手動/自動全屋閣樓風(fēng)扇控制器

描述

（寫完故事后會出現(xiàn)額外的項目照片）

該項目將大功率 3 速落地扇重新用作全屋閣樓風(fēng)扇的新角色。風(fēng)扇電源是通過構(gòu)建一個連接到繼電器開關(guān)的主動模式 PNP 電路來提供的，該繼電器開關(guān)由氬微控制器供電。風(fēng)扇在整個房子里循環(huán)空氣，集中到一個裝有風(fēng)扇的定制天花板隔間，風(fēng)扇將空氣吹入閣樓空間，然后通過打開的車庫窗戶排出。

氬氣被編程為手動和自動風(fēng)扇控制操作。手動模式的操作就像一個通斷開關(guān)。自動模式在打開風(fēng)扇之前會持續(xù)檢查內(nèi)部溫度或濕度是否超過其設(shè)定的閾值。單獨(dú)的 OLED 屏幕顯示編程的菜單按鈕選項，以導(dǎo)航和選擇所需的模式。

PROJECT DEVELOPMENT & TIMELINE

開發(fā)實際上是在 7 月 6 日新兵訓(xùn)練營開始之前開始的。該項目的第一步是建造一個膠合板隔間，將風(fēng)扇安裝在現(xiàn)有的沼澤冷卻器風(fēng)管室內(nèi)。5月下旬開始隔間建設(shè)，9月下旬完成，風(fēng)機(jī)成功安裝到完工的隔間內(nèi)。完成隔間后，開始進(jìn)行風(fēng)扇冷卻測試，以確認(rèn)房屋可以在晚上、通宵和早上舒適地冷卻下來。風(fēng)扇測試從 9 月 24 日至 27 日延長。結(jié)果是成功的，通常在一夜之間將溫度降低 9-10 度，到第二天早上大約 10-11A，當(dāng)時窗戶關(guān)閉并打開常規(guī)空調(diào)。

接下來，電路設(shè)計和電路編程從 9 月的最后一周開始，從實驗手冊電路圖開始，完成初稿 Fritzing 電路圖，然后是最初的實驗手冊 OLED 顯示器布局。面包板電路布線于 9 月底完成第一稿 Fritzing 圖后開始。在 10 月的第一周，進(jìn)行了更多的施工和測試，以建造 15 英尺長的延長線，從附近的爐柜出口到位于走廊天花板附近的風(fēng)扇隔間供電。在第二周，完成了第一個配置面包板電路，隨后是初稿編程邏輯修訂。C++ 程序邏輯修訂、調(diào)試、測試和文檔持續(xù)到第三周和第四周（見上文，“修改”部分 ) 以確保電路和按鈕編程按照規(guī)格工作。在第三周，我創(chuàng)建了 Github 存儲庫 (AT-AtticFanController) 來推送驅(qū)動程序 AtticFanController 的完整獨(dú)立版本。

完成工作面包板電路后，我開始相關(guān)工作以完成電路的最后部分：拼接延長線并將拼接端焊接到連接到 COM 和繼電器開關(guān)上的 NO 連接（連接到面包板電路）。將面包板連接到 A/C 電路后，我確認(rèn)在 11 月 6 日之前完全完成的電路可以在手動和自動模式下工作。這需要將電話線適配器電纜從爐柜電源板插座插入微控制器以供電給Argon供電，以及將風(fēng)扇新建的電源線連接到電源板中??，為風(fēng)扇供電，從而完成整個電路。該項目的最后階段，為 13 英尺外露電源線建造和安裝 PVC 護(hù)套，

