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.. _3.1.4_c_pi5:

3.1.4 スマートファン
======================

.. note::

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

   キットのバージョンによって、 **ADC0834** または **MCP3008** が含まれています。  
   該当するセクションを選択してください。

はじめに
-----------------

このプロジェクトでは、モーター、ボタン、サーミスターを使用して、風速を調整できる手動+自動のスマートファンを作成します。

必要な部品
------------------------------

このプロジェクトには、以下の部品が必要です。

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

全てのキットを購入すると便利です。以下はそのリンクです。

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

    *   - 名前	
        - このキットのアイテム
        - リンク
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

以下のリンクから部品を個別に購入することも可能です。

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

    *   - コンポーネントの紹介
        - 購入リンク

    *   - :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|

回路図
------------------------

============ ======== ======== ===
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

実験手順
-----------------------------

**ステップ1:** 回路を組み立てる。

.. image:: ../img/image245.png
    :align: center

.. note::
    電源モジュールにはキットの9Vバッテリーバックルを使用して9Vバッテリーを使用することができます。電源モジュールのジャンパーキャップをブレッドボードの5Vバスストリップに挿入します。

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

**ステップ2**: コードのフォルダに移動する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    cd ~/raphael-kit/c/3.1.4/

**ステップ3**: コンパイルする。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    gcc 3.1.4_SmartFan.c -lwiringPi -lm

**ステップ4**: 上記の実行可能ファイルを実行する。

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block:: 

    sudo ./a.out

コードを実行すると、ボタンを押すことでファンを起動します。押すたびに1段階の速度が上下します。速度の段階は **0~4** の **5** 種類があります。4\ :sup:`th` 速度段階に設定し、ボタンを押すと、ファンは **0** の風速で停止します。

気温が2℃以上上昇または下降すると、速度は自動的に1段階速くまたは遅くなります。

.. note::

    実行後に動作しない、またはエラープロンプト「wiringPi.h: No such file or directory」が表示される場合は、 :ref:`install_wiringpi_pi5` を参照してください。

コード
--------

.. code-block:: c

    #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;

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

        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;
    }

コード説明
----------------------

.. code-block:: c

    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()は、ADC0834によって読み取られたサーミスタの値を温度値に変換して動作します。詳細については、 :ref:`2.2.2_c_pi5` を参照してください。

.. code-block:: c

    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;     
    }

この関数はモーターの回転速度を制御します。 **Level** の範囲: **0-4** （レベル **0** はモーターの動作を停止します）。一つのレベルの調整は風速の **25%** の変化を意味します。

.. code-block:: c

    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;
    }

**main()** 関数は、以下に示されているプログラムの全体的なプロセスを含んでいます：

1) ボタンの状態と現在の温度を常に読み取ります。

2) 一回の押し下げでlevelを **+1** し、同時に温度も更新されます。 **Level** は **1~4** の範囲です。

3) ファンが動作している場合（レベルが **0でない場合** ）、温度は検出されています。 **2℃の+** の変化は、レベルの上下を引き起こします。

4) モーターは **Level** に従って回転速度を変更します。