一种便携触摸式多档调速小风扇控制器的制作方法

1.本实用新型涉及小型风扇技术领域，尤其涉及一种便携触摸式多档调速小风扇控制器。


背景技术：

2.便携式小风扇是目前一种被广泛使用的产品，在天比较热时汽车驾驶室司机、办公室人员及行人中许多人都会采用小型风扇散热，而有些家养宠物或者某种物品也需要散热。便携式调速小风扇不固定在某个位置，可以跟随人员和宠物或物品的位置变化使用，故广受消费者的欢迎。目前便携式小风扇品种很多，功能归纳起来基本属于这几种：1)即无电机调速也无定时功能；2)可调速但档位少并且无定时功能；3)有调速档位，但无定时也无风速档位的指示功能。4)无电量检测和低电量指示功能。而其中一些可调速产品采用的是机械式按键或电位器设置风速的方式，有的产品电机调速电路则采用专用的电压变换芯片(称之为dc/dc控制器芯片)进行变电压调速。这几类产品还有一个的共同特点是缺少定时功能、风速和定时档位及低电量指示。这类产品的技术和功能不足带来一些缺点：1)由于机械磨损或结构问题导致使用寿命短，并且容易出现速度设置操控时按键卡住现象；2)采用专用芯片调速，提高了产品成本及用电功耗；3)风速档位少、无电量检测和低电量指示、无定时功能又不具备相应的档位指示，这些给某些用户的使用带来不便，用户体验较差。
3.因而在要求多档位调速、定时指示功能齐全，同时又能保证产品使用方便可靠、成本低的场合下，目前的便携式小风扇还不能满足这些要求。
4.因此，有必要提供一种新的便携触摸式多档调速小风扇控制器解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型解决的技术问题是提供一种操控可靠、使用寿命长、电路结构简单及成本低廉的便携触摸式多档调速小风扇控制器。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供的便携触摸式多档调速小风扇控制器包括：充电模块、风速和定时控制模块、电机调速驱动模块、工作电源模块、电量检测模块和程序下载模块，所述充电模块与所述工作电源模块相连接，所述工作电源模块与所述风速和定时控制模块、所述电机调速驱动模块和所述电量检测模块相连接，所述程序下载模块与所述风速和定时控制模块相连接。
7.优选的，所述充电模块包括充电插座p1、电阻r9、电容c3、 led9、充电结束指示灯led10、电阻r11、电阻r12、电阻r15、电阻r17、电池充电管理芯片u1、电感l2、二极管d3、电容c15 和电容c16；所述风速和定时控制模块包括触摸感应芯片u2、触摸铜箔片sf1、触摸铜箔片sf2、微处理器u4、led1、led2、 led3、led4、led5、led6、led7、led8、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻 r10、电阻r13、电容c7、电容c8和电容c4；所述电机调速驱动模块包括所述微处理器u4引脚16输出的pwm脉宽调制信号、电感l1、晶体
管q1、晶体管q2、快恢复二极管d1、电容c5、电容 c6、电阻r14、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电机接口插座p2 和稳压二极管zd1；所述工作电源模块包括低压差稳压芯片u3、电容c1、电容c2、电容c11和电容c10；电量检测模块包括电阻 r19、电阻r20、电容c9、led11和电阻r21，程序下载模块为微处理器程序下载口插头p3。
8.优选的，所述电阻r1～电阻r8的一端都接在一起并与低压差稳压芯片u3的vout端、电容c2、电容c4的一端及触摸感应芯片u2的引脚4连接，另一端对应接led1～led8的正极，而 led1～led8的负极分别接微处理器u5的引脚18、引脚15、引脚 14、引脚12、引脚5、引脚6、引脚10和引脚13，电容c2、电容 c4的另一端均接地；电阻r10的一端接触摸铜箔片sf1，电阻r10 的另一端接触摸感应芯片u2的引脚1和触摸感应芯片u2的引脚 2，电阻r13的一端接触摸铜箔片sf2，电阻r13的另一端接电容 c7的一端和电容c8的一端，电容c7和电容c8的另一端接地；电阻r11和电阻r12的一端分别接led10、led9的阴极，另一端分别接电池充电管理芯片u1的引脚2和引脚4；电阻r9的一端接充电插座p1的引脚1，另一端接电容c3的一端、led9、led10的阳极及电池充电管理芯片u1的引脚5；电容c3的另一端接充电插座 p1的引脚5、电池充电管理芯片u1的引脚1和引脚3以及接地；电阻r15的一端接电池充电管理芯片u1的引脚2，另一端接地；电池充电管理芯片u1的引脚5接有电池焊接铜箔盘的sb+、电阻 r20的一端、电容c1的正极、电感l1的一端及低压差稳压芯片 u3的vin端；电容c1的负端和低压差稳压芯片u3的接地端都接接地；电池焊接铜箔盘的sb
