一种模拟自然风的风扇以及模拟自然风的方法技术

根据本发明专利技术的模拟自然风的风扇，包括风扇本体，具有摇头电机、扇叶转动电机以及喷壶装置；以及控制部，包括用户控制板、控制器、温湿度传感器及热释电红外传感器，其中，温湿度传感器、热释电红外传感器、喷壶装置分别与控制器通信连接，控制器存储有在不同地区、不同环境条件下采集的多个舒适自然风风速样本，当温湿度传感器测得的环境湿度低于控制器中设定值时，控制器控制喷壶装置喷雾，用于调节环境湿度，控制器通过对接收的当前的温湿度感应器的温湿度信号、热释电红外传感器的热源位置信号和热源温度信号进行处理后，从存储器内获取相应的自然风样本信号来控制摇头电机对着热源进行预定幅度的摆动，达到既模拟自然风又节能的效果。

A fan for simulating natural wind and a method for simulating natural wind

【技术实现步骤摘要】
一种模拟自然风的风扇以及模拟自然风的方法
本专利技术属于家电领域，具体涉及一种模拟自然风的风扇以及模拟自然风的方法。
技术介绍
随着人们对舒适性要求的提高，越来越多不同种类的模拟自然风的电风扇涌入市场，最常见的即是利用温度传感器针对温度的变化进行风速调节来模拟自然风。然而，模拟自然风受多种因素的综合影响，例如空气温度、相对湿度、模拟风的湍流强度、作用时间等，单纯的根据某一影响因素的变化进行风速及运停的调节并不能成功地模拟自然风，满足人体舒适度。且有研究表明，不同环境、不同地区、不同风速的自然风都具有相近的频谱特性。如在现有技术方案中，使用者仅通过环境温度或者人体热源温度变化控制电机转速带动风叶，以此控制风力的大小；通过自行设定风扇电机停止运转的温度限值来控制风扇的运停可能不满足人体的吹风需求。并且风扇的送风角度调节不够方便，摇头时：易造成风力浪费；固定时：易因为风力集中造成吹风不舒适感，因此需要进行合理的摇摆运动。
技术实现思路
由于不同的环境条件下，如温度、相对湿度不同，能满足人的舒适度的自然风都是不同的，其中体现在湍流强度(风速)。为了解决上述问题，本专利技术专利技术目的为旨在结合环境与其他影响因素(包括运行时间、自然风的湍流强度等)，提供一种模拟自然风的风扇，能准确地模拟满足人体舒适度的自然风，达到使人如同真实吹到自然风的舒适感。本专利技术提供了一种模拟自然风的风扇，具有这样的特征，包括风扇本体，具有摇头电机、扇叶转动电机以及喷壶装置；以及控制部，包括用户控制板、控制器、温湿度传感器及热释电红外传感器，其中，所述温湿度传感器、所述热释电红外传感器、所述喷壶装置分别与控制器通信连接，所述控制器存储有在不同地区、不同环境条件下采集的多个舒适自然风样本。当所述温湿度传感器测得的环境湿度低于所述控制器中设定值时，所述控制器控制所述喷壶装置喷雾，用于调节环境湿度，所述控制器通过对接收的当前的所述温湿度感应器的温湿度信号、所述热释电红外传感器的热源位置信号和热源温度信号进行处理后，从所述存储器中获取相应的自然风样本信号来控制所述摇头电机对着热源进行预定幅度的摆动。在本专利技术提供的模拟自然风的风扇中，还可以具有这样的特征：其中，所述喷壶装置设置在所述风扇本体的底座上。另外，在本专利技术提供的模拟自然风的风扇中，还可以具有这样的特征：其中，所述控制器还存有在不同热源温度条件下的风扇摇摆范围值。另外，在本专利技术提供的模拟自然风的风扇中，还可以具有这样的特征：其中，所述舒适自然风风速样本包括：山地风、湖泊风、草原风、森林风、公园风、草坪风。一种根据上述的模拟自然风的风扇进行模拟自然风的方法，其特征在于，包括所述控制器内存储有模拟数学模型，所述控制器接收所述温湿度传感器获取的空气温度t、相对湿度φ，所述热释电红外传感器获取的热源温度t0，通过数学模型进行计算后输出计算结果，将计算结果、影响因素数值：t、φ、Tu、t0、吹风时间T的数据作为判断依据与所述控制器中存储的舒适自然风样本进行比较后，调取相应的自然风样本，所述控制器通过调取的自然风样本信号控制扇叶转动电机的扇叶转速进行自然风的模拟。另外，在本专利技术提供的模拟自然风的方法中，还可以具有这样的特征：其中，所述模拟数学模型的表达式为：A为各影响因素(t、φ、Tu、t0、吹风时间T)的权重集，R是以热感觉投票值TSV标尺为基础的评价矩阵，行向量为输入数据项，列向量为它的在不同热感觉条件下的隶属度，VT为TSV标尺集V的转置矩阵。另外，在本专利技术提供的模拟自然风的方法中，还可以具有这样的特征：其中，{-0.5,0.5}为平均热感觉投票值MTSV的理想区域。另外，在本专利技术提供的模拟自然风的方法中，还可以具有这样的特征：其中，所述模拟数学模型计算包括以下步骤：1、将t、φ、t0、T、Tui＝0.3(该数值仅作为处理运算中的湍流强度的自变量)，S＝0.3(S称为最佳平均热感觉值，它的值越接近0，则热感觉越好)数值代入M＝A·R·VT中，计算M的数值，2、若M的值属于{-0.5,0.5}区间，则继续判断S是否大于M的绝对值，若M的值不属于{-0.5,0.5}区间，则判断此时的Tui(自变量)是否大于0.5，若Tui小于0.5，将Tui加上0.01，继续返回第一步进行运算；3、若在M的值属于{-0.5,0.5}区间的基础上，S大于M的绝对值，即此时用于计算M的湍流强度Tui可以使得计算结果更接近中性热感觉，满足更好地热舒适，因此，将此时的M赋值给S，Tui赋值给Tu；若S小于M的绝对值，则判断此时的Tui是否大于0.5，若Tui小于0.5，将Tui加上0.01，继续返回第一步进行运算；4、在判断Tui是否大于0.5时，若Tui大于0.5，则判断此时是否存在Tu值，不存在即令Tu＝0.45，最后输出Tu值，若存在则直接输出Tu值。