本帖最后由 hushao 于 2016-1-5 01:17 編輯
本作品來源于桂林電子科技大學(xué)第二屆“富士康杯·芯夢起航”電子設(shè)計(jì)競賽，高年級(jí)組題目之一。預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能：測量任何風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，并且能夠控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，可以以百分比控制，也可以形成負(fù)反饋精確控制（技術(shù)不難但由于時(shí)間關(guān)系暫未加入）。測試儀可以與電腦連接，在PC端實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，控制轉(zhuǎn)速，并將數(shù)據(jù)繪制成圖表。
然而以上僅僅實(shí)現(xiàn)幾點(diǎn)功能沒有太多實(shí)際意義，本人認(rèn)為還有更多的空間擴(kuò)展。
計(jì)劃擴(kuò)展的功能有： 測試儀上增加溫度傳感器，同時(shí)監(jiān)測產(chǎn)品的溫度。但由于時(shí)間關(guān)系，溫控功能暫不加入。
由于本作品較簡單，所以決定公開制作過程。
設(shè)計(jì)思路：綜合目前的技術(shù)，本人設(shè)計(jì)了以下方案實(shí)現(xiàn)本作品的功能： 方案一：使用物理傳動(dòng)方式測速。將一小平板與被測風(fēng)扇軸心貼合，平板隨著風(fēng)扇軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。平板帶動(dòng)測試儀上的微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電流。用AD/DA芯片取樣，微型電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流比是已知的，程序通過函數(shù)映射求出被測風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。 方案二：同樣使用物理傳動(dòng)方式測速，類似方案一，但是在平板上安置編碼盤，在測試儀上用紅外光照射編碼盤，同時(shí)接收返回的紅外光，轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)，換算出轉(zhuǎn)速。 方案三：無需與被測風(fēng)扇有物理接觸，在散熱風(fēng)扇的前后兩邊各安置一個(gè)紅外發(fā)送，紅外接收，當(dāng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，遮擋到光路，就會(huì)形成一個(gè)PWM信號(hào)，單片機(jī)由此換算出轉(zhuǎn)速。 方案四：在某一片扇葉上貼一張反光紙，測試儀對(duì)扇葉發(fā)射紅外光，當(dāng)扇葉經(jīng)過時(shí)，由反光紙反射紅外光到測試儀上，被測試儀接收，可以獲得一個(gè)PWM信號(hào)進(jìn)而換算出轉(zhuǎn)速。 方案五：在某一片扇葉上貼一張反光紙，測試儀對(duì)扇葉發(fā)出微功率的激光，扇葉經(jīng)過時(shí)，激光被反光紙反射，進(jìn)而被測試儀接收，由此可得一個(gè)PWM脈沖信號(hào)，單片機(jī)將此換算出轉(zhuǎn)速。 可行性分析：
方案一中，由于需要與被測風(fēng)扇進(jìn)行物理接觸，對(duì)于普遍小產(chǎn)品散熱風(fēng)扇而言，他們的電機(jī)扭矩很小，同時(shí)微型電機(jī)本身的機(jī)械阻力以及線圈產(chǎn)生的反作用力對(duì)于這類散熱風(fēng)扇而已都是不可忽視的因素，大大增加了測量誤差。因此方案一不可取。 方案二中，雖然沒有方案一的微型電機(jī)這個(gè)阻力來源，但是平板在與風(fēng)扇接觸時(shí)，隨著用戶按壓力度不同，會(huì)給風(fēng)扇施加不可忽視的阻力。因此方案二不可取。 方案三中，對(duì)于普遍散熱產(chǎn)品而言，其散熱風(fēng)扇往往一面對(duì)著散熱片，另一面對(duì)著空氣。在散熱片的那一面，需要放置一個(gè)紅外接收探頭，這樣會(huì)給用戶操作帶來極大的不便利。同時(shí)，由于每個(gè)產(chǎn)品的風(fēng)扇扇葉大小各不相同，當(dāng)轉(zhuǎn)速比較慢時(shí)，風(fēng)扇扇葉遮擋紅外光占用的時(shí)間對(duì)轉(zhuǎn)速測量的誤差不可忽視，需要給測試儀設(shè)定扇葉大小方可準(zhǔn)確測量。本方案實(shí)用性不強(qiáng)，不利于批量作業(yè)。因此不可取。 方案四中，雖然改進(jìn)了方案三中雙面檢測，但是紅外光干擾畢竟大，易發(fā)散，在某些場合下，外界的紅外光以及扇葉材質(zhì)反射的紅外光會(huì)引起信號(hào)誤判，造成測量誤差。因此本方案不可取。 方案五中，采用了激光代替方案四的紅外光，激光具有單一性強(qiáng)，不宜發(fā)散等特點(diǎn)，使得本作品可以在更多的場合下使用，加上可以采用調(diào)制過的激光信號(hào)，有效避免外界光源干擾，同時(shí)激光發(fā)射接收器的價(jià)格比較低廉，使得成本降低了很多。因此本項(xiàng)目采用此方案。 操作性分析：