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接gnd；电阻r20的另一端接电容 c9的一端、电阻r19的一端以及微处理器u5的引脚2，电容c9 的另一端和电阻r19的另一端接地；电感l1的另一端接快恢复二极管d1的正极和晶体管q1的漏极，晶体管q1的门极接r16的一端及微处理器u4的16脚，r16的另一端和晶体管q1的源极接地；快恢复二极管d1的负极接电阻r14的一端、电容c5的正极、稳压二极管dz1的负极和电机接口插座p2的f+端；电容c5的负极和稳压二极管dz1的正极接地；电阻r14的另一端和电容c6的一端、电阻r17的一端及微处理器u4的引脚3连接，电容c6和电阻r17的另一端接地；晶体管q2的门极接r18的一端及u4的17 脚，r18的另一端和q2的源极接gnd，晶体管q2的漏极接电机接口插座p2的f
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端；电容c10的一端接微处理器u4的8脚和程序下载口插头p3的引脚5，另一端接地；电容c11的一端接低压差稳压芯片u3的vout端和微处理器u5的引脚9，另一端接gnd；程序下载口插头p3的引脚4接微处理器u5的引脚4，引脚3脚接地，引脚2接微处理器u4的引脚18，引脚1接低压差稳压芯片u3 的vout端；触摸感应芯片u2的引脚7和引脚8分别接微处理器 u4的引脚13和引脚20，触摸感应芯片u2的引脚5和引脚6接地；led11的正极接电池充电管理芯片u1的引脚5，负端接电阻 r21的一端，电阻r21的另一端接微处理器u5的引脚1。
9.优选的，所述电阻r1～电阻r8、电阻r11、电阻r18、电阻 r21的阻值均为1kω；电阻r9的阻值为0.3ω；电阻r10和电阻 r13的电阻值均为10ω；电阻r14的阻值为3kω；电阻r15和电阻r17的电阻值均为1.6kω；电阻r16和电阻r12的阻值均为 12kω；电阻r19和电阻r20的阻值均为2kω。
10.优选的，所述电容c1的容值为100uf；电容c2和电容c3的容值均为22uf；电容c4、电容c9和电容c11的容值均为0.1uf；电容c5的容值为100uf；电容c6的容值为0.01uf；电容c7和电容c8的容值为5pf；电容c10的容值为2.2uf。
11.优选的，所述led1～led8和led9均为3mm绿色发光二极管；所述led10为3mm红色发光二极管；所述led11为3mm黄色发光二极管；所述快恢复二极管d1为ss34快恢复二极管；所
述稳压二极管dz1为9.1v稳压二极管。
12.优选的，所述低压差稳压芯片u3、电池充电管理芯片u1、触摸感应芯片u2和微处理器u5的型号分别为ht7333稳压芯片、 tp5400、ct8224
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4触摸感应芯片和stm8s003f。
13.与相关技术相比较，本实用新型提供的便携触摸式多档调速小风扇控制器具有如下有益效果：
14.本实用新型提供一种便携触摸式多档调速小风扇控制器，主要针对调速档位多、需要定时功能并且有对应档位指示的应用场合，采用了一种操控可靠、使用寿命长、电路结构简单及成本低廉的技术；本实用新型提供的一种便携触摸式多档调速小风扇控制器有4 档电机速度设置和风速档位指示、4档(30分钟、60分钟、90分钟、120分钟)定时设置和档位指示、电量检测及低电量指示等功能。在控制电机速度的方案中采用微处理器的pwm信号直接控制升压电路的技术，而不采用调压专用芯片调速的方法。另操控方式采用触摸感应技术，消除了使用机械按键或电位器造成操控接触不良、使用寿命短的弊端。本实用新型在原理上充分利用了微处理器的引脚资源和内部资源，外围电路是最简化的设计(所需元件数量最少)，选择的是性价比高的芯片和元件，故达到了所需功能下的高效益。
附图说明
15.图1为本实用新型提供的便携触摸式多档调速小风扇控制器的一种较佳实施例的电路原理图；
16.图2为图1所示的a部分的放大图；
17.图3为图1所示的b部分的放大图；
18.图4为图1所示的c部分的放大图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
20.请结合参阅图1、图2、图3和图4，其中，图1为本实用新型提供的便携触摸式多档调速小风扇控制器的一种较佳实施例的电路原理图；图2为图1所示的a部分的放大图；图3为图1所示的b 部分的放大图；图4为图1所示的c部分的放大图。便携触摸式多档调速小风扇控制器包括：充电模块、风速和定时控制模块、电机调速驱动模块、工作电源模块、电量检测模块和程序下载模块，所述充电模块与所述工作电源模块相连接，所述工作电源模块与所述风速和定时控制模块、所述电机调速驱动模块和所述电量检测模块相连接，所述程序下载模块与所述风速和定时控制模块相连接。
