的风量。 风扇的轴承系统 风扇的轴承系统一般建议最好选用滚珠轴承，因为扇热风扇的寿命通常取决于其轴承的可靠性，滚珠轴承系统已被证实具有高效率与低生热的特点。滚珠轴承属滚动摩擦，由金属珠滚动，接触面小，摩擦系数小；而含油轴承为滑动摩擦，接触面大，长期使用后，油会挥发，轴承容易磨损，摩擦系数大，后期噪音较大，寿命短。品质好的风扇除了通风量大、风压高以外，可靠性也是非常重要的，风扇使用的轴承形式在此显得非常重要。高速风扇一律使用滚珠轴承(Ball bearing)而低速风扇则使用成本低廉的含油轴承(Sleeve bearing)。含油轴承风扇只用一个轴承；而滚珠轴承风扇都需要两个轴承，单滚珠轴承，是“1 Ball 1 Sleeve”，依然带有含油轴承的成分。比单滚珠更高级的是双滚珠轴承，即Two Balls。含油轴承寿命一般为10000小时，单滚珠轴承为30000小时，双滚珠轴承为50000小时以上(环境温度均设定在25℃以下时)。风扇使用的含油轴承由铜基粉末烧结而成，使用含油轴承需加润滑油以减少滑动摩数,润滑油由锂基润滑脂加特制机油调制而成。随着长时间的运转，轴承内的机油会挥发而变干，摩擦系数增大，风扇运转受影响，可能出现异音，转速偏慢甚至不转现象。而滚珠轴承由滚动摩擦取代了滑动摩擦，摩擦系数小并克服了摩擦系数容易变的缺点，因而运转稳定性强，寿命相对要长得多。 电风扇的故障判别方法主要采用故障初查法、观察法、电压检测法和电阻检测法。通过检测判断出电风扇的故障部位，对损坏部位进行维修后，排除故障。 电风扇转不动的原因 首先还是要确定一下是不是一些外部原因。诸如插头没有插好，风扇开关没有全部开启，一般的风扇还应该注意是否定时的关掉了，如果这些都没有问题的话，就可能是电风扇扇本身的原因。 电风扇本身的原因可能包括了风叶可能太久了，电机的内阻变大，导致风叶无法正常转动；风扇过热引起了电机带负载能力变差，导致无法转动；电机内部的保护装置过热短路；电风扇的启动电容容量变小；电风扇转轴轴向间隙过大也会引发电风扇问题。 电风扇转不动的修理方法 先检查一下电风扇以外的问题是不是全部都弄妥当了；然后如果是风叶不转的话就关闭电源，在风叶转动的轴上面加一些润滑油；其他的问题可能就会涉及到更换轴套、拆换电容、调整垫片、电线损坏更换电线等问题，一般不是专业的人员就要请维修师傅来看一下了，不过一般也不是好大的问题，也花不了多少钱。 1、故障初查法 初查电风扇的故障，主要通过观察电风扇的工作情况，电风扇启动后，观察电风扇的风速旋转过程，或摇头摆动情况是否良好。 2、观察法 当电风扇内部电路出现过载故障时，很有可能会引起内部的某些元器件烧坏，此时，就需要通过嗅觉、视觉等感官直接观察电风扇内的元器件或电路板，是否有烧坏的保险管、电容是否漏液等现象等。 3、电阻检测法 通过电阻检测法可以直接检测可疑器件的阻值，然后与正常情况下的阻值进行比较，大致判断元器件的好坏，或判断电风扇电路中是否存在短路和断路情况。例如，如图所示，为采用电阻检测法，检测电风扇电路板上的色环电阻，通过检测得出的阻值与色环识读的数值相比较，若测量的值相差太大，则可初步判断该电阻已经损坏，更换为新的电阻即可。 4、电压检测法 电压检测法主要是在通电状态，使用万用表检测关键点的电压，将测量的电压结果与电风扇正常情况下的数值比较，从而推断出故障部位，最终找出故障元器件，进而排除故障，如图所示。 电风扇经常出现故障的部件有，启动电容，风速电动机，调速开关，摇头开关，摇头电动机，偏心轮，连杆，风扇挡板等损坏或变形造成的。部件如下所示：
启动电容 启动电容：主要为风扇电动机提供启动信号，损坏后可能造成风扇电动机不工作的故障。 电容检测 （1）启动电容器与风扇电动机的导线相连，因此在对启动电容器进行检修时，为了确保检测的准确性，需要将启动电容器从风扇电动机拆分开。
（2）将启动电容器取下后，再移动启动电容器导线与风扇电动机导线的接头护管，如下图所示。此时，便可以看到启动电容器导线与风扇电动机导线的接头。
（3）由于在路检测启动电容器无法准确地检测启动电容器是否损坏，因此需要将启动电容器导线与风扇电动机导线的其中一连接端断开，可以借助偏口钳夹断或者使用电烙铁焊下接头的焊锡。 （4）将启动电容器与风扇电动机的导线断开后，在使用电阻器对启动电容器进行放电操作，如图所示。
检测电容器
对启动电容器放电完成后，使用万用表检测启动电容器是否损坏，根据启动电容器的电容量将万用表量程调整至R×10k挡，用万用表的黑、红表笔分别检测启动电容器的两条导线端，然后再调换表笔进行检测。 若启动电容器正常，则在使用万用表对其进行检测时，万用表会出现充放电的过程，即从电阻值很大的位置摆动到零的位置，然后再摆回到电阻值很大的位置，如图所示。而经检测后，测得启动电容器的阻值无摆动，当万用表表笔搭在电容器的两端时，指针直接指在的无穷大的位置。由此可以判断，该启动电容器已经损坏。 更换启动电容器后，重新对电风扇通电并拨动风速开关，电风扇运转良好。
偏心杆和连杆：用来连接摇头电机，损坏后则可能造成电风扇摇头不正常。
摇头开关：也属于电风扇的控制电路部分，用来控制摇头电动机，损坏后，则可能造成风扇不摇头或摇头不正常。
风扇电动机：主要用来带动风叶旋转，损坏后会造成电风扇无法工作的故障。
调速开关：是电风扇的控制电路部分，主要用来控制风扇的转速，一般分为三个档，即低中高速，损坏后可能造成电风扇不工作或不调速。
摇头电动机：主要用来实现风扇摇头功能，损坏后，可能造成摇头功能不正常。
1、电池为遥控发射器供电，控制芯片IC的③～⑦脚，外接人工操作按键，这些键是给IC输入人工操作指挥的微动开关。 2、12、13脚外接晶体用于产生455kHz的时钟信号，操作按键后，IC芯片的③～⑦脚中会有任一脚接地，控制芯片经引脚功能识别后，形成功能控制信号。 3、功能控制信号在IC内部进行编码，调制将控制信号调制到38kHz的载波上，然后由15脚输出，去驱动晶体管VT，经VT去驱动红外发光二极管（LED），红外发光二极管将控制信号以光的形式发射出去。
