Αυτόματος ανεμιστήρας γραφείου: 5 βήματα

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

Έγινε από τον Tan Yong Ziab.

Αυτό το έργο στοχεύει στην κατασκευή ενός απλού αυτόματου ανεμιστήρα που είναι κατάλληλος για χρήση γραφείου ή μελέτης, προκειμένου να μειωθεί η εξάρτησή μας από τον κλιματισμό. Αυτό θα βοηθούσε στη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα, παρέχοντας έναν τρόπο στοχευμένης ψύξης που είναι σε θέση να ενεργοποιείται και να απενεργοποιείται αυτόματα, αντί να βασίζεται σε κλιματισμό που απαιτεί μεγάλη κατανάλωση ενέργειας. Επιπλέον, είναι αρκετά ενεργειακά αποδοτικό για να απομακρυνθεί από μια τράπεζα ισχύος, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πιο φορητό από παρόμοιες λύσεις ανεμιστήρων γραφείου ενώ είναι πιο έξυπνο από τους χειροκίνητους ανεμιστήρες.

Προμήθειες

Θα χρειαστείτε:

1x Arduino UNO

1x stripboard

Κεφαλίδες στοίβαξης από άντρα σε γυναίκα

Αρσενικές κεφαλίδες καρφιτσών

Κεφαλίδες θηλυκών καρφιτσών

Σύρματα μονής πυρήνα (επαρκή και διαφόρων χρωμάτων για ευκολία αναφοράς)

1x διακόπτης SPDT

1x αισθητήρας υπερήχων HC-SR04

1x 3386 ποτενσιόμετρο 2 κιλά ωμ

1x τρανζίστορ ισχύος TIP110

1x λεπίδα ανεμιστήρα (τοποθετείται στον κινητήρα της επιλογής σας)

Κινητήρας 1x 3V

Εξοπλισμός για δοκιμές, συναρμολόγηση και προγραμματισμό:

1x κόπτης λωρίδων

1x ψηφιακό πολύμετρο (DMM)

1x breadboard

1x απογυμνωτής σύρματος

1x κόπτης σύρματος

1x πένσα

1x συγκολλητικό σίδερο

1x βάση για κολλητήρι

1x καθαριστικό άκρων κολλητήρι

Συγκολλητικό (επαρκές)

1x αντλία αποκόλλησης (φιτίλι αν προτιμάται)

1x κάθε μηχανή ικανή να εκτελέσει το Arduino IDE

Arduino IDE, εγκατεστημένο στο μηχάνημα της επιλογής σας

Βήμα 1: Δοκιμή υλικού

Πρώτον, δοκιμάστε το υλικό. Ένας πίνακας ψωμιού είναι εξαιρετικά χρήσιμος για αυτό, αν και καλώδια βραχυκυκλωμάτων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν όταν δεν είναι διαθέσιμο ένα σανίδι ψωμιού. Οι εικόνες δείχνουν τη διαδικασία δοκιμής μαζί με ένα στιγμιότυπο οθόνης Tinkercad για το πώς συνδέεται το κύκλωμα. Δεν υπάρχουν πολλά να πούμε πέρα από το να διασφαλίσετε ότι τα εξαρτήματά σας λειτουργούν από μόνα τους και συνεργάζονται σε ένα απλό κύκλωμα δοκιμών. Ένα DMM σε αυτό το στάδιο είναι επίσης χρήσιμο για να ελέγξετε εάν τα εξαρτήματά σας δεν είναι ελαττωματικά.

Βήμα 2: Δημιουργία κυκλώματος

Στη συνέχεια, συγκολλήστε το κύκλωμα. Θα πρέπει να έχετε το Arduino, το stripboard και τις κεφαλίδες στοίβαξης για αυτό το βήμα.

Ευθυγραμμίστε τον πίνακα και τις κεφαλίδες με τις κεφαλίδες στο Arduino. Μόλις επιβεβαιώσετε ότι η απόσταση είναι σωστή, κολλήστε τις κεφαλίδες στοίβαξης. Θυμηθείτε να κόψετε ίχνη εκεί που δεν θέλετε σορτς. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το DMM για να ελέγξετε τη συνέχεια μεταξύ της ασπίδας και του ίδιου του Arduino. Όταν ολοκληρώσετε τους ελέγχους συνέχειας, ξεκινήστε τη συγκόλληση των εξαρτημάτων.

