注釈

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4.1.10 スマートファン

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、風速を調整可能な手動+自動スマートファンを製作します。

必要な部品

このプロジェクトで必要な部品は以下の通りです。

../_images/list_Smart_Fan.png

キット全体を購入する方が確実に便利です。リンクはこちら：

名前

このキットのアイテム

リンク

Raphael Kit

337

Raphael Kit

以下のリンクから別々に購入することもできます。

コンポーネントの紹介

購入リンク

GPIO拡張ボード

BUY

ブレッドボード

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ジャンパーワイヤー

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抵抗器

BUY

電源モジュール

-

サーミスター

BUY

L293D

-

ADC0834

-

ボタン

BUY

DCモーター

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
../_images/Schematic_three_one4.png

実験手順

ステップ1: 回路を作成します。

../_images/image245.png

注釈

キットの9Vバッテリーバックルを使って、電源モジュールに9Vのバッテリーを適用できます。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。

../_images/image118.jpeg

ステップ2: コードのフォルダに移動します。

cd ~/raphael-kit/python

ステップ3: 実行します。

sudo python3 4.1.10_SmartFan.py

コードを実行しながら、ボタンを押してファンを始動させる。押すたびに1段階スピードが上下します。スピードグレードは 5 種類あります。 速度等級があります： 0~4. 速度等級を4 th に設定してボタンを押すと、ファンは停止します。を押すと風速 0 で停止します。

温度が2℃以上上がるか下がると、速度は自動的に1段階速くなったり遅くなったりします。

コード

注釈

下記のコードを 修正/リセット/コピー/実行/停止 することができます。しかし、その前にソースコードのパス raphael-kit/python に移動する必要があります。コードを修正した後、その効果を直接確認するために実行することができます。

import RPi.GPIO as GPIO
import time
import ADC0834
import math

# Set up pins
MotorPin1   = 5
MotorPin2   = 6
MotorEnable = 13
BtnPin  = 22


def setup():
    global p_M1,p_M2
    ADC0834.setup()
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)
    GPIO.setup(MotorPin1, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(MotorPin2, GPIO.OUT)
    p_M1=GPIO.PWM(MotorPin1,2000)
    p_M2=GPIO.PWM(MotorPin2,2000)
    p_M1.start(0)
    p_M2.start(0)
    GPIO.setup(MotorEnable, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
    GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN)

def temperature():
    analogVal = ADC0834.getResult()
    Vr = 5 * float(analogVal) / 255
    Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
    temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
    Cel = temp - 273.15
    Fah = Cel * 1.8 + 32
    return Cel

def motor(level):
    if level == 0:
        GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
        return 0
    if level>=4:
        level = 4
    GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
    p_M1.ChangeDutyCycle(level*25)
    return level


def main():
    lastState=0
    level=0
    markTemp = temperature()
    while True:
        currentState =GPIO.input(BtnPin)
        currentTemp=temperature()
        if currentState == 1 and lastState == 0:
            level=(level+1)%5
            markTemp = currentTemp
            time.sleep(0.5)
        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)


def destroy():
    GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
    p_M1.stop()
    p_M2.stop()
    GPIO.cleanup()

if __name__ == '__main__':
    setup()
    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:
        destroy()

コード説明

def temperature():
    analogVal = ADC0834.getResult()
    Vr = 5 * float(analogVal) / 255
    Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
    temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
    Cel = temp - 273.15
    Fah = Cel * 1.8 + 32
    return Cel

temperture() は、 ADC0834 によって読み取られたサーミスターの値を温度値に変換するためのものです。詳細は 2.2.2 サーミスタ を参照してください。

def motor(level):
    if level == 0:
        GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
        return 0
    if level>=4:
        level = 4
    GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
    p_M1.ChangeDutyCycle(level*25)
    return level

この関数は、モーターの回転速度を制御します。 Lever の範囲は 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% の変化を表します。

def main():
    lastState=0
    level=0
    markTemp = temperature()
    while True:
        currentState =GPIO.input(BtnPin)
        currentTemp=temperature()
        if currentState == 1 and lastState == 0:
            level=(level+1)%5
            markTemp = currentTemp
            time.sleep(0.5)
        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)

関数 main() は、以下に示すプログラムの全体的なプロセスを含みます：

  1. ボタンの状態と現在の温度を常に読み取ります。

  2. ボタンを押すたびにlevelを +1 し、同時に温度が更新されます。 Level の範囲は 1~4 です。

  3. ファンが動作しているとき（レベルが 0 でない場合）、温度は検出されます。 2℃+ の変化でレベルが上下します。

  4. モーターは Level に合わせて回転速度を変更します。

現象の画像

../_images/image246.png