ATTIC FAN COMPARTMENT CONSTRUCTION

風(fēng)扇隔間建造是該項目的第一步，首先設(shè)計幾乎相同的兩件式紙板，以構(gòu)建紙板隔間模型。事實證明，這種方法非常適合有效地校正和完成最終尺寸，以盡可能緊密地安裝風(fēng)扇，從而最大限度地減少風(fēng)扇振動，同時最大限度地減少風(fēng)扇和隔間硬件部件的壓力。模型設(shè)計還包括將隔間置于現(xiàn)有沼澤冷卻器檢修室中心的最終尺寸。該室被切割并安裝在側(cè)通風(fēng)冷卻空氣出口導(dǎo)管金屬板下方，該金屬板連接到移除的沼澤冷卻器主外殼隔間，該隔間又安裝在閣樓空間內(nèi)。在仍然完好的沼澤冷卻器的另一邊'

完成的隔間尺寸約為 2 英尺長 x 2 英尺寬。其高度從隔間周邊的 4 英寸到隔間與檢修室的矩形界面處的 8 英寸不等。四個隔間側(cè)件和兩個成角度的頂件（從隔間的東西側(cè)件延伸到相應(yīng)的檢修室長尺寸側(cè)）由 1/2"W 復(fù)合灤松板構(gòu)成。每個隔間側(cè)都附有加上2英寸的角（角）支架，并用1-1/4英寸的鋼木螺釘加固。風(fēng)扇內(nèi)部襯有鍍鋅金屬板，這是一種關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料，以減少風(fēng)扇的振動，同時使風(fēng)扇氣密密封，以最大限度地提高通過隔間的強(qiáng)制空氣。將風(fēng)扇固定在適當(dāng)位置的內(nèi)部隔間支架是三個 4 英寸角撐，相鄰連接在鉸接隔間側(cè)的底部，三個支架上鋪設(shè)有穿孔的 3/4 英寸鍍鋅扁平系帶（參見項目介紹照片）。另一根系帶延伸到對面的單個 2 英寸角撐。該系帶片構(gòu)造成兩段，允許拆卸風(fēng)扇進(jìn)行維護(hù)和清潔，并且可以通過釋放連接到較小角度支架的蝶形螺母來拆卸，該支架將這種分段帶系帶固定到位。另一根系帶延伸到對面的單個 2 英寸角撐。該系帶片構(gòu)造成兩段，允許拆卸風(fēng)扇進(jìn)行維護(hù)和清潔，并且可以通過釋放連接到較小角度支架的蝶形螺母來拆卸，該支架將這種分段帶系帶固定到位。另一根系帶延伸到對面的單個 2 英寸角撐。該系帶片構(gòu)造成兩段，允許拆卸風(fēng)扇進(jìn)行維護(hù)和清潔，并且可以通過釋放連接到較小角度支架的蝶形螺母來拆卸，該支架將這種分段帶系帶固定到位。

通過首先將 8 英寸寬的 3/4 英寸底漆松木與方頭螺釘連接到現(xiàn)有的檢修室鍍鋅板上，天花板檢修室也得到了加固，以支撐風(fēng)扇隔間。然后將這些松木長度用 3 英寸角撐固定在一起。然后，風(fēng)扇隔間連接到這些加固的檢修室支撐松木件，方法是滑動在木制風(fēng)扇隔間件上方突出 6-10 英寸的金屬板部分，并使用 3/4- 將隔間暴露的金屬板固定到檢修室中英寸鋼木螺釘。2 英尺見方的檢修門由 3/4 英寸的刨花板制成，通過一對 4 英寸長的門鉸鏈固定在風(fēng)扇隔間上，可實現(xiàn)寬幅擺動。檢修門使用安全搭扣和 U 形螺栓固定關(guān)閉。使用孔眼 L 型鉤將門固定打開。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱硬件組件部分中標(biāo)有“閣樓風(fēng)扇隔間硬件”的參考項目，以及下面 OLED 顯示屏幕部分之后的前兩張照片。

