.. note::

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.. _4.1.10_py:

4.1.10 Intelligenter Ventilator
================================

.. note::

   .. image:: ../img/mcp3008_and_adc0834.jpg
      :width: 25%
      :align: left

   Abhängig von Ihrer Kit-Version identifizieren Sie bitte, ob Sie **ADC0834** oder **MCP3008** haben, und fahren Sie mit dem entsprechenden Abschnitt fort.



Einführung
-----------------

In diesem Projekt werden wir Motoren, Tasten und Thermistoren verwenden, um einen manuellen + automatischen intelligenten Ventilator zu bauen, dessen Windgeschwindigkeit einstellbar ist.

Benötigte Komponenten
------------------------------

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

.. image:: ../img/list_Smart_Fan.png
    :align: center

Es ist sicherlich praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Name
        - ARTIKEL IN DIESEM KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - KOMPONENTENBESCHREIBUNG
        - KAUF-LINK

    *   - :ref:`cpn_gpio_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_resistor`
        - |link_resistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_power_module`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_thermistor`
        - |link_thermistor_buy|
    *   - :ref:`cpn_l293d`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_adc0834`
        - \-
    *   - :ref:`cpn_button`
        - |link_button_buy|
    *   - :ref:`cpn_motor`
        - |link_motor_buy|

Schaltplan
------------------------

============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO17       Pin 11   0        17
GPIO18       Pin 12   1        18
GPIO27       Pin 13   2        27
GPIO22       Pin 15   3        22
GPIO5        Pin 29   21       5
GPIO6        Pin 31   22       6
GPIO13       Pin 33   23       13
============ ======== ======== ===

.. image:: ../img/Schematic_three_one4.png
   :align: center

Experimentelle Verfahren
-----------------------------

**Schritt 1:** Bauen Sie den Schaltkreis.

.. image:: ../img/image245.png

.. note::
    Das Strommodul kann eine 9V-Batterie mit der 9V-Batteriehalterung aus dem Kit verwenden. Setzen Sie den Jumper des Strommoduls in die 5V-Busleisten des Breadboards.

.. image:: ../img/image118.jpeg
   :align: center

**Schritt 2**: Wechseln Sie in den Ordner des Codes.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/python

**Schritt 3**: Starten.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo python3 4.1.10_SmartFan.py

Wenn der Code ausgeführt wird, starten Sie den Ventilator durch Drücken der Taste. Jedes Mal, wenn Sie drücken, wird die Geschwindigkeitsstufe um 1 erhöht oder verringert. Es gibt **5** Geschwindigkeitsstufen: **0~4**. Wenn auf die 4. Geschwindigkeitsstufe eingestellt ist und Sie die Taste drücken, stoppt der Ventilator mit einer Windgeschwindigkeit von **0**.

Wenn sich die Temperatur um mehr als 2℃ erhöht oder verringert, wird die Geschwindigkeit automatisch um 1 Stufe schneller oder langsamer.

Code
--------

.. note::
    Sie können den untenstehenden Code **Ändern/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen**. Aber zuerst müssen Sie zum Quellcode-Pfad wie ``raphael-kit/python`` gehen. Nach dem Ändern des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um den Effekt zu sehen.

.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

    import RPi.GPIO as GPIO
    import time
    import ADC0834
    import math

    # Set up pins
    MotorPin1   = 5
    MotorPin2   = 6
    MotorEnable = 13
    BtnPin  = 22


    def setup():
        global p_M1,p_M2
        ADC0834.setup()
        GPIO.setmode(GPIO.BCM)
        GPIO.setup(MotorPin1, GPIO.OUT)
        GPIO.setup(MotorPin2, GPIO.OUT)
        p_M1=GPIO.PWM(MotorPin1,2000)
        p_M2=GPIO.PWM(MotorPin2,2000)
        p_M1.start(0)
        p_M2.start(0)
        GPIO.setup(MotorEnable, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
        GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN)

    def temperature():
        analogVal = ADC0834.getResult()
        Vr = 5 * float(analogVal) / 255
        Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
        temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
        Cel = temp - 273.15
        Fah = Cel * 1.8 + 32
        return Cel

    def motor(level):
        if level == 0:
            GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
            return 0
        if level>=4:
            level = 4
        GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
        p_M1.ChangeDutyCycle(level*25)
        return level


    def main():
        lastState=0
        level=0
        markTemp = temperature()
        while True:
            currentState =GPIO.input(BtnPin)
            currentTemp=temperature()
            if currentState == 1 and lastState == 0:
                level=(level+1)%5
                markTemp = currentTemp
                time.sleep(0.5)
            lastState=currentState
            if level!=0:
                if currentTemp-markTemp <= -2:
                    level = level -1
                    markTemp=currentTemp            
                if currentTemp-markTemp >= 2:
                    level = level +1
                    markTemp=currentTemp             
            level = motor(level)
            

    def destroy():
        GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
        p_M1.stop()
        p_M2.stop()
        GPIO.cleanup()    

    if __name__ == '__main__':
        setup()
        try:
            main()
        except KeyboardInterrupt:
            destroy()


**Code-Erklärung**

.. code-block:: python

    def temperature():
        analogVal = ADC0834.getResult()
        Vr = 5 * float(analogVal) / 255
        Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
        temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
        Cel = temp - 273.15
        Fah = Cel * 1.8 + 32
        return Cel

``temperture()`` funktioniert, indem es Thermistor-Werte, die vom **ADC0834** gelesen werden, in Temperaturwerte umwandelt. Weitere Details finden Sie unter :ref:`2.2.2_py`.

.. code-block:: python

    def motor(level):
        if level == 0:
            GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
            return 0
        if level>=4:
            level = 4
        GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
        p_M1.ChangeDutyCycle(level*25)
        return level


Diese Funktion steuert die Drehgeschwindigkeit des Motors. Der Bereich des **Hebels**: **0-4** (Stufe **0** stoppt den arbeitenden Motor). Eine Stufenanpassung entspricht einer **25%** Änderung der Windgeschwindigkeit.

.. code-block:: python

    def main():
        lastState=0
        level=0
        markTemp = temperature()
        while True:
            currentState =GPIO.input(BtnPin)
            currentTemp=temperature()
            if currentState == 1 and lastState == 0:
                level=(level+1)%5
                markTemp = currentTemp
                time.sleep(0.5)
            lastState=currentState
            if level!=0:
                if currentTemp-markTemp <= -2:
                    level = level -1
                    markTemp=currentTemp            
                if currentTemp-markTemp >= 2:
                    level = level +1
                    markTemp=currentTemp             
            level = motor(level)


Die Funktion **main()** enthält den gesamten Programmvorgang, wie folgt dargestellt:

1) Ständiges Auslesen des Tastenzustands und der aktuellen Temperatur.

2) Jeder Tastendruck erhöht die Stufe um **+1** und gleichzeitig wird die Temperatur aktualisiert. Der **Level** reicht von **1~4**.

3) Während der Ventilator arbeitet (die Stufe ist **nicht 0**), wird die Temperatur überwacht. Eine Änderung von **+2℃** führt zur Erhöhung oder Verringerung der Stufe.

4) Der Motor ändert die Drehgeschwindigkeit entsprechend dem **Level**.

Phänomen-Bild
------------------------

.. image:: ../img/image246.png
   :align: center