Ανεμιστήρας ελεγχόμενης θερμοκρασίας!: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Ζώντας σε μια τροπική χώρα όπως η Σιγκαπούρη, είναι απογοητευτικό να ιδρώνεις όλη μέρα και εν τω μεταξύ, πρέπει να επικεντρωθείς στη μελέτη ή τη δουλειά σου σε ένα τέτοιο αποπνικτικό περιβάλλον. Για να γίνει ο αέρας να ρέει και να δροσιστείτε, μου ήρθε η ιδέα του ανεμιστήρα με ελεγχόμενη θερμοκρασία, ο οποίος θα ανάψει αυτόματα όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 25 βαθμούς Κελσίου (Τότε είναι που οι περισσότεροι άνθρωποι αρχίζουν να ζεσταίνονται) και η ταχύτητα του ανεμιστήρα αυξάνεται και φέρνει ισχυρότερος άνεμος στους 30 βαθμούς Κελσίου.

Απαιτούμενα εξαρτήματα:

1. Ένα Arduino Uno.

2. Ένας αισθητήρας θερμοκρασίας (TMP36 που έχει αναλογική έξοδο).

3. Ένα τρανζίστορ TIP110.

4. Ένας κινητήρας DC 6V με λεπίδα ανεμιστήρα.

5. Μία δίοδος (1N4007).

6. Ένα LED.

7. Δύο αντιστάσεις (220Ohm και 330Ohm)

Τροφοδοσία 8,6V.

Βήμα 1: Δημιουργήστε ένα σχηματικό σχήμα

Εδώ είναι το σχηματικό που έχω δημιουργήσει για αυτό το έργο χρησιμοποιώντας το Eagle.

Το κύκλωμα του αισθητήρα θερμοκρασίας δίνει την αναλογική είσοδο με βάση την οποία είναι ενεργοποιημένος ο κινητήρας και μεταβάλλει την ταχύτητά του. Όπως φαίνεται στην παραπάνω διάταξη καρφιτσών, ο pin1 πρέπει να είναι συνδεδεμένος στην παροχή ρεύματος. Δεδομένου ότι το TMP36 λειτουργεί καλά υπό τάση 2,7V έως 5,5V (από το φύλλο δεδομένων), 5V από την πλακέτα Arduino είναι αρκετά για να τροφοδοτήσει τον αισθητήρα θερμοκρασίας. Ο ακροδέκτης 2 εξάγει τιμή αναλογικής τάσης σε ακίδα A0 στο Arduino, η οποία είναι γραμμικά ανάλογη με τη θερμοκρασία του βαθμού Κελσίου. Ενώ το Pin3 είναι συνδεδεμένο με το GND στο Arduino.

Με βάση τη θερμοκρασία που ανιχνεύεται, ο ακροδέκτης PWM 6 "εξάγει διαφορετική τάση" (διαφορετική τάση επιτυγχάνεται με επανειλημμένη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του σήματος) στη βάση του τρανζίστορ TIP110. Το R1 χρησιμοποιείται για τον περιορισμό του ρεύματος, ώστε να μην υπερβαίνει το μέγιστο βασικό ρεύμα (για το TIP110, είναι 50mA με βάση το φύλλο δεδομένων.) Μια εξωτερική τροφοδοσία 6V και όχι η 5V από το Arduino χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει τον κινητήρα ως μεγάλο ρεύμα που τραβάει ο κινητήρας μπορεί να καταστρέψει το Arduino. Το τρανζίστορ εδώ χρησιμεύει επίσης ως ρυθμιστικό για την απομόνωση του κυκλώματος κινητήρα από το Arduino για τον ίδιο λόγο (αποτρέψτε το ρεύμα που τραβιέται από τον κινητήρα για να βλάψει το Arduino.). Ο κινητήρας θα περιστρέφεται με διαφορετική ταχύτητα σε διαφορετική τάση που εφαρμόζεται σε αυτόν. Η δίοδος που συνδέεται με τον κινητήρα είναι για να διαλύσει το επαγόμενο emf που παράγεται από τον κινητήρα τη στιγμή που ανοίγουμε και σβήνουμε τον ανεμιστήρα έτσι ώστε να αποφευχθεί ζημιά στο τρανζίστορ. (Απότομη αλλαγή ρεύματος θα προκαλέσει πίσω emf που μπορεί να βλάψει το τρανζίστορ.

Ο ψηφιακός πείρος 8 είναι συνδεδεμένος με LED που ανάβει όταν ο ανεμιστήρας περιστρέφεται, η αντίσταση R2 εδώ είναι για τον περιορισμό του ρεύματος.

Σημείωση*: Όλα τα εξαρτήματα στο κύκλωμα μοιράζονται την ίδια γείωση, οπότε υπάρχει ένα κοινό σημείο αναφοράς.

Βήμα 2: Κωδικοποίηση

Τα σχόλια στην κωδικοποίηση μου εξηγούν κάθε βήμα, τα παρακάτω είναι οι συμπληρωματικές πληροφορίες.