Μπορείτε να ανατρέξετε στο διάγραμμα Tinkercad νωρίτερα ή στις σχηματικές εικόνες και τις εικόνες του πίνακα EAGLE που εμφανίζονται εδώ για να συνδέσετε το κύκλωμα.

Η διάταξη των εξαρτημάτων είναι τέτοια ώστε η συγκόλληση να ελαχιστοποιείται. Μπορεί να μην είναι το πιο συμπαγές, αλλά θα ήταν ευκολότερο να τοποθετήσετε εξαρτήματα σε μεγαλύτερη ασπίδα.

Εκεί όπου οι γυναικείες κεφαλίδες ο αισθητήρας υπερήχων κάθεται στον πίνακα ταινιών, μπορώ ήδη να χρησιμοποιήσω τις καρφίτσες GND, D13 και D12 για να δώσω GND, Echo και Trigger στον αισθητήρα υπερήχων. Χρειάστηκε μόνο να κόψω το ίχνος μεταξύ της γυναικείας κεφαλίδας στην οποία βρίσκεται ο αισθητήρας υπερήχων και του πείρου D11 για να τροφοδοτήσω +5V στον αισθητήρα.

Ομοίως, το ποτενσιόμετρο κάθεται εκεί όπου υπάρχουν ήδη καρφίτσες +5V και GND, οπότε χρειάζεται μόνο να κόψω το ίχνος μεταξύ του υαλοκαθαριστήρα του ποτενσιόμετρου (Είναι ο μεσαίος πείρος) και του δεύτερου πείρου GND που είναι δίπλα του για να παρέχει η αναλογική μου ταχύτητα ρυθμίζει την καρφίτσα A3 χωρίς να στέλνω το σήμα στο GND, κάτι που θα νικήσει το σημείο της αναλογικής εισόδου.

Η κεφαλίδα του ξεμπλοκαρίσματος του κινητήρα είναι τοποθετημένη έτσι ώστε να μπορώ να επωφεληθώ από το πού βρίσκεται ο πείρος εκπομπής του TIP110 και κάποιος θα χρειαστεί μόνο να συγκολλήσει το έδαφος του κινητήρα σε αυτό κοντά στον αισθητήρα υπερήχων. Χρησιμοποίησα μια υποδοχή Molex 4 ακίδων ως καλώδιο διακοπής, αν και οτιδήποτε ταιριάζει είναι επίσης καλό. Διάλεξε το δηλητήριο σου, υποθέτω.

Η μόνη εξαίρεση είναι ο διακόπτης SPDT, ο οποίος είναι τοποθετημένος πιο μακριά στην άκρη του πίνακα ταινιών έτσι ώστε να είναι προσβάσιμος στον χρήστη μόλις ο αισθητήρας υπερήχων εισαχθεί στις θηλυκές κεφαλίδες.

Η γραμμή +5V μοιράζεται μεταξύ του αισθητήρα υπερήχων, του πείρου συλλογής του TIP110 και του ποτενσιόμετρου.

Ο βασικός πείρος του TIP110 συνδέεται με τον πείρο 9 του Arduino μέσω της ασπίδας. Μη διστάσετε να χρησιμοποιήσετε άλλες καρφίτσες που είναι διαθέσιμες για έλεγχο PWM.

Και πάλι, το DMM σας είναι χρήσιμο εδώ για να διασφαλίσετε ότι υπάρχουν συνδέσεις εκεί που πρέπει, και τίποτα εκεί που δεν υπάρχει. Θυμηθείτε να ελέγξετε εάν τα εξαρτήματα της ασπίδας είναι σωστά συνδεδεμένα με το ίδιο το Arduino, πραγματοποιώντας δοκιμές συνέχειας μεταξύ των αρμών συγκόλλησης του Arduino και των εξαρτημάτων που σκοπεύετε να δοκιμάσετε.

Βήμα 3: Προγραμματισμός (και δοκιμή προγραμματισμού) του κυκλώματος

Αυτό το βήμα είναι είτε το πιο διασκεδαστικό είτε το πιο απογοητευτικό από τα βήματα. Στόχος του προγράμματος είναι η υλοποίηση των ακόλουθων:

1. Ελέγξτε την απόσταση

2. Εάν η απόσταση <προκαθορισμένο όριο, ξεκινήστε την αποστολή σήματος PWM στον κινητήρα με βάση την αναλογική είσοδο του ποτενσιόμετρου.

3. Διαφορετικά, σταματήστε τον κινητήρα ρυθμίζοντας το σήμα PWM στο 0

Και τα δύο βήματα 2 και 3 έχουν έναν εντοπισμό σφαλμάτων () που εκτυπώνει την απόσταση υπερήχων και την αναλογική είσοδο που εντοπίστηκε. Μπορείτε να το διαγράψετε αν θέλετε.

Οι μεταβλητές "refresh" και "max_dist" στο πρόγραμμα ελέγχουν η καθεμία το ποσοστό ψηφοφορίας και τη μέγιστη απόσταση ανίχνευσης αντίστοιχα. Συντονίστε το σύμφωνα με τις προτιμήσεις σας.

Το αρχείο επισυνάπτεται εδώ.

Βήμα 4: Μαζέψτε τα πάντα

Εάν έχετε το κύκλωμα να συμπεριφέρεται όπως πρέπει και φτάσατε σε αυτό το βήμα, συγχαρητήρια! Αυτό το έργο μπορεί πλέον να λειτουργεί μόνο του. Στην εικόνα, μπορείτε να δείτε ότι ολόκληρο το κύκλωμα τροφοδοτείται από μια μπαταρία μέσω μιας ενσωματωμένης υποδοχής Micro USB και δεν είναι πλέον συνδεδεμένη με το φορητό υπολογιστή σας.

Σε αυτό το στάδιο, μπορείτε να τροποποιήσετε το κύκλωμα ή αν αισθάνεστε πιο τολμηροί, δημιουργήστε τη δική σας άποψη για αυτό.

Σε εύθετο χρόνο, ελπίζω ότι θα μπορέσω ή θα προσπαθήσω να εξαλείψω το PCB για αυτό το έργο χρησιμοποιώντας ένα δρομολογητή CNC. Μπορείτε να δείτε τη δημιουργημένη διάταξη PCB στην παραπάνω εικόνα

Βήμα 5: Μελλοντικά σχέδια και μερικές σημειώσεις

Με αυτό το έργο ολοκληρωμένο, μερικά από τα πιο άμεσα πράγματα που ελπίζω ότι μπορώ να επιτύχω με αυτό το έργο στον ελεύθερο χρόνο μου περιλαμβάνουν, αλλά δεν περιορίζονται σε αυτά:

- Μια πραγματική βάση για τον ανεμιστήρα

- Μειώστε το σε ένα ακόμη πιο συμπαγές και αυτόνομο μέγεθος. Μάλλον θα χρειαζόμουν ένα Arduino Nano για αυτό

- Μια πιο κατάλληλη λύση ισχύος, δηλαδή το power bank που βλέπετε στο προηγούμενο βήμα είναι λίγο πολύ μεγάλο για ένα αυτόνομο σχέδιο που μόλις αναφέρθηκα

Μερικές σημειώσεις (για τον μελλοντικό εαυτό μου και οποιαδήποτε ψυχή που διακινείται μέσω του Διαδικτύου):

Μπορεί να παρατηρήσετε ότι ενώ η λίστα εξαρτημάτων απαιτεί έναν πίνακα Uno, ο πίνακας που βλέπετε μέσα από αυτόν τον οδηγό είναι κάθε άλλο παρά Uno. Αυτή είναι στην πραγματικότητα μια παραλλαγή του Uno που ονομάζεται SPEEEduino, η οποία αναπτύχθηκε στο Πολυτεχνείο της Σιγκαπούρης από μια ομάδα φοιτητών και τον επιβλέποντα καθηγητή τους. Είναι λειτουργικά πολύ παρόμοιο, εκτός από προσθήκες όπως η είσοδος μόνο για Micro USB που βλέπετε να οδηγεί το έργο στο προηγούμενο βήμα και έχει ακόμη κεφαλίδες για να συνδέσετε τη μονάδα Wi-Fi ESP01. Μπορείτε να μάθετε για το SPEEEduino εδώ.