使用此雙風(fēng)扇控制器靜音運(yùn)行

描述

簡(jiǎn)介

我更喜歡安靜和平靜的環(huán)境。這就是為什么我更喜歡從 BBC Radio 4 或 Classic FM 收聽(tīng)更柔和的廣播。這就是為什么我喜歡 Elecraft 和 Ten-Tec 的 PIN 二極管裝置上的完全磨合 CW。這就是為什么我為 macOS 運(yùn)行 Mac Mini 和為 Windows 運(yùn)行無(wú)風(fēng)扇工業(yè) PC 的原因。

通常情況下，設(shè)備冷卻和設(shè)備噪音齊頭并進(jìn)。需要的冷卻越多，需要的氣流就越多，產(chǎn)生的風(fēng)扇噪音就越大。但是，風(fēng)扇選擇和安裝選項(xiàng)將有助于減輕這種噪音。智能風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)也將控制風(fēng)扇速度。

該項(xiàng)目是一個(gè)單元的分支，該單元的目的是在炎熱氣候下冷卻通信套件。需要監(jiān)控和冷卻設(shè)備，同時(shí)將噪音水平保持在低水平。它適用于冷卻假負(fù)載、電源、計(jì)算機(jī)、照明……

計(jì)劃

尋找解決方案后發(fā)現(xiàn)，廉價(jià)的中國(guó)單板控制器僅提供了一種簡(jiǎn)單的風(fēng)扇曲線解決方案。這些控制器只是根據(jù)風(fēng)扇速度跟蹤溫差?？梢孕薷牡?a target='_blank' class='arckwlink_none'>參數(shù)不多。在天平的另一端，有復(fù)雜的冷卻控制器系統(tǒng)可用于游戲電腦，使用 PC 軟件。這些是完全可配置的系統(tǒng)，能夠平衡所需的冷卻性能與產(chǎn)生的聲級(jí)。

很難找到中間解決方案。介于簡(jiǎn)單的獨(dú)立板和 PC 使用的復(fù)雜系統(tǒng)之間的一種。因此，設(shè)計(jì)了一個(gè)嵌入式系統(tǒng)來(lái)滿足我的要求。從簡(jiǎn)單開(kāi)始，然后根據(jù)特定需求構(gòu)建設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目很快就包含了一些易于定制的功能，這些功能可以根據(jù)個(gè)人溫度和風(fēng)扇速度要求進(jìn)行設(shè)置。

特點(diǎn)

兩個(gè)風(fēng)扇控制器。

從 0% 到 100% PWM 的全風(fēng)扇速度控制。

溫度感應(yīng)范圍為 0 至 +120degC（32degF 至 248degF）。

風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)讀數(shù)為每分鐘 9999 轉(zhuǎn)。

顯示風(fēng)扇和溫度信息的 OLED 顯示屏。

風(fēng)扇 PWM 命令條形圖（10% 間隔）。

旋轉(zhuǎn)編碼器操縱配置菜單。

定義溫度范圍，從最小值到最大值。

定義風(fēng)扇速度范圍，最小到最大。

三個(gè)輔助 Fan-B 工作選項(xiàng)：

a) 主風(fēng)扇 A 與輔助風(fēng)扇 B 串聯(lián)運(yùn)行（對(duì)稱）。

b) 主風(fēng)扇 A，次級(jí)風(fēng)扇 B 在對(duì)面運(yùn)行（不對(duì)稱）。

c) 主風(fēng)扇 A 和輔助風(fēng)扇 B 配置為熱備用。

聲音風(fēng)扇 A 故障或停止警報(bào)。

夜光風(fēng)扇-A 停機(jī)報(bào)警。

發(fā)光的 DS18B20S 傳感器總線指示燈 LED。

發(fā)光的 +12V 和 +5V 電源 LED。

配置設(shè)置保存在 EEPROM 中，用于斷電恢復(fù)。

用于設(shè)置溫度單位（攝氏度或華氏度）的配置標(biāo)頭

用于設(shè)置對(duì)稱、非對(duì)稱或熱備用模式的配置標(biāo)頭。

隔離的外部 P 輸入，用于啟用/禁用輔助設(shè)備的操作。

主風(fēng)扇 A 故障檢測(cè)，用于在熱備模式下切換到風(fēng)扇 B。

用于調(diào)試和固件上傳的串口。

用于直接刻錄到內(nèi)存的電路串行編程端口。

KF2510 3+1P，風(fēng)扇連接器插座。

易于訪問(wèn)的板載復(fù)位開(kāi)關(guān)。

兩個(gè)版本

設(shè)計(jì)了兩個(gè)版本。兩者功能相同。但是，每個(gè)版本的創(chuàng)建都是為了滿足個(gè)人需求和構(gòu)建技能。

屏蔽版本：這是最容易構(gòu)建的，因?yàn)?Arduino 板已經(jīng)處理了一半的功能。防護(hù)罩就像任何標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)罩一樣連接到 Uno R3 板上。它以驚人的緊湊封裝提供了運(yùn)行所需的其余電路。構(gòu)建屏蔽版本更簡(jiǎn)單，但您仍然應(yīng)該能夠處理它使用的 15 個(gè) 0805 SMD。代碼上傳更易于管理，并且像往常一樣通過(guò) USB 串行端口使用 Arduino IDE 執(zhí)行。