Το πρώτο μέρος της κωδικοποίησης μου είναι να ορίσω όλες τις μεταβλητές και τις καρφίτσες (Πρώτη φωτογραφία):

Γραμμή 1: Η θερμοκρασία ορίζεται ως πλωτή, οπότε είναι πιο ακριβής.

Γραμμή 3 & Γραμμή 4: Η ελάχιστη θερμοκρασία στην οποία είναι ενεργοποιημένος ο ανεμιστήρας μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να είναι άλλες τιμές καθώς και το "tempHigh" στο οποίο ο ανεμιστήρας περιστρέφεται γρηγορότερα.

Γραμμή 5: Ο πείρος του ανεμιστήρα μπορεί να είναι οποιοσδήποτε ακροδέκτες PWM (ακίδες 11, 10, 9, 6, 5, 3.)

Το δεύτερο μέρος της κωδικοποίησης μου είναι να ελέγξω ολόκληρο το κύκλωμα (Δεύτερη φωτογραφία):

Γραμμή 3 & Γραμμή 4: Ο μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό στο Arduino λαμβάνει την τιμή ενός αναλογικού σήματος από το analogRead () και επιστρέφει μια ψηφιακή τιμή από 0-1023 (10-bit). Για να μετατραπεί η ψηφιακή τιμή σε θερμοκρασία, διαιρείται με 1024 και πολλαπλασιάζεται με 5 V για να υπολογιστεί η ψηφιακή έξοδος τάσης από τον αισθητήρα θερμοκρασίας.

Line5 & Line 6: Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων του TMP36, έχει μετατόπιση τάσης 0,5V, οπότε αφαιρείται το 0,5v από την αρχική ψηφιακή τάση για να πάρει την πραγματική έξοδο τάσης. Τέλος, πολλαπλασιάζουμε την πραγματική τάση με 100 καθώς το TMP36 έχει συντελεστή κλίμακας 10mV/βαθμό Κελσίου. (1/(10mV/βαθμός Κελσίου)) = 100 βαθμός Κελσίου/V.

Γραμμή 18 & Line24: Το PWM Pin εξάγει τάση που κυμαίνεται από 0-5V. Αυτή η τάση καθορίζεται από τον κύκλο λειτουργίας που κυμαίνεται από 0-255 με 0 που αντιπροσωπεύει 0% και 255 αντιπροσωπεύει 100%. Έτσι, τα "80" και "255" εδώ είναι η ταχύτητα του ανεμιστήρα.

Βήμα 3: Δοκιμή και συγκόλληση

Μετά τη σύνταξη του σχηματικού και την κωδικοποίηση, ήρθε η ώρα να δοκιμάσετε το κύκλωμα στο breadboard!

Συνδέστε το κύκλωμα όπως φαίνεται στο σχήμα

Χρησιμοποίησα μια μπαταρία 9V κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης που δεν είναι κατάλληλη για κινητήρα DC 6V, αλλά θα πρέπει να είναι εντάξει να τα συνδέσετε μαζί για μικρό χρονικό διάστημα. Κατά τη διάρκεια του πραγματικού πρωτοτύπου, χρησιμοποίησα εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος 6V για τον κινητήρα. Μετά τη δοκιμή, το κύκλωμα φαίνεται να λειτουργεί καλά. Ρθε λοιπόν η ώρα να τα κολλήσετε σε ένα stripboard!

Πριν από τη συγκόλληση του κυκλώματος…

Είναι καλό να σχεδιάσετε το κύκλωμα σε ένα φύλλο σχεδιασμού διάταξης Stripboard για να σχεδιάσετε πού θα τοποθετήσετε τα εξαρτήματα και πού θα ανοίξετε τρύπες. Με βάση την εμπειρία μου, είναι πιο εύκολο να κολλήσετε όταν αφήνετε μια στήλη μεταξύ δύο κολλήσεων.

Κατά τη συγκόλληση…

Να είστε προσεκτικοί με εξαρτήματα με πολικότητα. Σε αυτό το κύκλωμα, θα είναι το LED του οποίου το μεγαλύτερο πόδι είναι η άνοδος και η δίοδος του οποίου το γκρι μέρος είναι η κάθοδος. Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη το pinout του τρανζίστορ TIP110 και αυτό του αισθητήρα θερμοκρασίας TMP36.

Βήμα 4: Επίδειξη

Για να κάνω όλο το κύκλωμα τακτοποιημένο και όχι τόσο ακατάστατο, χρησιμοποιώ την κεφαλίδα του θηλυκού προς το αρσενικό για να στοιβάζω το stripboard στο Arduino ενώ συνδέομαι με την καρφίτσα στο Arduino. Επίσης, εκτυπώνω τρισδιάστατα ένα στήριγμα ανεμιστήρα για να κρατά τον ανεμιστήρα, το αρχείο stl επισυνάπτεται παρακάτω. Κατά τη διάρκεια της επίδειξης, χρησιμοποιώ την εξωτερική τροφοδοσία ρεύματος καθώς η μπαταρία 9V δεν λειτουργεί.

Το τελευταίο βίντεο επίδειξης επισυνάπτεται παραπάνω. Ευχαριστούμε που παρακολουθήσατε!