ESSENTIAL PROJECT CIRCUIT COMPONENTS

這些是編程電路的組件：

1) 粒子氬微控制器

這是控制下面列出的構(gòu)成項目電路的所有連接設(shè)備的處理單元。32 位主處理器以 64 MHz 運(yùn)行，提供 WI-FI、藍(lán)牙和蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接。擁有自己的操作系統(tǒng)，在全球范圍內(nèi)使用，并允許簡單的原型到生產(chǎn)源代碼選項。還具有用于與其他設(shè)備通信的擴(kuò)展引腳配置，包括多達(dá) 20 個數(shù)字引腳、6 個模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳和多達(dá) 13 個模擬引腳。它采用 3.3 伏供電，具有可選的 5 伏容量（對本項目至關(guān)重要的功能）。

2) 黃色和紅色按鈕

按下時，這些按鈕與氬氣完成數(shù)字輸入電路，以傳達(dá)用戶選擇的操作模式，以及當(dāng)前激活和停用的時間。黃色按鈕操作手動模式，而紅色按鈕控制自動模式。

3）SSD 1306 OLED顯示屏（Adafruit）

該接口設(shè)備配有自己的可編程子程序庫，可將所有重要信息傳達(dá)給用戶。它具有用于選擇操作模式（手動或自動）的菜單驅(qū)動屏幕、溫度和濕度的當(dāng)前 BME 傳感器讀數(shù)（及其自動觸發(fā)風(fēng)扇操作的編程閾值）以及操作期間的錯誤按鈕按下消息。該顯示屏大約為 3/4"x1"，使用 I2C 串行通信協(xié)議（受 BME 傳感器的從屬）。在這個項目中，顯示器以縱向模式編程，最多 16 行，每行 10 個字符，總共 160 個可顯示字符。

4) BME 280 傳感器（Adafruit）

這個微型設(shè)備（約 1/2" 方形）還具有完整的可編程程序庫，具有溫度（攝氏度）、濕度和氣壓的傳感能力。對于這個項目，它的 I2C 串行通信數(shù)據(jù)和時鐘引腳直接從動來自 Argon 相應(yīng)的 SDA（數(shù)據(jù)）和 SCL（時鐘）引腳。它具有快速、可靠的傳感能力。

5）繼電器開關(guān)（單）

此開關(guān)用于從微控制器安全地控制電氣設(shè)備，例如需要更高電流或更高電壓的閣樓風(fēng)扇。該開關(guān)包含一個電磁控制線圈，與由氬氣上的數(shù)字引腳供電的開關(guān)接觸，該開關(guān)從氬氣上關(guān)閉電路。

6）PNP晶體管2N3906

這種雙極結(jié)型晶體管由夾在兩個 P 型半導(dǎo)體材料（具有多余的帶正電粒子）之間的單個 N 型半導(dǎo)體材料（具有多余的帶負(fù)電荷的載流子電子）組成，引線（腿）連接到每個部分。中間引線是基極，外引線稱為集電極和發(fā)射極。該晶體管有兩個 PN 結(jié)：基極 - 集電極和基極 - 發(fā)射極。晶體管通常用作集成電路的開關(guān)，但該項目電路將其用作電流放大器，為繼電器開關(guān)提供電流。

HOW THE PROJECT CIRCUIT WORKS

激活閣樓風(fēng)扇在很大程度上取決于輸入電路內(nèi)通過晶體管和輸出電路產(chǎn)生的電流并流向繼電器開關(guān)。電路的基極-發(fā)射極結(jié)對于產(chǎn)生電流至關(guān)重要。在這個項目電路中，手動按鈕按下或自動激活從數(shù)字引腳 (D7) 發(fā)送輸出電流。該電流被較小量的電壓（測量為略低于 3V）沿其電路推向晶體管的基極引線，此時此非常小的電流與由 Argon 的 VUSB 引腳（測量為 5V）推動的更高電流結(jié)合在一起晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)，到發(fā)射極引線，最后到繼電器開關(guān)處的 IN 連接器。

