Automatische bureauventilator: 5 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Gedaan door Tan Yong Ziab.

Dit project heeft tot doel een eenvoudige automatische ventilator te bouwen die geschikt is voor kantoor- of studiegebruik om onze afhankelijkheid van airconditioning te verminderen. Dit zou helpen om iemands ecologische voetafdruk te verkleinen door een manier van gerichte koeling te bieden die zichzelf automatisch in- en uitschakelt, in plaats van te vertrouwen op een enorm energieverslindende airconditioning. Bovendien is het energiezuinig genoeg om van een powerbank te worden gereden, wat betekent dat het draagbaarder is dan vergelijkbare oplossingen voor bureauventilatoren, terwijl het slimmer is dan handventilatoren.

Benodigdheden

Je zou nodig hebben:

1x Arduino UNO

1x stripbord

Man-naar-vrouw stapelkoppen

Mannelijke pin-headers

Vrouwelijke pin-headers

Enkeladerige draden (voldoende en van verschillende kleuren voor het gemak van referentie)

1x SPDT-schakelaar

1x HC-SR04 ultrasone sensor

1x 3386 2 kilo ohm potmeter

1x TIP110 vermogenstransistor

1x Ventilatorblad (te monteren op de motor naar keuze)

1x 3V-motor

Apparatuur voor testen, assembleren en programmeren:

1x stripboardsnijder

1x digitale multimeter (DMM)

1x breadboard

1x draadstripper

1x draadknipper

1x tang

1x soldeerbout

1x soldeerboutstandaard

1x soldeerboutpuntreiniger

Soldeer (Voldoende)

1x desoldeerpomp (lont indien gewenst)

1x elke machine die de Arduino IDE kan uitvoeren

Arduino IDE, geïnstalleerd op uw machine naar keuze

Stap 1: Hardware testen

Test eerst de hardware. Een breadboard is hiervoor enorm handig, maar startkabels kunnen ook worden gebruikt als er geen breadboard beschikbaar is. De afbeeldingen tonen het testproces samen met een Tinkercad-screenshot van hoe het circuit is bedraad. Er valt niet veel meer te zeggen dan ervoor te zorgen dat uw componenten op zichzelf werken en samenwerken in een eenvoudig testcircuit. Een DMM in dit stadium is ook handig om te controleren of uw componenten niet defect zijn.

Stap 2: Het circuit bouwen

Soldeer vervolgens het circuit. U zou uw Arduino-, stripboard- en stapelheaders voor deze stap moeten hebben.

Lijn het stripboard en de headers uit met de headers op de Arduino. Zodra u hebt bevestigd dat uw afstand correct is, soldeert u de stapelkoppen erop. Vergeet niet om sporen uit te snijden waar je geen korte broek wilt. U kunt uw DMM gebruiken om te controleren op continuïteit tussen het schild en de Arduino zelf. Wanneer u klaar bent met uw continuïteitscontroles, begint u met het solderen van de onderdelen.

U kunt eerder verwijzen naar het Tinkercad-diagram of de EAGLE-schema's en stripbordafbeeldingen die hier worden getoond om het circuit te bedraden.

De indeling van de componenten is zodanig dat het solderen tot een minimum kan worden beperkt. Het is misschien niet de meest compacte, maar het zou gemakkelijker zijn om componenten in een groter schild te plaatsen.

Waar de vrouwelijke headers de ultrasone sensor op het stripboard zitten, kan ik al pinnen GND, D13 en D12 gebruiken om GND, Echo en Trigger aan de ultrasone sensor te leveren. Ik hoefde alleen het spoor tussen de vrouwelijke header waarin de ultrasone sensor zit en pin D11 te snijden om +5V aan de sensor te leveren.

Evenzo zit de potentiometer op de plaats waar er al +5V- en GND-pinnen zijn, zodat ik alleen het spoor tussen de wisser van de potentiometer (het is de middelste pin) en de tweede GND-pin waar deze aan grenst hoeft te snijden om te voorzien in mijn analoge snelheidsinstelling naar pin A3 zonder het signaal naar GND te sturen, wat het punt van de analoge ingang zou verslaan.

De uitbreekkop van de motor is zo gepositioneerd dat ik kan profiteren van waar de emitterpin van de TIP110 is en dat men alleen de aarding van de motor hoeft te solderen aan die in de buurt van de ultrasone sensor. Ik gebruikte een 4-pins Molex-connector als mijn breakout-kabel, maar alles wat past is ook prima. Kies je gif, denk ik.

De enige uitzondering is de SPDT-schakelaar, die verder naar de rand van het stripboard is geplaatst om toegankelijk te zijn voor de gebruiker zodra de ultrasone sensor in de vrouwelijke headers is geplaatst.

De +5V-lijn wordt gedeeld tussen de ultrasone sensor, de collectorpen van de TIP110 en de potentiometer.

De basispin van de TIP110 is via het schild verbonden met pin 9 van de Arduino. Voel je vrij om andere pinnen te gebruiken die beschikbaar zijn voor PWM-besturing.

Nogmaals, uw DMM is hier nuttig om ervoor te zorgen dat er verbindingen zijn waar die zouden moeten zijn, en niets waar er geen is. Vergeet niet te controleren of de componenten van het schild goed zijn aangesloten op de Arduino zelf door continuïteitstests uit te voeren tussen de soldeerverbindingen van de Arduino en de component(en) die u wilt testen.

Stap 3: Programmeren (en testen van de programmering van) het circuit

Deze stap is ofwel de meest onamusante of meest frustrerende van de stappen. Het doel van het programma is om het volgende uit te voeren:

1. Controleer op afstand

2. Als de afstand < vooraf bepaalde drempel is, begin dan met het verzenden van een PWM-signaal naar de motor op basis van de analoge ingang van de potentiometer.

3. Anders, stop de motor door het PWM-signaal in te stellen op 0

Beide stappen 2 en 3 hebben een debug() die de gedetecteerde ultrasone afstand en analoge invoer afdrukt. U kunt deze desgewenst verwijderen.

De variabelen "refresh" en "max_dist" in het programma regelen elk respectievelijk de polling rate en de maximale detectieafstand. Stem dit af naar uw wens.

Het bestand is hier bijgevoegd.

Stap 4: Stel alles samen

Als het circuit zich naar behoren gedraagt en bij deze stap is gekomen, gefeliciteerd! Dit project kan nu op zichzelf functioneren. Op de foto kun je zien dat het hele circuit wordt gevoed door een batterijpakket via een ingebouwde Micro USB-connector en niet langer gebonden is aan je laptop.

In dit stadium kun je het circuit aanpassen, of, als je meer avontuurlijk bent, je eigen kijk hierop bouwen.

Ik hoop op termijn de PCB voor dit project te kunnen of proberen te frezen met behulp van een CNC-router. U kunt de gegenereerde PCB-lay-out zien in de afbeelding hierboven

Stap 5: Toekomstplannen en enkele opmerkingen

Nu dit project klaar is, zijn enkele van de meer directe dingen die ik hoop dat ik met dit project in mijn vrije tijd kan bereiken, onder meer, maar zijn niet beperkt tot:

- Een echte standaard voor de fan

- Verklein dit tot een nog compacter en op zichzelf staand formaat; Ik zou hiervoor waarschijnlijk een Arduino Nano nodig hebben

- Een meer geschikte stroomoplossing, d.w.z. de powerbank die u in de vorige stap ziet, is een beetje te groot voor een op zichzelf staand ontwerp waarnaar ik zojuist heb verwezen

Enkele opmerkingen (voor mijn toekomstige zelf en elke ziel die zich via internet waagt):

Het zal je misschien opvallen dat terwijl de onderdelenlijst een Uno-bord vereist, het bord dat je door deze gids ziet allesbehalve een Uno is. Dit is eigenlijk een variant van de Uno, de SPEEEduino genaamd, die in Singapore Polytechnic is ontwikkeld door een groep studenten en hun begeleidende docent. Het is functioneel zeer vergelijkbaar, behalve voor toevoegingen zoals de Micro USB power-only input die je het project in de vorige stap ziet aansturen en heeft zelfs headers om de ESP01 Wi-Fi-module aan te sluiten. U kunt hier meer te weten komen over de SPEEEduino.