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4.1.7 Intelligenter Ventilator

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 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 die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein komplettes Kit 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.

KOMPONENTENVORSTELLUNG	KAUF-LINK
GPIO Extension Board	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN
Jumper-Kabel	KAUFEN
Widerstand	KAUFEN
Stromversorgungsmodul	-
Thermistor	KAUFEN
L293D	-
ADC0834	-
Taste	KAUFEN
Gleichstrommotor	KAUFEN

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

Experimentelle Verfahren

Schritt 1: Bauen Sie den Schaltkreis auf.

Bemerkung

Das Strommodul kann eine 9-V-Batterie mit der im Kit enthaltenen 9-V-Batterieklemme verwenden. Stecken Sie die Jumperkappe des Strommoduls in die 5V-Stromschienen des Steckbretts.

Schritt 2: Gehen Sie in den Ordner des Codes.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Schritt 3: Ausführen.

sudo python3 4.1.10_SmartFan_zero.py

Während der Code ausgeführt wird, starten Sie den Ventilator, indem Sie die Taste drücken. Jedes Mal, wenn Sie drücken, wird eine Geschwindigkeitsstufe nach oben oder unten angepasst. Es gibt 5 Arten von Geschwindigkeitsstufen: 0~4. Wenn Sie auf die 4. Geschwindigkeitsstufe eingestellt sind und die Taste drücken, hört der Ventilator auf zu arbeiten und zeigt eine Windgeschwindigkeit von 0 an.

Sobald die Temperatur um mehr als 2°C steigt oder fällt, wird die Geschwindigkeit automatisch um eine Stufe schneller oder langsamer.

Code

Bemerkung

Sie können den untenstehenden Code Modifizieren/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen. Aber zuerst müssen Sie zum Quellcodepfad wie raphael-kit/python-pi5 gehen. Nach der Modifikation des Codes können Sie ihn direkt ausführen, um das Ergebnis zu sehen.

#!/usr/bin/env python3

from gpiozero import Motor, Button
from time import sleep
import ADC0834
import math

# Initialize GPIO pins for the button and motor control
BtnPin = Button(22)
motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)

# Initialize the ADC0834 module for temperature sensing
ADC0834.setup()

# Initialize variables to track the motor speed level and temperatures
level = 0
currentTemp = 0
markTemp = 0

def temperature():
    """
    Reads and calculates the current temperature from the sensor.
    Returns:
        float: The current temperature in Celsius.
    """
    # Read analog value from the ADC0834 module
    analogVal = ADC0834.getResult()
    # Convert analog value to voltage and then to resistance
    Vr = 5 * float(analogVal) / 255
    Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
    # Calculate temperature in Celsius
    temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15 + 25)))
    Cel = temp - 273.15
    return Cel

def motor_run(level):
    """
    Adjusts the motor speed based on the specified level.
    Args:
        level (int): Desired motor speed level.
    Returns:
        int: Adjusted motor speed level.
    """
    # Stop the motor if the level is 0
    if level == 0:
        motor.stop()
        return 0
    # Cap the level at 4 for maximum speed
    if level >= 4:
        level = 4
    # Set the motor speed
    motor.forward(speed=float(level / 4))
    return level

def changeLevel():
    """
    Changes the motor speed level when the button is pressed and updates the reference temperature.
    """
    global level, currentTemp, markTemp
    print("Button pressed")
    # Cycle through levels 0-4
    level = (level + 1) % 5
    # Update the reference temperature
    markTemp = currentTemp

# Bind the button press event to changeLevel function
BtnPin.when_pressed = changeLevel

def main():
    """
    Main function to continuously monitor and respond to temperature changes.
    """
    global level, currentTemp, markTemp
    # Set initial reference temperature
    markTemp = temperature()
    while True:
        # Continuously read current temperature
        currentTemp = temperature()
        # Adjust motor level based on temperature difference
        if level != 0:
            if currentTemp - markTemp <= -2:
                level -= 1
                markTemp = currentTemp
            elif currentTemp - markTemp >= 2:
                if level < 4:
                    level += 1
                markTemp = currentTemp
        # Run the motor at the adjusted level
        level = motor_run(level)

# Run the main function and handle KeyboardInterrupt
try:
    main()
except KeyboardInterrupt:
    # Stop the motor when the script is interrupted
    motor.stop()

Code-Erklärung

1. Importiert Klassen zur Verwaltung eines Motors und einer Taste sowie die Sleep-Funktion für Pausen. Zusätzlich werden die ADC0834-Bibliothek für die Temperaturmessung und die Math-Bibliothek für mathematische Berechnungen importiert.