嵌入式版本：這是圍繞 Atmega 328P-AU 微控制器構(gòu)建的，具有獨(dú)立獨(dú)立單元所需的所有電路。構(gòu)建復(fù)雜性更大。您應(yīng)該具備并精通SMD項(xiàng)目建設(shè)。請(qǐng)注意，您還需要熟悉 ICSP 端口。將代碼上傳到微控制器內(nèi)存，至少在開(kāi)始時(shí)，如果你愿意，直到你刻錄引導(dǎo)加載程序。

手術(shù)

此代碼是根據(jù)需要即時(shí)構(gòu)建的。它從一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度跟蹤風(fēng)扇速度實(shí)用程序迅速發(fā)展為這個(gè)可定制的版本。毫無(wú)疑問(wèn)，還有其他編程方法可以實(shí)現(xiàn)所需的功能。就是這樣。無(wú)論如何，我的代碼可以很容易地糾正、修改和改進(jìn)，以使每個(gè)人都滿意。

啟動(dòng)順序

在通電或重置時(shí)，該裝置會(huì)等待幾秒鐘，讓仍在旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇停下來(lái)。所需的延遲可能取決于風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)的難易程度及其動(dòng)量?？梢酝ㄟ^(guò)修改變量 spinDownDelay 在代碼中定義延遲。

然后代碼運(yùn)行一個(gè)啟動(dòng)序列，該序列將首先測(cè)試風(fēng)扇以找到其最小速度值。這個(gè)會(huì)用在運(yùn)行過(guò)程中的停機(jī)檢測(cè)fanJamCheck()函數(shù)中。此序列向風(fēng)扇發(fā)送遞增的 PWM 值，比例高達(dá) 20:100 (20%)。到那時(shí)大多數(shù)粉絲都會(huì)開(kāi)始。在最終啟動(dòng)主代碼和其中一種工作模式之前，它的進(jìn)度會(huì)顯示在 OLED 上。下面列出并解釋了這些可選擇的工作模式中的每一個(gè)。

兩種基本的風(fēng)扇模式是可能的：

首先，被動(dòng)上下掃描模式僅遵循由 Fan Minimum 和 Fan Maximum 定義的定義曲線斜率?？梢耘渲么藪呙璧乃俾?，但不使用溫度傳感器數(shù)據(jù)來(lái)控制風(fēng)扇速度。

其次，主動(dòng)觸發(fā)模式可激活風(fēng)扇并根據(jù)溫度最小值、溫度最大值、風(fēng)扇最小值和風(fēng)扇最大值定義的曲線斜率控制其速度。有兩種類型的主動(dòng)觸發(fā)模式。第一個(gè)子模式僅采用傳感器溫度輸入來(lái)控制冷卻風(fēng)扇。第二種子模式采用傳感器溫度輸入，但也需要輸入電壓 (P-IN) 來(lái)啟用冷卻風(fēng)扇。這可以與輔助設(shè)備一起使用，僅在輔助設(shè)備認(rèn)為有必要時(shí)才觸發(fā)風(fēng)扇控制器。

滾動(dòng)瀏覽下面的圖形，例如配置的斜率：

1 / 5 ?三次掃描。每個(gè)被動(dòng)地增加/減少風(fēng)扇速度。不使用溫度讀數(shù)。

總之：

一種被動(dòng)清掃模式：

此處，風(fēng)扇速度將在之前由 Fan Minimum 和 Fan Maximum 定義的風(fēng)扇速度斜率上上下掃動(dòng)。不使用溫度讀數(shù)，但可以更改掃描速率。

