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3.1.4 Intelligenter Ventilator

Einführung

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

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

../_images/list_Smart_Fan.png

Es ist sicherlich praktisch, ein ganzes Set zu kaufen, hier ist der Link:

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG

KAUF-LINK

GPIO-Erweiterungsplatine

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Steckbrett

BUY

Jumper-Kabel

BUY

Widerstand

BUY

Stromversorgungsmodul

-

Thermistor

BUY

L293D

-

ADC0834

-

Taste

BUY

Gleichstrommotor

BUY

Schaltplan

T-Board Name

physisch

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
../_images/Schematic_three_one4.png

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Bauen Sie den Schaltkreis.

../_images/image245.png

Bemerkung

Das Strommodul kann mit dem 9V-Batterieclip im Kit eine 9V-Batterie nutzen. Setzen Sie den Jumper des Strommoduls in die 5V-Busleisten des Breadboards.

../_images/image118.jpeg

Schritt 2: Wechseln Sie in den Ordner mit dem Code.

cd ~/raphael-kit/c/3.1.4/

Schritt 3: Kompilieren.

gcc 3.1.4_SmartFan.c -lwiringPi -lm

Schritt 4: Führen Sie die obige ausführbare Datei aus.

sudo ./a.out

Wenn der Code läuft, 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 Sie auf die 4te Geschwindigkeitsstufe eingestellt sind und die Taste drücken, stoppt der Ventilator mit einer 0 Windgeschwindigkeit.

Wenn die Temperatur um mehr als 2℃ steigt oder fällt, wird die Geschwindigkeit automatisch um 1 Stufe schneller oder langsamer.

Bemerkung

Wenn es nach dem Starten nicht funktioniert oder ein Fehlerhinweis erscheint: "wiringPi.h: No such file or directory", beachten Sie bitte Installieren und Überprüfen von WiringPi.

Code

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <softPwm.h>
#include <math.h>

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

#define ADC_CS      0
#define ADC_CLK     1
#define ADC_DIO     2
#define MotorPin1   21
#define MotorPin2   22
#define MotorEnable 23
#define BtnPin      3

uchar get_ADC_Result(uint channel)
{
    uchar i;
    uchar dat1=0, dat2=0;
    int sel = channel > 1 & 1;
    int odd = channel & 1;

    pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
    digitalWrite(ADC_CS, 0);
    // Start bit
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
//Single End mode
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    // ODD
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,odd);  delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
    //Select
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,sel);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,1);

    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(ADC_CLK,0);
    digitalWrite(ADC_DIO,1);    delayMicroseconds(2);

    for(i=0;i<8;i++)
    {
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);

        pinMode(ADC_DIO, INPUT);
        dat1=dat1<<1 | digitalRead(ADC_DIO);
    }

    for(i=0;i<8;i++)
    {
        dat2 = dat2 | ((uchar)(digitalRead(ADC_DIO))<<i);
        digitalWrite(ADC_CLK,1);    delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(ADC_CLK,0);    delayMicroseconds(2);
    }

    digitalWrite(ADC_CS,1);
    pinMode(ADC_DIO, OUTPUT);
    return(dat1==dat2) ? dat1 : 0;
}

int temperture(){
    unsigned char analogVal;
    double Vr, Rt, temp, cel, Fah;
    analogVal = get_ADC_Result(0);
    Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
    Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
    temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
    cel = temp - 273.15;
    Fah = cel * 1.8 +32;
    int t=cel;
    return t;
}

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){ //when initialize wiring failed,print messageto screen
        printf("setup wiringPi failed !");
        return;
    }
    softPwmCreate(MotorPin1,  0, 100);
    softPwmCreate(MotorPin2,  0, 100);
    pinMode(MotorEnable,OUTPUT);
    pinMode(BtnPin,INPUT);
    pinMode(ADC_CS,  OUTPUT);
    pinMode(ADC_CLK, OUTPUT);
}

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 temperture(){
    unsigned char analogVal;
    double Vr, Rt, temp, cel, Fah;
    analogVal = get_ADC_Result(0);
    Vr = 5 * (double)(analogVal) / 255;
    Rt = 10000 * (double)(Vr) / (5 - (double)(Vr));
    temp = 1 / (((log(Rt/10000)) / 3950)+(1 / (273.15 + 25)));
    cel = temp - 273.15;
    Fah = cel * 1.8 +32;
    int t=cel;
    return t;
}

Temperture() funktioniert, indem es Thermistorwerte, die von ADC0834 gelesen werden, in Temperaturwerte umwandelt. Weitere Einzelheiten finden Sie unter 2.2.2 Thermistor.

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;
}

Diese Funktion steuert die Drehgeschwindigkeit des Motors. Der Bereich des Level: 0-4 (Stufe 0 stoppt den arbeitenden Motor). Eine Stufenanpassung steht für eine Änderung der Windgeschwindigkeit um 25%.

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;
}

Die Funktion main() enthält den gesamten Programmvorgang wie gezeigt:

  1. Ständiges Auslesen des Tastenzustandes und der aktuellen Temperatur.

  2. Jeder Tastendruck erhöht level um +1 und gleichzeitig wird die Temperatur aktualisiert. Der Level bewegt sich im Bereich 1~4.

  3. Solange der Ventilator arbeitet (der Level ist nicht 0), wird die Temperatur überwacht. Eine Änderung um 2℃+ bewirkt das Hoch- und Heruntersetzen des Levels.

  4. Der Motor ändert die Drehgeschwindigkeit entsprechend dem Level.