Temperatuurgestuurde ventilator!: 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Wonen in een tropisch land als Singapore is frustrerend om de hele dag te zweten en ondertussen moet je je concentreren op je studie of werk in zo'n benauwde omgeving. Om de lucht te laten stromen en jezelf af te koelen, kwam ik op het idee van een temperatuurgestuurde ventilator die automatisch inschakelt wanneer de temperatuur 25 Celsius bereikt (dat is wanneer de meeste mensen het warm beginnen te krijgen) en de ventilatorsnelheid neemt zelfs toe en brengt sterkere wind bij 30 graden.

Benodigde componenten:

1. Een Arduino Uno.

2. Een temperatuursensor (TMP36 met analoge uitgang).

3. Een TIP110-transistor.

4. Een 6V DC-motor met ventilatorblad.

5. Een diode (1N4007).

6. Een LED.

7. Twee weerstanden (220Ohm en 330Ohm)

8.6V voeding.

Stap 1: Maak een schema

Hier is het schema dat ik voor dit project heb gemaakt met Eagle.

Het circuit van de temperatuursensor geeft de analoge ingang op basis waarvan de motor is ingeschakeld en varieert zijn snelheid. Zoals weergegeven in de pinlay-out hierboven, moet pin1 worden aangesloten op de voeding. Aangezien de TMP36 goed werkt onder een spanning van 2,7 V tot 5,5 V (uit de datasheet), is 5 V van het Arduino-bord voldoende om de temperatuursensor van stroom te voorzien. Pin 2 voert de analoge spanningswaarde uit naar de A0-pin in Arduino, die lineair evenredig is met de temperatuur in de cel. Terwijl Pin3 is verbonden met de GND in Arduino.

Op basis van de gedetecteerde temperatuur zal de PWM-pin 6 "verschillende spanning uitvoeren" (een andere spanning wordt bereikt door het signaal herhaaldelijk in en uit te schakelen) naar de basis van de TIP110-transistor. De R1 wordt gebruikt om de stroom te beperken, zodat deze de maximale basisstroom niet overschrijdt (voor TIP110 is het 50mA op basis van de datasheet.) Een 6V externe voeding in plaats van de 5V van Arduino wordt gebruikt om de motor van stroom te voorzien als de grote stroom die door de motor wordt getrokken, kan de Arduino vernietigen. Transistor dient hier ook als een buffer om om dezelfde reden het motorcircuit van de Arduino te isoleren (voorkom dat de stroom die door de motor wordt getrokken de Arduino beschadigt.). De motor zal met verschillende snelheden draaien bij verschillende spanningen die erop worden toegepast. De diode die op de motor is aangesloten, dient om de geïnduceerde emf die door de motor wordt gegenereerd, af te voeren op het moment dat we de ventilator in- en uitschakelen om schade aan de transistor te voorkomen. (plotselinge stroomverandering zal back-emf induceren die de transistor kan beschadigen.)

Digitale pin 8 is verbonden met LED die oplicht wanneer de ventilator draait, weerstand R2 is hier voor het beperken van de stroom.

Opmerking*: Alle componenten in het circuit delen dezelfde aarde, dus er is een gemeenschappelijk referentiepunt.

Stap 2: Coderen

Opmerkingen in mijn codering hebben elke stap uitgelegd, het volgende is de aanvullende informatie.

Het eerste deel van mijn codering is om alle variabelen en pinnen te definiëren (eerste foto):

Regel 1: Temperatuur is gedefinieerd als zwevend, dus het is nauwkeuriger.

Regel 3 & Regel 4: De minimumtemperatuur waarbij de ventilator wordt ingeschakeld, kan worden aangepast aan andere waarden, evenals de "tempHigh" waarbij de ventilator sneller draait.

Regel 5: De ventilatorpin kan elke PWM-pinnen zijn (pin 11, 10, 9, 6, 5, 3.)

Het tweede deel van mijn codering is om het hele circuit te besturen (tweede foto):

Regel 3 en regel 4: De analoog-naar-digitaal-omzetter in Arduino krijgt de waarde van een analoog signaal van analogRead() en retourneert een digitale waarde van 0-1023 (10-bit). Om de digitale waarde om te zetten in temperatuur, wordt deze gedeeld door 1024 en vermenigvuldigd met 5 V om de digitale uitgangsspanning van de temperatuursensor te berekenen.

Line5 & Line 6: Volgens de datasheet van TMP36 heeft het een spanningsoffset van 0,5V, zodat de 0,5v wordt afgetrokken van de originele digitale spanning om de werkelijke uitgangsspanning te krijgen. Ten slotte vermenigvuldigen we de werkelijke spanning met 100, aangezien TMP36 een schaalfactor heeft van 10mV/graad Celsius. (1/(10mV/graad Celsius))=100 graden Celsius/V.

Line 18 & Line24: PWM Pin-uitgangen spanning variërend van 0-5V. Deze spanning wordt bepaald door de duty-cycle van 0-255, waarbij 0 staat voor 0% en 255 voor 100%. Dus de "80" en "255" hier zijn de ventilatorsnelheid.

Stap 3: Testen en solderen

Na het opstellen van het schema en de codering, is het tijd om de schakeling uit te testen op het breadboard!

Sluit de schakeling aan zoals aangegeven in het schema

Ik heb tijdens deze fase een 9V-batterij gebruikt die niet geschikt is voor een 6V DC-motor, maar het zou goed moeten zijn om ze voor een korte tijd met elkaar te verbinden. Tijdens het eigenlijke prototype gebruikte ik een externe voeding om 6V voor de motor van stroom te voorzien. Na testen blijkt de schakeling goed te werken. Tijd dus om ze op een stripboard te solderen!

Voordat je de schakeling gaat solderen…

Het is goed om het circuit te tekenen op een planningsblad voor de lay-out van Stripboard om te plannen waar de componenten moeten worden geplaatst en waar gaten moeten worden geboord. Gebaseerd op mijn ervaring is het gemakkelijker om te solderen als je een kolom tussen twee soldeersels laat.

Bij het solderen…

Wees voorzichtig met componenten met polariteit. In dit circuit zijn dit de LED waarvan het langere been de anode is en de diode waarvan het grijze deel de kathode is. De pinout van de TIP110-transistor en die van de TMP36-temperatuursensor moet ook worden overwogen.

Stap 4: Demonstratie

Om het hele circuit netjes en niet zo rommelig te maken, gebruik ik de vrouwelijke naar mannelijke header om het stripboard op de Arduino te stapelen terwijl ik verbinding maak met de pin in de Arduino. Ik print ook een ventilatorhouder in 3D om de ventilator vast te houden, het stl-bestand is hieronder bijgevoegd. Tijdens de demonstratie gebruik ik de externe voeding omdat mijn 9V batterij niet werkt.

De laatste demonstratievideo is hierboven bijgevoegd. Bedankt voor het kijken!