Temperaturgesteuerter Lüfter !: Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

In einem tropischen Land wie Singapur zu leben, ist frustrierend, den ganzen Tag zu schwitzen und währenddessen musst du dich auf dein Studium oder deine Arbeit in einer so stickigen Umgebung konzentrieren. Um die Luft zum Fließen zu bringen und sich abzukühlen, kam mir die Idee eines temperaturgesteuerten Lüfters, der sich automatisch einschaltet, wenn die Temperatur 25 Grad Celsius erreicht (das ist, wenn die meisten Menschen anfangen, heiß zu werden) und die Lüftergeschwindigkeit sogar erhöht und bringt stärkerer Wind bei 30 Grad Celsius.

Benötigte Komponenten:

1. Ein Arduino Uno.

2. Ein Temperatursensor (TMP36 mit Analogausgang).

3. Ein TIP110-Transistor.

4. Ein 6V DC-Motor mit Lüfterflügel.

5. Eine Diode (1N4007).

6. Eine LED.

7. Zwei Widerstände (220Ohm und 330Ohm)

8,6 V Netzteil.

Schritt 1: Erstellen Sie einen Schaltplan

Hier ist der Schaltplan, den ich für dieses Projekt mit Eagle erstellt habe.

Die Temperatursensorschaltung liefert den analogen Eingang, anhand dessen der Motor eingeschaltet wird und variiert seine Drehzahl. Wie im obigen Pin-Layout gezeigt, sollte Pin1 mit der Stromversorgung verbunden werden. Da TMP36 gut unter einer Spannung von 2,7 V bis 5,5 V (aus dem Datenblatt) arbeitet, reichen 5 V von der Arduino-Platine aus, um den Temperatursensor mit Strom zu versorgen. Pin 2 gibt einen analogen Spannungswert an den A0-Pin in Arduino aus, der linear proportional zur Celsius-Temperatur ist. Während Pin3 in Arduino mit GND verbunden ist.

Basierend auf der erfassten Temperatur gibt der PWM-Pin 6 an die Basis des TIP110-Transistors "eine andere Spannung aus" (eine andere Spannung wird durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Signals erreicht). Der R1 wird verwendet, um den Strom zu begrenzen, damit er den maximalen Basisstrom nicht überschreitet (für TIP110 sind es 50 mA basierend auf dem Datenblatt.) Eine externe 6-V-Stromversorgung anstelle der 5 V von Arduino wird verwendet, um den Motor als den großen zu versorgen Der vom Motor gezogene Strom kann den Arduino zerstören. Der Transistor dient hier auch als Puffer, um den Motorstromkreis aus dem gleichen Grund vom Arduino zu isolieren (verhindert, dass der vom Motor gezogene Strom den Arduino beschädigt.). Der Motor dreht sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bei unterschiedlicher Spannung, die an ihn angelegt wird. Die an den Motor angeschlossene Diode soll die induzierte EMK ableiten, die vom Motor beim Ein- und Ausschalten des Lüfters erzeugt wird, um eine Beschädigung des Transistors zu verhindern. (plötzliche Stromänderung induziert eine Gegen-EMK, die den Transistor beschädigen kann.)

Der digitale Pin 8 ist mit einer LED verbunden, die aufleuchtet, wenn sich der Lüfter dreht, der Widerstand R2 dient hier zur Begrenzung des Stroms.

Hinweis*: Alle Komponenten im Stromkreis haben dieselbe Masse, sodass ein gemeinsamer Bezugspunkt vorhanden ist.

Schritt 2: Codierung

Kommentare in meiner Codierung haben jeden Schritt erklärt, das Folgende sind die ergänzenden Informationen.

Der erste Teil meiner Codierung besteht darin, alle Variablen und Pins zu definieren (erstes Foto):

Zeile 1: Die Temperatur ist als Float definiert, damit sie genauer ist.

Zeile 3 & Zeile 4: Die minimale Temperatur, bei der der Lüfter eingeschaltet wird, kann auf andere Werte angepasst werden sowie die "tempHigh", bei der der Lüfter schneller dreht.

Zeile 5: Der Lüfterpin kann ein beliebiger PWM-Pin sein (Pin 11, 10, 9, 6, 5, 3.)

Der zweite Teil meiner Codierung besteht darin, die gesamte Schaltung zu steuern (zweites Foto):

Zeile 3 & Zeile 4: Der Analog-Digital-Wandler in Arduino erhält den Wert eines analogen Signals von analogRead() und gibt einen digitalen Wert von 0-1023 (10-Bit) zurück. Um den Digitalwert in Temperatur umzuwandeln, wird er durch 1024 geteilt und mit 5 V multipliziert, um die digitale Spannungsausgabe des Temperatursensors zu berechnen.

Line5 & Line 6: Laut Datenblatt von TMP36 hat es einen Spannungsoffset von 0,5 V, sodass die 0,5 V von der ursprünglichen Digitalspannung abgezogen werden, um die tatsächliche Spannungsausgabe zu erhalten. Schließlich multiplizieren wir die tatsächliche Spannung mit 100, da TMP36 einen Skalierungsfaktor von 10 mV/Grad Celsius hat. (1/(10mV/Grad Celsius))=100 Grad Celsius/V.

Line 18 & Line24: PWM-Pin gibt Spannungen von 0-5 V aus. Diese Spannung wird durch das Tastverhältnis im Bereich von 0-255 bestimmt, wobei 0 0% und 255 100% repräsentiert. Die "80" und "255" sind hier also die Lüftergeschwindigkeit.

Schritt 3: Testen und Löten

Nach dem Entwurf des Schaltplans und der Codierung ist es an der Zeit, die Schaltung auf dem Steckbrett zu testen!

Schließen Sie die Schaltung wie im Schaltplan gezeigt an

Ich habe in dieser Phase eine 9V-Batterie verwendet, die für einen 6V-DC-Motor nicht geeignet ist, aber es sollte in Ordnung sein, sie für kurze Zeit miteinander zu verbinden. Während des eigentlichen Prototyps habe ich ein externes Netzteil verwendet, um 6V für den Motor zu versorgen. Nach dem Testen zeigt sich, dass die Schaltung gut funktioniert. Es ist also an der Zeit, sie auf einem Stripboard zu löten!

Vor dem Löten der Schaltung…

Es ist gut, die Schaltung auf einem Stripboard-Layout-Planungsblatt zu zeichnen, um zu planen, wo die Komponenten platziert und wo Löcher gebohrt werden sollen. Nach meiner Erfahrung ist es einfacher zu löten, wenn man zwischen zwei Lötungen eine Spalte lässt.

Beim Löten…

Seien Sie vorsichtig bei Komponenten mit Polarität. In dieser Schaltung sind dies die LED, deren längeres Bein die Anode ist, und die Diode, deren grauer Teil die Kathode ist. Die Pinbelegung des TIP110-Transistors und die des TMP36-Temperatursensors sollten ebenfalls berücksichtigt werden.

Schritt 4: Demonstration

Um die gesamte Schaltung ordentlich und nicht so unordentlich zu machen, verwende ich den weiblichen zu männlichen Header, um das Stripboard auf dem Arduino zu stapeln, während ich ihn mit dem Pin im Arduino verbinde. Ich drucke auch einen Lüfterhalter in 3D, um den Lüfter zu halten, die stl-Datei ist unten angehängt. Während der Vorführung verwende ich das externe Netzteil, da meine 9V-Batterie nicht funktioniert.

Das letzte Demonstrationsvideo ist oben angehängt. Danke fürs Zuschauen!