兩種主動(dòng)觸發(fā)模式：

此處風(fēng)扇將在達(dá)到最低溫度時(shí)觸發(fā)，并且僅當(dāng)啟用 P-IN 輸入時(shí)。

在最低溫度下觸發(fā)：

a) 從零風(fēng)扇速度開(kāi)始（風(fēng)扇關(guān)閉直到被觸發(fā)）。

b) 從風(fēng)扇最小速度開(kāi)始（風(fēng)扇以風(fēng)扇最小速度旋轉(zhuǎn)直到被觸發(fā)）。

在最低溫度時(shí)觸發(fā)，但僅當(dāng) P-IN 輸入也啟用時(shí)才觸發(fā)。

a) 從零風(fēng)扇速度開(kāi)始。（風(fēng)扇關(guān)閉直到觸發(fā)）。

b) 從風(fēng)扇最小速度開(kāi)始（風(fēng)扇以風(fēng)扇最小速度旋轉(zhuǎn)直到被觸發(fā)）。

通過(guò)滾動(dòng)顯示的示例溫度/風(fēng)扇速度圖表，可以最輕松地看到這些風(fēng)扇模式以及它們與速度和溫度的關(guān)系。

配置

定義裝置的工作方式以及所需的冷卻斜率是在配置模式下完成的。本質(zhì)上是通過(guò)在圖表上定義點(diǎn)來(lái)獲得我們想要的斜率。我們可以通過(guò)按下旋轉(zhuǎn)編碼器按鈕進(jìn)入此模式。然后滾動(dòng)瀏覽配置菜單，連續(xù)按下同一個(gè)按鈕。在每個(gè)參數(shù)處轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)編碼器以修改其值，從而定義新的操作模式或溫度斜率。

配置菜單：

FAN MIN
設(shè)置最小風(fēng)扇速度值（5% 步幅）。

FAN MAX
設(shè)置最大風(fēng)扇速度值（5% 步幅）。

TEMP MIN
設(shè)置最低溫度值，這將觸發(fā)風(fēng)扇至 Fan Min。

TEMP MAX
設(shè)置最高溫度值，此時(shí)風(fēng)扇將以 Fan Max 旋轉(zhuǎn)。

MODE
掃描或觸發(fā)

要設(shè)置一個(gè)被動(dòng)的上下掃風(fēng)扇速度。或者主動(dòng)跟蹤來(lái)自 DS18B20 傳感器的溫度數(shù)據(jù)的觸發(fā)風(fēng)扇速度。

SWEEP RATE
（如果之前選擇了 Sweeping 則可用）1/Slow 到 10/Fast。選擇風(fēng)扇速度從風(fēng)扇最小值掃到最大值的速度。

TRIGGER
（如果之前選擇了 Triggered 則可用）

1 溫度/零。溫度從零開(kāi)始。將在 Temp Min 觸發(fā)并開(kāi)始以 Fan Min 速度旋轉(zhuǎn)。未觸發(fā)時(shí)，風(fēng)扇速度將等待為零。

2 溫度/F最小值。風(fēng)扇最低溫度觸發(fā)。將在 Temp Min 觸發(fā)并開(kāi)始以 Fan Min 速度旋轉(zhuǎn)。未觸發(fā)時(shí)，風(fēng)扇速度將在風(fēng)扇敏處等待。

3 針/零。溫度從零觸發(fā)，但需要外部 P 輸入啟用。將在 Temp Min 觸發(fā)并開(kāi)始以 Fan Min 速度旋轉(zhuǎn)，但僅當(dāng)由 P 輸入啟用時(shí)。未觸發(fā)時(shí)，風(fēng)扇速度將等待為零。

4 針/F 最小值。最低風(fēng)扇觸發(fā)溫度，但需要外部 P 輸入使能。將在 Temp Min 觸發(fā)并開(kāi)始以 Fan Min 速度旋轉(zhuǎn)，但僅當(dāng)由 P 輸入啟用時(shí)。未觸發(fā)時(shí)，風(fēng)扇速度將在風(fēng)扇敏處等待。

TEMP OFFSET
-9 至 +9 度。要校正 DS18B20 傳感器的任何溫度誤差，可以添加此補(bǔ)償值。默認(rèn)為 0 度，表示不進(jìn)行校正。

SAVE & EXIT
Yes/No.Yes，將退出配置模式并伴有相應(yīng)的莫爾斯“R”音和簡(jiǎn)短的“配置已保存”消息。您的設(shè)置將保存到 EEPROM。否，將再次循環(huán)配置選項(xiàng)。

由于 FAN MIN 和 FAN MAX 的值是相互依賴的。不可能將 FAN MAX 值設(shè)置為低于 FAN MIN 值或?qū)?FAN MIN 值設(shè)置為高于 FAN MAX 值。同樣，TEMP MIN 和 TEMP MAX 的值是相互依賴的。無(wú)法將 TMP MAX 值設(shè)置為低于 TEMP MIN 值或?qū)?TEMP MIN 值設(shè)置為高于 TEMP MAX 值。

該代碼限制了您可以設(shè)置的允許范圍。例如，如果您不能選擇較低的 FAN MAX 值，可能是因?yàn)槟噲D將其設(shè)置為低于 FAN MIN 值。

初始設(shè)置

安裝單元后，以下選項(xiàng)應(yīng)該很少需要更改。它們通過(guò)使用兩個(gè)插頭引腳跳線進(jìn)行配置，其設(shè)置在打開(kāi)或重置時(shí)讀取。