從那里，電路與為閣樓風(fēng)扇提供空調(diào)電源的爐柜延長線連接起來。繼電器開關(guān)從繼電器開關(guān)的另一側(cè)連接到延長線的熱（黑色）線，連接到 COM（公共接地）和 NO（常開）連接器。當(dāng)氬氣電路打開時，電流從繼電器開關(guān)通過這些連接器流向熱線的兩個拼接端，沿著這條線流向風(fēng)扇電機(jī)，然后通過電源線的白色（返回）線返回到插座，以完全完成電路并為風(fēng)扇供電。然后發(fā)生逆轉(zhuǎn)：電流通過白線流入風(fēng)扇，然后通過黑線（通過繼電器開關(guān)連接）流出，同時返回出口。該空調(diào)循環(huán)每秒重復(fù) 60 次。

該項目的電路在 ACTIVE 模式下運(yùn)行，其中晶體管用于放大基極 - 發(fā)射極結(jié)處的電流通過繼電器開關(guān)。當(dāng)基極-發(fā)射極結(jié)處的電壓達(dá)到 0.7V（測量為 0.749V）并且只有非常小的基極電流與發(fā)射極電流相結(jié)合（在基極-發(fā)射極結(jié)處測量為 180 mV）時，可能會出現(xiàn)活動模式。發(fā)射極與基極電流之間的關(guān)系稱為直流電流增益。典型比率可以在 50-200 之間變化，其中項目電路的計算電流為 138 mA。

BASIC BUTTON OPERATION

主要的編程重點(diǎn)是簡單、一致的操作，其中手動和自動兩種主要模式的工作方式相同。手動模式只是意味著按下黃色按鈕立即打開風(fēng)扇；再次按下相同的按鈕會關(guān)閉風(fēng)扇。自動模式意味著按下紅色按鈕可立即激活溫度和濕度的連續(xù)閾值水平檢查。在傳感器檢測到溫度或濕度讀數(shù)處于/高于閾值的任何時候，風(fēng)扇都會打開。在讀數(shù)低于兩個閾值的任何時候，風(fēng)扇都會關(guān)閉。再次按下紅色按鈕會立即停用閾值檢查。目前在驅(qū)動程序中設(shè)置了閾值檢查（高級版本將允許通過按下按鈕來調(diào)整閾值，就像在恒溫器上一樣）。

OLED DISPLAY SCREENS

共有三個獨(dú)立的 OLED 顯示屏，并根據(jù)用戶按鈕的按下進(jìn)行了編程激活。一對黃色按鈕按下（用于打開和關(guān)閉風(fēng)扇）顯示相同的“手動”O(jiān)LED 屏幕。按下一對紅色按鈕顯示“自動”O(jiān)LED 屏幕。任一模式屏幕都允許簡單導(dǎo)航到備用模式。但是，第二次按下與第一次按下按鈕相反的按鈕會顯示錯誤按下 OLED 屏幕。

各操作模式畫面的布局說明如下：

一）MANUAL模式OLED屏

驅(qū)動程序啟動時會出現(xiàn)此屏幕。從上到下，它由三個主要組件組成：

• 操作模式ID線，
• 模式導(dǎo)航標(biāo)題行，
• 模式導(dǎo)航選項選擇行（首先出現(xiàn)手動模式選擇）。

以下是三個組件中每一行的詳細(xì)分類：

1) 標(biāo)題屏幕 ID 行，顯示為：

“ * 手動的 * ”

2) 按鈕顏色（左對齊）和操作模式標(biāo)題標(biāo)簽（右對齊）：

" <按鈕>

模式 ”

這種布局風(fēng)格采用通常在單行上相鄰放置的標(biāo)題在兩行上交錯放置，以補(bǔ)償 OLED 顯示器的空間限制。按鈕顏色標(biāo)題由尖括號 <> 分隔，在視覺上將其與操作模式標(biāo)題標(biāo)簽區(qū)分開來。