21.所述充电模块包括充电插座p1、电阻r9、电容c3、led9、充电结束指示灯led10、电阻r11、电阻r12、电阻r15、电阻r17、电池充电管理芯片u1、电感l2、二极管d3、电容c15和电容c16；所述风速和定时控制模块包括触摸感应芯片u2、触摸铜箔片sf1、触摸铜箔片sf2、微处理器u4、led1、led2、led3、 led4、led5、led6、led7、led8、电阻r1、电阻r2、电阻 r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r10、电阻r13、电容c7、电容c8和电容c4；所述电机调速驱动模块包括所述微处理器u4引脚16输出的pwm脉宽调制信号、电感l1、晶体管q1、晶体管q2、快恢复二极管d1、电容c5、电容c6、电阻r14、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电机接口插座p2和稳压二极管zd1；所述工作电源模块包括低压差稳压芯片u3、电容 c1、电容c2、电
容c11和电容c10；电量检测模块包括电阻r19、电阻r20、电容c9、led11和电阻r21，程序下载模块为微处理器程序下载口插头p3。
22.所述电阻r1～电阻r8的一端都接在一起并与低压差稳压芯片 u3的vout端、电容c2、电容c4的一端及触摸感应芯片u2的引脚4连接，另一端对应接led1～led8的正极，而led1～led8的负极分别接微处理器u5的引脚18、引脚15、引脚14、引脚12、引脚5、引脚6、引脚10和引脚13，电容c2、电容c4的另一端均接地；电阻r10的一端接触摸铜箔片sf1，电阻r10的另一端接触摸感应芯片u2的引脚1和触摸感应芯片u2的引脚2，电阻r13的一端接触摸铜箔片sf2，电阻r13的另一端接电容c7的一端和电容c8的一端，电容c7和电容c8的另一端接地；电阻r11和电阻 r12的一端分别接led10、led9的阴极，另一端分别接电池充电管理芯片u1的引脚2和引脚4；电阻r9的一端接充电插座p1的引脚1，另一端接电容c3的一端、led9、led10的阳极及电池充电管理芯片u1的引脚5；电容c3的另一端接充电插座p1的引脚 5、电池充电管理芯片u1的引脚1和引脚3以及接地；电阻r15的一端接电池充电管理芯片u1的引脚2，另一端接地；电池充电管理芯片u1的引脚5接有电池焊接铜箔盘的sb+、电阻r20的一端、电容c1的正极、电感l1的一端及低压差稳压芯片u3的vin端；电容c1的负端和低压差稳压芯片u3的接地端都接接地；电池焊接铜箔盘的sb
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接gnd；电阻r20的另一端接电容c9的一端、电阻 r19的一端以及微处理器u5的引脚2，电容c9的另一端和电阻 r19的另一端接地；电感l1的另一端接快恢复二极管d1的正极和晶体管q1的漏极，晶体管q1的门极接r16的一端及微处理器u4 的16脚，r16的另一端和晶体管q1的源极接地；快恢复二极管d1 的负极接电阻r14的一端、电容c5的正极、稳压二极管dz1的负极和电机接口插座p2的f+端；电容c5的负极和稳压二极管dz1 的正极接地；电阻r14的另一端和电容c6的一端、电阻r17的一端及微处理器u4的引脚3连接，电容c6和电阻r17的另一端接地；晶体管q2的门极接r18的一端及u4的17脚，r18的另一端和q2的源极接gnd，晶体管q2的漏极接电机接口插座p2的f
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端；电容c10的一端接微处理器u4的8脚和程序下载口插头p3的引脚5，另一端接地；电容c11的一端接低压差稳压芯片u3的 vout端和微处理器u5的引脚9，另一端接gnd；程序下载口插头 p3的引脚4接微处理器u5的引脚4，引脚3脚接地，引脚2接微处理器u4的引脚18，引脚1接低压差稳压芯片u3的vout端；触摸感应芯片u2的引脚7和引脚8分别接微处理器u4的引脚13和引脚20，触摸感应芯片u2的引脚5和引脚6接地；led11的正极接电池充电管理芯片u1的引脚5，负端接电阻r21的一端，电阻 r21的另一端接微处理器u5的引脚1。
23.所述电阻r1～电阻r8、电阻r11、电阻r18、电阻r21的阻值均为1kω；电阻r9的阻值为0.3ω；电阻r10和电阻r13的电阻值均为10ω；电阻r14的阻值为3kω；电阻r15和电阻r17的电阻值均为1.6kω；电阻r16和电阻r12的阻值均为12kω；电阻 r19和电阻r20的阻值均为2kω。