1. 使用跳線 J1/U2 的輔助 FAN-B 設(shè)置：

ASYMetric：輔助風(fēng)扇 B 將以主風(fēng)扇 A 的相反速度旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)風(fēng)扇 A 處于最大速度時(shí)，風(fēng)扇 B 將處于最小速度。這些風(fēng)扇速度將動(dòng)態(tài)地遵循 Fan Min 和 Fan Max 定義的溫度斜率。

SYMMetric：輔助風(fēng)扇 B 將與主風(fēng)扇 A 同步旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)風(fēng)扇 A 處于最大速度時(shí)，風(fēng)扇 B 也將處于最大速度。這些風(fēng)扇速度將動(dòng)態(tài)地遵循 Fan Min 和 Fan Max 定義的溫度斜率。

STandBY：輔助風(fēng)扇 B 作為主風(fēng)扇 A 的備用風(fēng)扇，處于熱備用狀態(tài)。因此，風(fēng)扇 B 通常會(huì)保持關(guān)閉狀態(tài)，直到風(fēng)扇 A 卡住或發(fā)生故障。在 Fan-A 故障時(shí)，F(xiàn)an-B 將接管。

2. 使用跳線 J2/U1 設(shè)置溫度單位：

degF：華氏溫度。在美國(guó)、利比里亞和開(kāi)曼群島使用。

degC：攝氏溫度。與世界其他地方使用的一樣。

積木

單片機(jī)：

我們不需要 ESP8266 或 ESP32 中的處理能力或附加功能。Arduino 平臺(tái)及其 ATmega 328P 芯片具有足夠的速度、內(nèi)存空間和 GPIO 引腳。

當(dāng)然，和原來(lái)的Arduino UNO R3一樣，嵌入式電路中使用了一個(gè)ATmega328P微控制器。該微控制器提供32K的閃存、2K的SRAM和1K的EEPROM存儲(chǔ)。它的 16Mhz 時(shí)鐘速度足以運(yùn)行我們的中等任務(wù)，并且它有足夠的輸入/輸出引腳來(lái)滿足我們的需要。

選擇了AU芯片封裝。與大型 PU DIP 版本相比，它更小、更便宜且更容易采購(gòu)。它是小型嵌入式板應(yīng)用的理想選擇。然而，在構(gòu)建或測(cè)試時(shí)也不會(huì)太小而無(wú)法處理。在原型制作過(guò)程中，使用 QFP/TQFP32 芯片適配器將此 Atmega 328P 安裝在面包板上。無(wú)腿 MU 版本雖然更小，但更難處理。

溫度感應(yīng)器：

Dallas Semiconductor DS18B20 可能不是最精確的溫度測(cè)量?jī)x器，但足以滿足我們的使用需求。它測(cè)量的溫度范圍為 -55degC 至 +125degC（-67degF 至 +257degF），-10°C 至 +85°C 的精度為 +/-0.5degC。

出于我們的目的，代碼將溫度范圍限制在 0degC 到 120degC（32degF 到 248degF）。超出此范圍，它將在溫度值旁邊顯示一個(gè)超出范圍 (OOR)“感嘆號(hào)”圖標(biāo)。該值將在 0degC 和 120degC（32degF 和 248degF）處觸底。

明智地使用熱風(fēng)槍可用于測(cè)試較高的溫度，一些電子元件冷凍噴霧可用于測(cè)試較低的溫度。雖然我用的是迪卡儂運(yùn)動(dòng)員肌肉噴霧，這是我手頭上的東西。它同樣有效，而且聞起來(lái)更香。

1 / 2 ? DS18B20 引出線。

DS18B20 的三引腳 TO-92 版本可能是最容易使用的封裝類型。帶有 LED 的上拉電阻通過(guò)傳感器的數(shù)據(jù)線連接到 Vdd 可改善數(shù)據(jù)傳輸并提供傳感器與微控制器通信的一些視覺(jué)反饋。在這里，一個(gè) 2K 的電阻器可以很好地使 LED 閃爍。一些套件模塊在這里使用 4.7K 值。這取決于特定 LED 上的電壓降和所需的亮度。

有機(jī)發(fā)光顯示：

使用小型 0.91" OLED。它具有 128 x 64 像素的可用分辨率，當(dāng)與 Bill Greiman 的 SSD1306 庫(kù)和“fixed_bold10x15”字體一起使用時(shí)，提供兩行，每行約 12 個(gè)文本字符。這些 OLED 顯示器有一個(gè)I2C 總線，完美適配我們的微控制器。所需的+5V 供電電壓與板的其余部分相同，很方便。一些 OLED 板指定+3.3V 供電電壓要求，這可以通過(guò)查看是否有來(lái)檢查或者還不是+3.3V穩(wěn)壓器。我的板上有一個(gè)微型662K低壓差+3.3V穩(wěn)壓器，確認(rèn)它接受+5V，然后它自己轉(zhuