Ventola a temperatura controllata!: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Vivendo in un paese tropicale come Singapore, è frustrante sudare tutto il giorno e nel frattempo devi concentrarti sullo studio o lavorare in un ambiente così soffocante. Per far circolare l'aria e rinfrescarti, mi è venuta l'idea di una ventola a temperatura controllata che si accenderà automaticamente quando la temperatura raggiunge i 25 gradi Celsius (questo è il momento in cui la maggior parte delle persone inizia a sentire caldo) e la velocità della ventola aumenta e porta vento più forte a 30 gradi Celsius.

Componenti necessari:

1. Un Arduino Uno.

2. Un sensore di temperatura (TMP36 che ha un'uscita analogica).

3. Un transistor TIP110.

4. Un motore da 6 V CC con ventola.

5. Un diodo (1N4007).

6. Un LED.

7. Due resistenze (220Ohm e 330Ohm)

Alimentatore da 8,6 V.

Passaggio 1: creare uno schema

Ecco lo schema che ho creato per questo progetto usando Eagle.

Il circuito del sensore di temperatura fornisce l'ingresso analogico in base al quale viene acceso il motore e ne varia la velocità. Come mostrato nella disposizione dei pin sopra, il pin1 deve essere collegato all'alimentazione. Poiché TMP36 funziona bene sotto tensione da 2,7 V a 5,5 V (dalla scheda tecnica), 5 V dalla scheda Arduino sono sufficienti per alimentare il sensore di temperatura. Il pin 2 emette il valore della tensione analogica al pin A0 in Arduino che è linearmente proporzionale alla temperatura centigrada. Mentre Pin3 è collegato a GND in Arduino.

In base alla temperatura rilevata, il pin 6 PWM "emetterà una tensione diversa" (la tensione diversa si ottiene accendendo e spegnendo ripetutamente il segnale) alla base del transistor TIP110. L'R1 viene utilizzato per limitare la corrente in modo che non superi la corrente di base massima (per TIP110, è 50 mA in base al foglio dati). Per alimentare il motore viene utilizzato un alimentatore esterno da 6 V anziché 5 V da Arduino. la corrente assorbita dal motore potrebbe distruggere Arduino. Il transistor qui funge anche da buffer per isolare il circuito del motore dall'Arduino per lo stesso motivo (evitare che la corrente assorbita dal motore danneggi l'Arduino). Il motore girerà a una velocità diversa a una tensione diversa applicata ad esso. Il diodo collegato al motore serve a dissipare la fem indotta generata dal motore nel momento in cui accendiamo e spegniamo la ventola in modo da evitare danni al transistor (un cambiamento improvviso di corrente indurrà una fem che può danneggiare il transistor).

Il pin digitale 8 è collegato al LED che si accenderà quando la ventola gira, il resistore R2 qui serve per limitare la corrente.

Nota*: tutti i componenti del circuito condividono la stessa massa, quindi c'è un punto di riferimento comune.

Passaggio 2: codifica

I commenti nella mia codifica hanno spiegato ogni passaggio, le seguenti sono le informazioni supplementari.

La prima parte della mia codifica è definire tutte le variabili e i pin (prima foto):

Riga 1: La temperatura è definita come float quindi è più accurata.

Riga 3 e riga 4: La temperatura minima alla quale viene accesa la ventola può essere personalizzata per essere altri valori così come la "tempHigh" alla quale la ventola gira più velocemente.

Riga 5: il pin della ventola può essere qualsiasi pin PWM (pin 11, 10, 9, 6, 5, 3.)

La seconda parte della mia codifica è controllare l'intero circuito (seconda foto):

Riga 3 e Riga 4: Il convertitore analogico-digitale in Arduino ottiene il valore di un segnale analogico da analogRead() e restituisce un valore digitale da 0-1023 (10 bit). Per convertire il valore digitale in temperatura, viene diviso per 1024 e moltiplicato per 5 V per calcolare la tensione digitale in uscita dal sensore di temperatura.

Linea 5 e linea 6: secondo la scheda tecnica di TMP36, ha un offset di tensione di 0,5 V, quindi 0,5 V viene sottratto dalla tensione digitale originale per ottenere l'uscita di tensione effettiva. Infine, moltiplichiamo la tensione effettiva per 100 poiché TMP36 ha un fattore di scala di 10 mV/grado Celsius. (1/(10 mV/gradi Celsius))=100 gradi centigradi/V.

Line 18 e Line24: la tensione di uscita del pin PWM va da 0-5 V. Questa tensione è determinata dal ciclo di lavoro compreso tra 0 e 255 con 0 che rappresenta lo 0% e 255 che rappresenta il 100%. Quindi "80" e "255" qui sono la velocità della ventola.

Passaggio 3: test e saldatura

Dopo aver redatto lo schema e la codifica, è il momento di testare il circuito sulla breadboard!

Collegare il circuito come mostrato nello schema

Ho usato una batteria da 9 V durante questa fase che non è appropriata per un motore da 6 V CC, ma dovrebbe essere accettabile collegarli insieme per un breve periodo. Durante il prototipo vero e proprio, ho usato un alimentatore esterno per alimentare 6V per il motore. Dopo il test, il circuito ha dimostrato di funzionare bene. Quindi è il momento di saldarli su uno stripboard!

Prima di saldare il circuito…

È bene disegnare il circuito su un foglio di pianificazione del layout dello stripboard per pianificare dove posizionare i componenti e dove praticare i fori. In base alla mia esperienza, è più facile saldare quando si lascia una colonna tra due saldature.

Durante la saldatura…

Prestare attenzione ai componenti con polarità. In questo circuito, saranno il LED la cui gamba più lunga è l'anodo e il diodo la cui parte grigia è il catodo. Da considerare anche il pinout del transistor TIP110 e quello del sensore di temperatura TMP36.

Passaggio 4: dimostrazione

Per rendere l'intero circuito pulito e non così disordinato, utilizzo l'intestazione da femmina a maschio per impilare la stripboard sull'Arduino durante la connessione al pin nell'Arduino. Stampo anche in 3D un portaventola per tenere il ventilatore, il file stl è allegato di seguito. Durante la dimostrazione, utilizzo l'alimentatore esterno poiché la mia batteria da 9V non funziona.

Il video dimostrativo finale è allegato sopra. Grazie per aver guardato!