本作品將往小型化方向設(shè)計(jì)，在實(shí)際使用中，只需要在某一片扇葉上貼一張小小的反光紙，將本產(chǎn)品的探頭對(duì)準(zhǔn)反光紙所在的同心圓，當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即可讀出轉(zhuǎn)速。同時(shí)使用串口線纜與PC機(jī)連接，配合本人設(shè)計(jì)的基于Windows的監(jiān)控程序，可以自動(dòng)將轉(zhuǎn)速、溫度數(shù)據(jù)繪制成圖表動(dòng)態(tài)顯示，存儲(chǔ)。若風(fēng)扇電源由本產(chǎn)品供給，可以在程序中設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)扇達(dá)到用戶想要的轉(zhuǎn)速。 因此，本作品非常易用，操作簡單，功能多樣。
制作日志：
2015年11月16日22:03:26
上位機(jī)程序串口通訊功能設(shè)計(jì)完成。
2015年11月17日23:09:08
上位機(jī)程序總體框架設(shè)計(jì)完成。采用C++語言編寫，MFC框架開發(fā)。
初步設(shè)計(jì)了程序UI，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)快速繪制圖表的功能。
隨著記錄點(diǎn)不停增多，如果要把他們?nèi)慷祭L制在圖表里就會(huì)顯得不易觀察。 上位機(jī)程序中，設(shè)定記錄了20個(gè)點(diǎn)后，通過將整個(gè)數(shù)組左移一個(gè)元素，來拋棄前面的點(diǎn)不顯示出來。 Array_LeftMove(timeSerial); Array_LeftMove(fan_speed); DrawPoint(m_chartSerial1, timeSerial,fan_speed, fan_sum);
2015年11月28日15:33:17
電路原理圖，PCB設(shè)計(jì)，繪制完成。
2015年12月14日
發(fā)現(xiàn)一個(gè)坑爹的問題~~~�。�！激光接收管的輸出電平反了，在設(shè)計(jì)電路時(shí)看錯(cuò)型號(hào)。
結(jié)果當(dāng)有激光照射時(shí)，接收管會(huì)輸出高電平，沒激光時(shí)會(huì)輸出低電平。這樣沒辦法觸發(fā)單片機(jī)外部中斷的。起碼我目前用的這款STC單片機(jī)沒有上升沿觸發(fā)功能。AVR是有的。
悲催的我又懶得重做電路板，在基地硬件部沒看到有CNC，懶得手動(dòng)鉆那么多個(gè)孔。。。于是就直接在電路板上面改電路，利用上面激光發(fā)射那里的一個(gè)三極管做了個(gè)電平反轉(zhuǎn)。
2015年12月19日
完成上位機(jī)與下位機(jī)聯(lián)調(diào)。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速讀取，PWM控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
C++的MFC框架的確真的很老很老了。。。。今天為了打包程序弄了一個(gè)下午，沒有控件時(shí)還好，靜態(tài)編譯后就可以直接在其他電腦上運(yùn)行�？墒怯辛丝丶�，我使用了兩個(gè)控件，T-Chart和MSCOMM這兩個(gè)activity控件，總是很難把控件打包起來，并且要能夠自動(dòng)注冊(cè)控件。
從這之后，我決定不再使用MFC了，起初當(dāng)初用是因?yàn)槲沂煜++，直接用MFC可以避免語言方面的問題，比較方便。然而實(shí)際上已經(jīng)跟不上時(shí)代，這真是一個(gè)悲傷的故事。以后要是寫windows的程序，我決定使用C#或者Java。尤其是C#，.NET框架深深存在每一臺(tái)windows電腦上，運(yùn)行庫的安裝已經(jīng)不成問題了，很輕松就可以使程序通用于各個(gè)電腦而且語言比C++精簡許多，設(shè)計(jì)很輕巧簡約。
2015年12月20日
完成設(shè)計(jì)論文編寫。 作品制作完成。經(jīng)實(shí)際效果測試，可以在10厘米的距離之內(nèi)無接觸地測出風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，如照片所示。
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