   #!/usr/bin/env python3
   
   from gpiozero import Motor, Button
   from time import sleep
   import ADC0834
   import math
   

2. Richtet die Taste an GPIO-Pin 22 ein und konfiguriert den Motor mit spezifischen GPIO-Pins zur Steuerung. Initialisiert das ADC0834-Modul für die Temperaturmessung. Initialisiert auch Variablen zur Überwachung der Motorgeschwindigkeitsstufe und der Temperaturen.

   # Initialize GPIO pins for the button and motor control
   BtnPin = Button(22)
   motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)
   
   # Initialize the ADC0834 module for temperature sensing
   ADC0834.setup()
   
   # Initialize variables to track the motor speed level and temperatures
   level = 0
   currentTemp = 0
   markTemp = 0
   

3. Definiert eine Funktion zum Lesen und Berechnen der Temperatur vom Sensor, Umrechnung der Messwerte in Celsius.

   def temperature():
       """
       Reads and calculates the current temperature from the sensor.
       Returns:
           float: The current temperature in Celsius.
       """
       # Read analog value from the ADC0834 module
       analogVal = ADC0834.getResult()
       # Convert analog value to voltage and then to resistance
       Vr = 5 * float(analogVal) / 255
       Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
       # Calculate temperature in Celsius
       temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15 + 25)))
       Cel = temp - 273.15
       return Cel
   

4. Führt eine Funktion ein, um die Motorgeschwindigkeit entsprechend der angegebenen Stufe anzupassen.

   def motor_run(level):
       """
       Adjusts the motor speed based on the specified level.
       Args:
           level (int): Desired motor speed level.
       Returns:
           int: Adjusted motor speed level.
       """
       # Stop the motor if the level is 0
       if level == 0:
           motor.stop()
           return 0
       # Cap the level at 4 for maximum speed
       if level >= 4:
           level = 4
       # Set the motor speed
       motor.forward(speed=float(level / 4))
       return level
   

5. Implementiert eine Funktion, um die Motorgeschwindigkeitsstufe manuell mit einer Taste zu ändern, und bindet diese Funktion an das Druckereignis der Taste.

   def changeLevel():
       """
       Changes the motor speed level when the button is pressed and updates the reference temperature.
       """
       global level, currentTemp, markTemp
       print("Button pressed")
       # Cycle through levels 0-4
       level = (level + 1) % 5
       # Update the reference temperature
       markTemp = currentTemp
   
   # Bind the button press event to changeLevel function
   BtnPin.when_pressed = changeLevel
   

6. Die Hauptfunktion, die entwickelt wurde, um die Motorgeschwindigkeit kontinuierlich an Temperaturschwankungen anzupassen, bleibt zu implementieren.

   def main():
       """
       Main function to continuously monitor and respond to temperature changes.
       """
       global level, currentTemp, markTemp
       # Set initial reference temperature
       markTemp = temperature()
       while True:
           # Continuously read current temperature
           currentTemp = temperature()
           # Adjust motor level based on temperature difference
           if level != 0:
               if currentTemp - markTemp <= -2:
                   level -= 1
                   markTemp = currentTemp
               elif currentTemp - markTemp >= 2:
                   if level < 4:
                       level += 1
                   markTemp = currentTemp
           # Run the motor at the adjusted level
           level = motor_run(level)
   

7. Führt die Hauptfunktion aus und stellt sicher, dass der Motor stoppt, wenn das Skript unterbrochen wird.

   # Run the main function and handle KeyboardInterrupt
   try:
       main()
   except KeyboardInterrupt:
       # Stop the motor when the script is interrupted
       motor.stop()