从上图可以看出，此电路一共可以分为三大部分，最左边的220V交流电源电路，中间的摇摆电路，最右边的风机电路。电风扇电机是单相交流电机，它的内部有两个绕组，一个叫运行绕组（也称主绕组），另一个成为启动绕组（也成为副饶组）。启动电路由分相电容组成，使主副绕组在空间上相隔90°电角度。调速电路是串联一个电抗器调速开关组成，通过调电抗大小，来改变电机的电压实现调速。弄明白这个电路图后，足以修理电风扇了。 同行水平高的可以看看下列51单片机制作 的床头风扇的机械定时器坏掉了，准备51单片机给设计了一个。程序在实验板初步调试通过，等待元件寄到就可以做板子了，只是有点浪费单片机的资源。 一,设计思路： 开始通过手动键给单片机供电。直到电源指示灯LED4亮.单片机运行，继电器2工作给单片机供电。通过按键设置继电器2的工作时间，实现系统的自动断电，通过设置继电器1的工作时间，实现风扇的间歇转动，实现节能。 1、显示部分： 通过按键，在风扇转动时间，暂停时间，和系统关闭剩余时间切换显示。数码显示两位，为“分”走时，其中系统关闭剩余时间为“小时”走时，LED为红，黄，蓝，分别点亮对应的风扇转动,暂停,和系统关闭剩余时间的状态。 2. 按键部分： l K1为时间调整移位键,按下此键,数码闪烁,同时对应的灯闪烁。在风扇转动时间，暂停时间，和系统之间切换 l K2为加一和状态切换显示键，当有K1按下，为时间加1。否则，在在风扇转动时间，暂停时间，和系统之间切换显示。 l K3为减1和备用键，当有K1按下，为时间加1，否则无效。 3. 继电器部分： l 继电器1控制风扇的电源线，实现风扇的转动和暂时。 l 继电器2控制单片机系统的电源，实现系统定时关闭。 二，原理图
三，程序清单 /********************************************* 系统名称:电风扇简易定时控制器 系统功能: **********************************************/ /********************************************* 函数名称: 声明区 功能描述: **********************************************/ #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define SEG P0 //数码管段选. #define DIG P2 //数码管位选 uchar dis[2]; //数码驱动组 uchar code TAB[]={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,//0-4共阳. 0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff};//5-9,熄灭符 uchar start,stop,close,sum,time; //各其本变量 uchar fliflag,cflag,zflag,x,y;//各标志位 uint count_T0,count_T1,c_count; //计数变量 sbit K1=P3^7; //功能移位键 sbit K2=P3^2; //加一键和切换移位键. sbit K3=P3^3; //减一. sbit RLED=P2^2; //红灯,表风扇转动状态. sbit YLED=P2^3; //黄灯,表风扇暂停状态 sbit BLED=P2^4; //蓝灯,表系统状态 sbit CLED=P2^6; //风扇控制位 sbit ZLED=P2^7; //系统工作控制位 /********************************************* 函数名称:延时1MS函数 功能描述:显示调用. **********************************************/ void delay1ms(uchar x) { uchar i,j; for(i=0;i for(j=0;j<120;j ); } /********************************************* 函数名称:显示函数 功能描述: 显示分走时,两位显示. **********************************************/ void display(void) { uchar i,scan=1; for(i=0;i<2;i ) { SEG=0xff; DIG=~scan; SEG=TAB[dis[i]]; delay1ms(5); scan<<=1; } } /********************************************* 函数名称:延时5MS函数 功能描述:按键消抖调用. **********************************************/ void delay5ms(uchar x) { uchar j; for(j=0;j display(); } /********************************************* 函数名称: 初始化函数 功能描述: 各变量初始化. **********************************************/ void init() { fliflag=0;//闪烁标志. cflag=1; //风扇状态标志. zflag=0; //转动标志. x=30; //暂存 y=10; //暂存 CLED=1;//系统工作. sum=0; //移位 start=30; //风扇转动时间 stop=10; // 暂停时间. close=5; //系统关闭剩余时间 count_T0=0; //T0,T1相关 count_T1=0; c_count=0; TMOD=0x11; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; ET1=1; TR0=1; } /********************************************* 函数名称: 分离函数 功能描述: 分离显示十位,个位 **********************************************/ void disnner(void) { if(cflag==1)//1 { RLED=0;YLED=1;BLED=1;//红灯闪烁. time=start; //显示转动时间. } if(cflag==2) { RLED=1;YLED=0;BLED=1; time=stop; } if(cflag==3) { RLED=1;YLED=1;BLED=0; time=close; } dis[0]=time/10; dis[1]=time%10; } /********************************************* 函数名称:T0中断函数 功能描述: 产生1分钟. **********************************************/ void timer0(void)interrupt 1 { TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; if( count_T0==1200)//一分钟. { count_T0=0; if(zflag==0) //为0 { ZLED=1; //则转动. if(start!=99)//转动时间为99,显示99,不切换标志.一直转动. { start--; //不,则倒计时. if(start==0) { zflag=1;//倒时时间到.切换标志. cflag=2; start=x;//重赋值 } } } else { ZLED=0; //否则暂停. stop--; //倒计时计数. if(stop==0) { cflag=1; //时间到. zflag=0; stop=y; } } if(close!=99)//系统时间为99,显示99,系统一直工作.. { if( c_count==60) //对一分计数60,即一小时后. { c_count=0; close--; //做一小时倒计时. if(close==0) //时间到,系统断电. CLED=0; //低电平有效. } } } disnner();//分离.送显示/ } /********************************************* 函数名称:T1中断服务函数 功能描述: 调整时间闪烁用. **********************************************/ void timer1(void)interrupt 3 { TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; if( count_T1==6)//闪烁周期30MS { count_T1=0; fliflag=~fliflag; //切换 if(fliflag==0) //标志有效. { if(sum==1)cflag=1;//选用状态闪烁. if(sum==2)cflag=2; if(sum==3)cflag=3; disnner(); //闪烁用. dis[0]=10; //放熄灭符. dis[1]=10; } else //否则,正常显示. { RLED=1;YLED=1;BLED=1; dis[0]=time/10; dis[1]=time%10; } } } /********************************************* 函数名称:键扫描函数 功能描述: 调整时间 **********************************************/ void scanner(void) { if(K1==0) //为0,表有键按下. { delay5ms(100);//延时500MS. if(K1==0) //还按下.刚退出. { while(K1==0)display();//等待释放. delay5ms(2); //消抖. cflag=1; //退出显示状态1. count_T0=0; TR0=1; //启动T0 TR1=0; //关闪烁 sum=0; //归位. x=start; //暂存. y=stop; //暂存. } else { //否则,有移位键按下. TR0=0; //时间走动停止. TR1=1; //开闪烁. sum ; //移位. if(sum==4) sum=1; } } if(K2==0) { delay5ms(2); if(K2==0) { while(K2==0)display(); delay5ms(2); if(sum) //有移位 { if(sum==1) { start ; if(start==61) start=99; if(start==100) start=30; } if(sum==2) { stop ; if(stop==61) stop=5; } if(sum==3) { close ; if(close==9) close=99; if(close==100) close=1; } } else //没移位. { cflag ; //则进行显示状态移位. if(cflag==4) cflag=1; } } } if(K3==0) { delay5ms(2); if(K3==0) { while(K3==0)display(); delay5ms(2); if(sum==1) { start--; if(start==29) start=99; if(start==98) start=60; } if(sum==2) { stop--; if(stop==4) stop=60; } if(sum==3) { close--; if(close==0) close=99; if(close==98) close=8; } } } } /********************************************* 函数名称:主函数 功能描述: **********************************************/ main() { init(); while(1) { display();//显示 scanner(); //检测按键.. } } |
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