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3.1.4 Intelligenter Ventilator (MCP3008)
Bemerkung
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 verwenden wir Motoren, Tasten und Thermistoren, um einen manuellen + automatischen intelligenten Ventilator mit einstellbarer Drehzahl zu bauen.
Benötigte Komponenten
Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten:
Es ist definitiv bequem, ein komplettes Kit zu kaufen. Hier ist der Link:
Name |
ELEMENTE IN DIESEM KIT |
LINK |
|---|---|---|
Raphael Kit |
337 |
Sie können die Komponenten auch einzeln über die folgenden Links kaufen:
KOMPONENTENBESCHREIBUNG |
KAUFLINK |
|---|---|
- |
|
- |
|
- |
|
Schaltplan
T-Board-Name |
Physikal |
WiringPi |
BCM |
SPICE0 |
Pin 24 |
10 |
8 |
SPIMOSI |
Pin 19 |
12 |
10 |
SPIMISO |
Pin 21 |
13 |
9 |
SPISCLK |
Pin 23 |
14 |
11 |
GPIO22 |
Pin 15 |
3 |
22 |
GPIO5 |
Pin 29 |
21 |
5 |
GPIO6 |
Pin 31 |
22 |
6 |
GPIO13 |
Pin 33 |
23 |
13 |
Experimentelle Verfahren
Schritt 1: Schließen Sie den Stromkreis an.
Bemerkung
Das Strommodul kann mit einer 9V-Batterie und dem 9V-Batterieclip aus dem Kit betrieben werden. Stecken Sie die Jumperkappe des Strommoduls in die 5V-Stromschienen des Breadboards.
Schritt 2: Wechseln Sie in den Code-Ordner.
cd ~/raphael-kit/c/3.1.4-2/
Schritt 3: Kompilieren Sie den Code.
gcc 3.1.4_SmartFan.c -o SmartFan -lwiringPi -lm
Schritt 4: Führen Sie die ausführbare Datei aus.
./SmartFan
Wenn der Code ausgeführt wird, starten Sie den Ventilator, indem Sie die Taste drücken. Jeder Tastendruck erhöht oder verringert die Geschwindigkeit um eine Stufe. Es gibt 5 Geschwindigkeitsstufen: 0–4. Wenn die 4. Stufe erreicht ist und Sie erneut drücken, stoppt der Ventilator mit der Geschwindigkeit 0.
Wenn die Temperatur um mehr als ±2℃ steigt oder fällt, passt sich die Geschwindigkeit automatisch um eine Stufe an.
Bemerkung
Wenn es nach dem Ausführen nicht funktioniert oder die Fehlermeldung „wiringPi.h: No such file or directory“ angezeigt wird, lesen Sie bitte Installieren und Überprüfen von WiringPi.
Code
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiSPI.h>
#include <stdio.h>
#include <softPwm.h>
#include <math.h>
#define SPI_CHANNEL 0
#define SPI_SPEED 1000000
#define MotorPin1 21
#define MotorPin2 22
#define MotorEnable 23
#define BtnPin 3
int read_ADC(int channel)
{
if (channel < 0 || channel > 7) return -1;
unsigned char buffer[3];
buffer[0] = 1; // Startbit
buffer[1] = (8 + channel) << 4; // Single-Ended-Modus und Kanal
buffer[2] = 0;
wiringPiSPIDataRW(SPI_CHANNEL, buffer, 3);
int result = ((buffer[1] & 3) << 8) | buffer[2];
return result;
}
int temperture()
{
int analogVal = read_ADC(0);
double Vr = 3.3 * analogVal / 1023.0; // 3.3V Referenz
double Rt = 10000.0 * Vr / (3.3 - Vr);
double temp = 1 / (((log(Rt / 10000.0)) / 3950.0) + (1 / (273.15 + 25.0)));
double cel = temp - 273.15;
double Fah = cel * 1.8 + 32;
printf("Celsius: %.2f C Fahrenheit: %.2f F\n", cel, Fah);
return (int)cel;
}
int motor(int level)
{
if (level == 0) {
digitalWrite(MotorEnable, LOW);
return 0;
}
if (level >= 4) {
level = 4;
}
digitalWrite(MotorEnable, HIGH);
softPwmWrite(MotorPin1, level * 25);
return level;
}
void setup()
{
if (wiringPiSetup() == -1) {
printf("wiringPi setup failed!\n");
return;
}
if (wiringPiSPISetup(SPI_CHANNEL, SPI_SPEED) == -1) {
printf("SPI setup failed!\n");
return;
}
softPwmCreate(MotorPin1, 0, 100);
softPwmCreate(MotorPin2, 0, 100);
pinMode(MotorEnable, OUTPUT);
pinMode(BtnPin, INPUT);
}
int main(void)
{
setup();
int currentState, lastState = 0;
int level = 0;
int currentTemp, markTemp = 0;
while (1) {
currentState = digitalRead(BtnPin);
currentTemp = temperture();
if (currentTemp <= 0) continue;
if (currentState == 1 && lastState == 0) {
level = (level + 1) % 5;
markTemp = currentTemp;
delay(500);
}
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);
}
return 0;
}
Code-Erklärung
int read_ADC(int channel) { ... }
Diese Funktion liest den analogen Eingang des MCP3008 am angegebenen Kanal. Sie sendet einen 3-Byte-SPI-Befehl und gibt einen 10-Bit-Digitalwert zwischen 0–1023 zurück.
int temperture() { ... }
Die Funktion temperture() liest das Thermistor-Signal über den MCP3008 aus,
berechnet Spannung, Widerstand und wandelt diese mit der Thermistor-Formel (Steinhart–Hart-Approximation) in Celsius und Fahrenheit um.
int motor(int level) { ... }
Die Funktion motor() steuert die Lüftergeschwindigkeit per PWM.
Der Wert reicht von 0–4, wobei 0 den Lüfter ausschaltet und jede Stufe den Tastgrad um 25 % erhöht.
void setup() { ... }
Die Funktion setup() initialisiert WiringPi, konfiguriert SPI, PWM und die benötigten GPIO-Pins für die Motorsteuerung und den Tasten-Eingang.
int main(void) { ... }
Die main()-Funktion enthält die Hauptschleife:
Überwacht den Tastenzustand und liest die aktuelle Temperatur.
Bei Tastendruck wird die Lüfterstufe erhöht (0–4) und die Temperatur gespeichert.
Bei Temperaturänderungen von ±2 °C passt sich die Lüftergeschwindigkeit automatisch an.
Ruft
motor(level)auf, um die PWM-Ausgabe basierend auf der aktuellen Stufe zu aktualisieren.