3) 與 MANUAL 模式關(guān)聯(lián)的按鈕顏色名稱和操作模式開關(guān)名稱：

" <黃色>

離開

手動的 ”

此布局繼承了交錯標(biāo)題行的多個功能，包括對齊的標(biāo)簽和在其關(guān)聯(lián)標(biāo)題下對齊的標(biāo)簽、按鈕顏色名稱的尖括號，以及在單獨(dú)的行上右對齊的兩個開關(guān)名稱以清晰關(guān)聯(lián)。有效選擇是“關(guān)閉”或“手動”，同時在按下按鈕時突出顯示活動選擇“手動”。

4) AUTO 模式相關(guān)的按鈕顏色名稱和操作模式開關(guān)名稱：

" <紅色> 自動 "

此處的布局功能也繼承了標(biāo)題行的功能。這些也是有效的選擇，其中一個可以通過按下紅色按鈕來激活。

II) AUTOMATIC 模式 OLED 屏幕

此模式使用整個 16 行來顯示與模式相關(guān)的信息。從上到下，它由五個主要部分組成：

• 操作模式ID線，
• 模式導(dǎo)航標(biāo)題行，
• 模式導(dǎo)航選項選擇行（首先出現(xiàn)自動模式選擇）
• BME 溫度和濕度傳感器數(shù)據(jù)：兩個閾值設(shè)置的單獨(dú)行，然后是兩個傳感器讀數(shù)
• 與打開閣樓檢修門和房窗以進(jìn)行適當(dāng)空氣流通的準(zhǔn)備相關(guān)的提醒說明

1) 標(biāo)題屏幕 ID 行，顯示為：

“ * 汽車 * ”

2) 按鈕顏色（左對齊）和操作模式標(biāo)題標(biāo)簽（右對齊）：

" <按鈕>

模式 ”

3) AUTO 模式相關(guān)的按鈕顏色名稱和相對的操作模式開關(guān)：

“<紅色>關(guān)”

按下按鈕時激活的、突出顯示的選擇是 。

4) 與 MANUAL 模式關(guān)聯(lián)的按鈕顏色名稱和操作模式開關(guān)名稱：

" <黃色> "

5) 兩行標(biāo)題標(biāo)簽顯示編程的溫度和濕度設(shè)置，第三行顯示它們的值：

“溫度哼”

“設(shè)置”

“99 99”

6) 一行是摘要標(biāo)題標(biāo)簽，用于顯示溫度和濕度設(shè)置的傳感器讀數(shù)，然后是第二行顯示實際讀數(shù)：

“ 傳感器 ”

“99 99”

7) 用于提請注意和顯示必要的準(zhǔn)備相關(guān)職責(zé)的提醒說明的四行：

“?。。。。?！”

“ 敞開 ”

《閣樓門》

" & 視窗 "

這些必要的準(zhǔn)備步驟在自動模式下可能會被忽略，因為風(fēng)扇可能不會立即啟動（并作為最終提醒）。

III) ERROR 按下OLED屏幕

當(dāng)兩次連續(xù)按下的按鈕顏色不匹配時，會出現(xiàn)此屏幕；實際上，用戶在將初始操作模式切換為 ON 之后并沒有正確地將其切換為 OFF。根據(jù)按下順序，會出現(xiàn)兩個單獨(dú)的錯誤屏幕之一：

1) 如果第一次按下黃色按鈕 2) 如果第一次按下紅色按鈕

啟動手動模式，然后啟動自動模式，然后啟動

按下紅色按鈕（自動模式），按下黃色按鈕（手動

屏幕出現(xiàn)：模式），此屏幕出現(xiàn)：

“按”“按”

“黃色”“紅色”

" 按鈕 " " 按鈕 "

“到”“到”

“返回”“返回”

“到”“到”

“手動”“自動”

“模式”“模式”

在任何一種情況下，按照說明將用戶返回到先前的操作模式和切換位置。

FAN COMPARTMENT:

OLED SCREEN DISPLAYS:

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