另外，在本专利技术提供的模拟自然风的方法中，还可以具有这样的特征：其中，所述模拟数学模型中，R中属于Tu的行是未知项。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的模拟自然风的风扇，设有微摇头功能，通过安装在风扇支架上的热释电红外传感器，可以将热源位置信号及热源温度传递到控制器中，通过控制器的处理，对着热源有固定的左右摆动幅度，其幅度满足人体热舒适需求，可避免因风力集中造成的吹风不适感，同时也能避免大幅度的风量浪费。利用温湿度、作用时间及人体热源温度的相关数据获取一个合理的湍流强度值(一般为0.3-0.5)，将湍流强度与温湿度及风扇运行时间结合起来，将它们作为判断依据与存储器的样本进行比较，判断出与之最接近的自然风样本，并到存储器中调取该自然风模拟信号，该模拟信号传输到电机，再由电机控制风扇的扇叶转动，使得风扇风速和被模拟的自然风波动规律一致，这样可以最大程度上模拟真实自然风。(存储器中存储着从不同地区采集的舒适自然风风速样本，包括草坪风、湖泊风、草原风、森林风、公园风等。采集样本包括当地环境温度、湿度及风的湍流强度和风速等。)附图说明图1是本专利技术的实施例中控制框图；图2是本专利技术的实施例中控制器处理运算流程图；图3为某山地实际自然风的波动曲线图；图4为实施例中风扇模拟出来的较舒适的自然风的波动曲线图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的模拟自然风的风扇以及模拟方法作具体阐述。实施例模拟自然风的风扇包括风扇本体、控制部。风扇本体包括机身、电机1(摇头电机)、电机2(扇叶转动电机)、摇头装置、支架、底座、喷壶装置。机身设置在支架上，支架设置在底座上，机身包括前后网罩及单层扇叶。控制部设置在支架上，包括用户控制板、控制器、温湿度传感器及热释电红外传感器。温湿度传感器、热释电红外传感器分别设置在支架上，分别与控制器通信连接，喷壶装置与控制器通信连接。风扇底座上设有一个小容量的喷壶装置，当环境湿度低于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟自然风的风扇，其特征在于，包括：/n风扇本体，具有摇头电机、扇叶转动电机以及喷壶装置；以及/n控制部，包括用户控制板、控制器、温湿度传感器及热释电红外传感器，/n其中，所述温湿度传感器、所述热释电红外传感器、所述喷壶装置分别与控制器通信连接，/n所述控制器存储有在不同地区、不同环境条件下采集的多个舒适自然风样本，/n当所述温湿度传感器测得的环境湿度低于所述控制器中设定值时，所述控制器控制所述喷壶装置喷雾，用于调节环境湿度，/n所述控制器通过对接收的当前的所述温湿度感应器的温湿度信号、所述热释电红外传感器的热源位置信号和热源温度信号进行处理后，从所述控制器中获取相应的自然风样本信号来控制所述摇头电机对着热源进行预定幅度的摆动。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟自然风的风扇，其特征在于，包括：
风扇本体，具有摇头电机、扇叶转动电机以及喷壶装置；以及
控制部，包括用户控制板、控制器、温湿度传感器及热释电红外传感器，
其中，所述温湿度传感器、所述热释电红外传感器、所述喷壶装置分别与控制器通信连接，
所述控制器存储有在不同地区、不同环境条件下采集的多个舒适自然风样本，
当所述温湿度传感器测得的环境湿度低于所述控制器中设定值时，所述控制器控制所述喷壶装置喷雾，用于调节环境湿度，
所述控制器通过对接收的当前的所述温湿度感应器的温湿度信号、所述热释电红外传感器的热源位置信号和热源温度信号进行处理后，从所述控制器中获取相应的自然风样本信号来控制所述摇头电机对着热源进行预定幅度的摆动。


2.根据权利要求1所述的模拟自然风的风扇，其特征在于：
其中，所述喷壶装置设置在所述风扇本体的底座上。


3.根据权利要求1所述的模拟自然风的风扇，其特征在于：
其中，所述控制器还存有在不同热源温度条件下的风扇摇摆范围值。


4.根据权利要求1所述的模拟自然风的风扇，其特征在于：
其中，所述舒适自然风风速样本包括：山地风、湖泊风、草原风、森林风、公园风、草坪风。


5.一种根据权利要求1所述的模拟自然风的风扇进行模拟自然风的方法，其特征在于，包括：
所述控制器内存储有模拟数学模型，
所述控制器接收所述温湿度传感器获取的空气温度t、相对湿度φ，所述热释电红外传感器获取的热源温度t0，
通过数学模型进行计算后输出计算结果，
将计算结果、影响因素数值：t、φ、Tu、t0、吹风时间T的数据作为判断依据与所述控制器中存储的舒适自然风样本进行比较后，调取相应的自然风样本，
所述控制器通过调取的自然风样本信号控制扇叶转动电机的扇叶转速进行自然风的模拟。

【专利技术属性】
技术研发人员：曹双华，李鑫，李帆，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31