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4.1.7 Ventilador Inteligente

Nota

Dependiendo de la versión de su kit, identifique si tiene ADC0834 o MCP3008 y continúe con la sección correspondiente.

Introducción

En este proyecto, utilizaremos motores, botones y termistores para crear un ventilador inteligente manual y automático cuya velocidad del viento es ajustable.

Componentes Necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace:

Nombre	ARTÍCULOS EN ESTE KIT	ENLACE
Kit Raphael	337	Raphael Kit

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE	ENLACE DE COMPRA
Placa de Extensión GPIO	COMPRAR
Protoboard	COMPRAR
Cables de Puente	COMPRAR
Resistor	COMPRAR
Módulo de Fuente de Alimentación	-
Termistor	COMPRAR
L293D	-
ADC0834	-
Botón	COMPRAR
Motor de corriente continua (DC)	COMPRAR

Diagrama Esquemático

Nombre T-Board	física	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/4.1.10_smart_fan_schematic.png

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

Nota

El módulo de alimentación puede usar una batería de 9V con el conector de batería de 9V incluido en el kit. Inserta el puente del módulo de alimentación en las tiras de bus de 5V de la placa de pruebas.

../_images/4.1.10_smart_fan_battery.jpeg

Paso 2: Accede a la carpeta del código.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Paso 3: Ejecuta.

sudo python3 4.1.10_SmartFan_zero.py

Cuando el código se ejecuta, inicia el ventilador presionando el botón. Cada vez que presionas, se ajusta una velocidad hacia arriba o hacia abajo. Hay 5 niveles de velocidad: 0~4. Cuando se establece en el nivel 4^to y presionas el botón, el ventilador deja de funcionar con una velocidad de viento de 0.

Una vez que la temperatura sube o baja más de 2℃, la velocidad automáticamente aumenta o disminuye en 1 nivel.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como raphael-kit/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

#!/usr/bin/env python3

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

# Inicializar pines GPIO para el botón y control del motor
BtnPin = Button(22)
motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)

# Inicializar el módulo ADC0834 para la detección de temperatura
ADC0834.setup()

# Inicializar variables para rastrear el nivel de velocidad del motor y las temperaturas
level = 0
currentTemp = 0
markTemp = 0

def temperature():
    """
    Reads and calculates the current temperature from the sensor.
    Returns:
        float: The current temperature in Celsius.
    """
    # Leer valor analógico del módulo ADC0834
    analogVal = ADC0834.getResult()
    # Convertir valor analógico a voltaje y luego a resistencia
    Vr = 5 * float(analogVal) / 255
    Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
    # Calcular temperatura en 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.
    """
    # Detener el motor si el nivel es 0
    if level == 0:
        motor.stop()
        return 0
    # Limitar el nivel a 4 para velocidad máxima
    if level >= 4:
        level = 4
    # Configurar la velocidad del motor
    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
    # Actualizar la temperatura de referencia
    markTemp = currentTemp

# Vincular el evento de presionar el botón a la función changeLevel
BtnPin.when_pressed = changeLevel

def main():
    """
    Main function to continuously monitor and respond to temperature changes.
    """
    global level, currentTemp, markTemp
    # Establecer la temperatura de referencia inicial
    markTemp = temperature()
    while True:
        # Leer continuamente la temperatura actual
        currentTemp = temperature()
        # Ajustar el nivel del motor según la diferencia de temperatura
        if level != 0:
            if currentTemp - markTemp <= -2:
                level -= 1
                markTemp = currentTemp
            elif currentTemp - markTemp >= 2:
                if level < 4:
                    level += 1
                markTemp = currentTemp
        # Ejecutar el motor al nivel ajustado
        level = motor_run(level)

# Ejecutar la función principal y manejar KeyboardInterrupt
try:
    main()
except KeyboardInterrupt:
    # Detener el motor cuando se interrumpe el script
    motor.stop()

Explicación del Código

Importa clases para gestionar un motor y un botón, y la función sleep para introducir pausas. Además, importa la biblioteca ADC0834 para la detección de temperatura y la biblioteca math para cálculos matemáticos.
```
#!/usr/bin/env python3

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

Configura el botón en el pin GPIO 22 y configura el motor con pines GPIO específicos para el control. Inicializa el módulo ADC0834 para la medición de temperatura. También, inicializa variables para monitorear el nivel de velocidad del motor y las temperaturas.

# Inicializar pines GPIO para el control del botón y el motor
BtnPin = Button(22)
motor = Motor(forward=5, backward=6, enable=13)

# Inicializar el módulo ADC0834 para la detección de temperatura
ADC0834.setup()

# Inicializar variables para rastrear el nivel de velocidad del motor y las temperaturas
level = 0
currentTemp = 0
markTemp = 0

Define una función para leer y calcular la temperatura del sensor, convirtiendo la lectura a Celsius.

def temperature():
    """
    Reads and calculates the current temperature from the sensor.
    Returns:
        float: The current temperature in Celsius.
    """
    # Leer valor analógico del módulo ADC0834
    analogVal = ADC0834.getResult()
    # Convertir valor analógico a voltaje y luego a resistencia
    Vr = 5 * float(analogVal) / 255
    Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
    # Calcular temperatura en Celsius
    temp = 1 / (((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15 + 25)))
    Cel = temp - 273.15
    return Cel

Introduce una función para ajustar la velocidad del motor según el nivel especificado.

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.
    """
    # Detener el motor si el nivel es 0
    if level == 0:
        motor.stop()
        return 0
    # Limitar el nivel a 4 para velocidad máxima
    if level >= 4:
        level = 4
    # Configurar la velocidad del motor
    motor.forward(speed=float(level / 4))
    return level

Implementa una función para cambiar manualmente el nivel de velocidad del motor utilizando un botón, y vincula esta función al evento de presionar el botón.

def changeLevel():
    """
    Changes the motor speed level when the button is pressed and updates the reference temperature.
    """
    global level, currentTemp, markTemp
    print("Button pressed")
    # Ciclar a través de los niveles 0-4
    level = (level + 1) % 5
    # Actualizar la temperatura de referencia
    markTemp = currentTemp

# Vincular el evento de presionar el botón a la función changeLevel
BtnPin.when_pressed = changeLevel

La función principal, diseñada para ajustar continuamente la velocidad del motor en respuesta a las fluctuaciones de temperatura, aún debe ser implementada.

def main():
    """
    Main function to continuously monitor and respond to temperature changes.
    """
    global level, currentTemp, markTemp
    # Establecer la temperatura de referencia inicial
    markTemp = temperature()
    while True:
        # Leer continuamente la temperatura actual
        currentTemp = temperature()
        # Ajustar el nivel del motor según la diferencia de temperatura
        if level != 0:
            if currentTemp - markTemp <= -2:
                level -= 1
                markTemp = currentTemp
            elif currentTemp - markTemp >= 2:
                if level < 4:
                    level += 1
                markTemp = currentTemp
        # Ejecutar el motor al nivel ajustado
        level = motor_run(level)

Ejecuta la función principal y asegura que el motor se detenga si el script es interrumpido.

# Ejecutar la función principal y manejar KeyboardInterrupt
try:
    main()
except KeyboardInterrupt:
    # Detener el motor cuando se interrumpe el script
    motor.stop()