Wentylator sterowany temperaturą!: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Mieszkając w tropikalnym kraju, takim jak Singapur, pocenie się przez cały dzień jest frustrujące, a tymczasem musisz skupić się na nauce lub pracy w tak dusznym środowisku. Aby powietrze płynęło i ochłodziło się, wpadłem na pomysł wentylatora z regulacją temperatury, który włączy się automatycznie, gdy temperatura osiągnie 25 stopni Celsjusza (wtedy większość ludzi zaczyna czuć się gorąco), a prędkość wentylatora nawet wzrasta i przynosi silniejszy wiatr o temperaturze 30 stopni Celsjusza.

Potrzebne komponenty:

1. Jeden Arduino Uno.

2. Jeden czujnik temperatury (TMP36, który ma wyjście analogowe).

3. Jeden tranzystor TIP110.

4. Jeden silnik 6 V DC z łopatką wentylatora.

5. Jedna dioda (1N4007).

6. Jedna dioda LED.

7. Dwa rezystory (220Ohm i 330Ohm)

Zasilanie 8,6V.

Krok 1: Utwórz schemat

Oto schemat, który stworzyłem dla tego projektu za pomocą Eagle.

Obwód czujnika temperatury podaje wejście analogowe, na podstawie którego włączany jest silnik i zmienia jego prędkość. Jak pokazano na powyższym schemacie pinów, pin1 powinien być podłączony do zasilania. Ponieważ TMP36 działa dobrze pod napięciem od 2,7 V do 5,5 V (z karty katalogowej), 5 V z płytki Arduino wystarczy do zasilania czujnika temperatury. Pin 2 wyprowadza analogową wartość napięcia na pin A0 w Arduino, która jest liniowo proporcjonalna do temperatury Celsjusza. Podczas gdy Pin3 jest podłączony do GND w Arduino.

Na podstawie wykrytej temperatury pin 6 PWM „wyprowadzi inne napięcie” (inne napięcie uzyskuje się poprzez wielokrotne włączanie i wyłączanie sygnału) na bazę tranzystora TIP110. R1 służy do ograniczania prądu, aby nie przekraczał maksymalnego prądu bazowego (dla TIP110 jest to 50mA w oparciu o arkusz danych). Zewnętrzny zasilacz 6 V zamiast 5 V z Arduino służy do zasilania silnika jako dużego prąd pobierany przez silnik może zniszczyć Arduino. Tranzystor służy tutaj również jako bufor do odizolowania obwodu silnika od Arduino z tego samego powodu (zapobieganie uszkodzeniu Arduino przez prąd pobierany przez silnik.). Silnik będzie się obracał z różną prędkością przy różnym napięciu do niego przyłożonym. Dioda podłączona do silnika ma rozproszyć indukowany emf generowany przez silnik w momencie włączania i wyłączania wentylatora, aby zapobiec uszkodzeniu tranzystora (nagła zmiana prądu wywoła emf wsteczny, który może uszkodzić tranzystor).

Cyfrowy pin 8 jest podłączony do diody LED, która zaświeci się, gdy wentylator się kręci, rezystor R2 służy tutaj do ograniczenia prądu.

Uwaga*: Wszystkie komponenty w obwodzie mają to samo uziemienie, więc istnieje wspólny punkt odniesienia.

Krok 2: Kodowanie

Komentarze w moim kodowaniu wyjaśniały każdy krok, poniżej znajdują się informacje uzupełniające.

Pierwszą częścią mojego kodowania jest zdefiniowanie wszystkich zmiennych i pinów (pierwsze zdjęcie):

Linia 1: Temperatura jest zdefiniowana jako pływająca, więc jest bardziej dokładna.

Wiersz 3 i Wiersz 4: Minimalna temperatura, przy której wentylator jest włączony, może być dostosowana do innych wartości, a także „tempHigh”, przy której wentylator obraca się szybciej.

Linia 5: Pin wentylatora może być dowolnym pinem PWM (pin 11, 10, 9, 6, 5, 3.)

Druga część mojego kodowania to sterowanie całym obwodem (zdjęcie drugie):

Linia 3 i Linia 4: Przetwornik analogowo-cyfrowy w Arduino pobiera wartość sygnału analogowego z analogRead() i zwraca wartość cyfrową z zakresu 0-1023 (10-bit). Aby przeliczyć wartość cyfrową na temperaturę, należy ją podzielić przez 1024 i pomnożyć przez 5 V, aby obliczyć cyfrowe napięcie wyjściowe z czujnika temperatury.

Linia 5 i Linia 6: Zgodnie z arkuszem danych TMP36, ma przesunięcie napięcia 0,5 V, więc 0,5 V jest odejmowane od oryginalnego napięcia cyfrowego, aby uzyskać rzeczywiste napięcie wyjściowe. Na koniec mnożymy rzeczywiste napięcie przez 100, ponieważ TMP36 ma współczynnik skali 10mV/stopień Celsjusza. (1/(10mV/stopień Celsjusza)) = 100 stopni Celsjusza/V.

Line 18 i Line24: Pin PWM podaje napięcie w zakresie 0-5V. To napięcie jest określone przez cykl pracy w zakresie od 0-255, gdzie 0 reprezentuje 0%, a 255 reprezentuje 100%. Tak więc „80” i „255” to prędkość wentylatora.

Krok 3: Testowanie i lutowanie

Po opracowaniu schematu i zakodowaniu nadszedł czas, aby przetestować obwód na płytce prototypowej!

Podłącz obwód, jak pokazano na schemacie

W tej fazie użyłem baterii 9 V, która nie jest odpowiednia dla silnika 6 V DC, ale powinno być w porządku, aby połączyć je ze sobą na krótką chwilę. Podczas rzeczywistego prototypu użyłem zewnętrznego zasilacza do zasilania 6V dla silnika. Po przetestowaniu okazuje się, że obwód działa dobrze. Czas więc przylutować je na stripboardzie!

Przed lutowaniem obwodu…

Dobrze jest narysować obwód na arkuszu planowania układu stripboardu, aby zaplanować, gdzie umieścić komponenty i gdzie wywiercić otwory. Bazując na moim doświadczeniu, łatwiej jest lutować, gdy zostawia się kolumnę między dwoma lutowaniami.

Podczas lutowania…

Uważaj na komponenty z polaryzacją. W tym obwodzie będą to diody LED, których dłuższa odnoga jest anodą, a dioda, której szarą częścią jest katoda. Należy również wziąć pod uwagę wyprowadzenia tranzystora TIP110 i czujnika temperatury TMP36.

Krok 4: Demonstracja

Aby cały obwód był schludny i nie był tak brudny, używam nagłówka żeńsko-męskiego do układania stripboardu na Arduino podczas łączenia się z pinem w Arduino. Drukuję również w 3D uchwyt do trzymania wentylatora, plik stl jest załączony poniżej. Podczas demonstracji korzystam z zewnętrznego źródła zasilania, ponieważ moja bateria 9V nie działa.

Film demonstracyjny znajduje się powyżej. Dziękuję za obejrzenie!