24.所述电容c1的容值为100uf；电容c2和电容c3的容值均为 22uf；电容c4、电容c9和电容c11的容值均为0.1uf；电容c5的容值为100uf；电容c6的容值为0.01uf；电容c7和电容c8的容值为5pf；电容c10的容值为2.2uf。
25.所述led1～led8和led9均为3mm绿色发光二极管；所述 led10为3mm红色发光二极管；所述led11为3mm黄色发光二极管；所述快恢复二极管d1为ss34快恢复二极管；所述稳压二极管dz1为9.1v稳压二极管。
26.所述低压差稳压芯片u3、电池充电管理芯片u1、触摸感应芯片u2和微处理器u5的
型号分别为ht7333稳压芯片、tp5400、 ct8224
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4触摸感应芯片和stm8s003f。
27.本实用新型提供的便携触摸式多档调速小风扇控制器的工作原理如下：
28.1充电部分：
29.p1是usb接口的充电插座，充电器通过该插座引入充电电源。r9为限流电阻，c3为u1充电管理芯片提供电源纹波去耦作用，发光二极管led9为充电过程指示、led10为充电结束指示， r11和r12分别是发光二极管限流电阻，r15是充电电流设置电阻，u1的第5脚接外接电池。当充电器接入时，u1开始工作，并按r15设置的电流进行充电，led9发光。当充电结束时，led10 发光，指示电池电已充满。
30.2风速和定时控制部分：
31.有设置和指示两个部分电路。u2为触摸感应芯片，它接收sf1 触摸片感应的定时设置信号及sf2感应的速度设置信号。当发生触摸时，u2输出脉冲信号传递给u5微处理器的输入引脚，u5通过检测脉冲程序中设定定时值和速度值，同时通过8个输出引脚控制 led1～led8发光显示相应的速度档位值和定时值，其中r1～r8是 led1～led8发光二极管的限流电阻，r10、r13、c7、c8用于触摸感应芯片灵敏度的调整，c4为u2电源端的去耦电容，起抗干扰作用。
32.3电机调速驱动部分：
33.采用u5微处理器直接产生pwm脉宽调制信号+升压驱动电路 (由l1、q1、d1、c5元件组成)+速度信号取样电路(由r14、 r17、c6元件组成，)的构成方式。当在设定的速度运行时，u5 的16脚输出pwm信号，该信号控制q1的通断时间比例，以升压方式产生对应的输出电压，该电压接在电机上使电机运转。u5同时由第3脚检测电机电压值，该值与设置的速度值(在微处理器中以电压值形式保存)不断比较，用其误差值即时修正pwm的脉宽值，从而修正输出电压以形成负反馈的自动控制作用。q2是输出电压接通控制开关，在电机不工作时，切断升压电路的输出。r16和 r18为q1和q2的门极电阻，起电压偏置作用。zd1稳压二极管用于抑制输出端出现的瞬间高电压，以防止c5的击穿。p2是电机接口插座，风扇电机的两根线由此接入。
34.4工作电源部分：
35.u3是一种低压差稳压芯片，由电池端(也是充电管理芯片的5 脚端)输入，输出为3.3v的固定电压，提供给u2和u5作为工作电压。c1和c2是稳压芯片的去耦电容，c11是u5电源端的去耦电容，c10是u5内部电压的去耦电容，这些电容都是起滤除电源杂波、稳定电压的作用。
36.5电量检测部分：
37.r19、r20及c9构成电池电压分压电路，其分压值由u5检测，通过u5微处理器内部的ad转换器检测电池电量，当检测电量过低时(通过检测的电压值反映)，u5的1脚输出为低电平使 led11发光，以提醒用户电量过低需要充电。r21起限制led发光管电流的作用。
38.6程序下载部分：
39.p3为微处理器程序下载口插头，其各引脚根据下载器的要求连接到微处理器的对应引脚上。
40.与相关技术相比较，本实用新型提供的便携触摸式多档调速小风扇控制器具有如下有益效果：
41.本实用新型提供一种便携触摸式多档调速小风扇控制器，主要针对调速档位多、需要定时功能并且有对应档位指示的应用场合，采用了一种操控可靠、使用寿命长、电路结构简单及成本低廉的技术；本实用新型提供的一种便携触摸式多档调速小风扇控制器有4 档电机速度设置和风速档位指示、4档(30分钟、60分钟、90分钟、120分钟)定时设置和档位指示、电量检测及低电量指示等功能。在控制电机速度的方案中采用微处理器的pwm信号直接控制升压电路的技术，而不采用调压专用芯片调速的方法。另操控方式采用触摸感应技术，消除了使用机械按键或电位器造成操控接触不良、使用寿命短的弊端。本实用新型在原理上充分利用了微处理器的引脚资源和内部资源，外围电路是最简化的设计(所需元件数量最少)，选择的是性价比高的芯片和元件，故达到了所需功能下的高效益。
42.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。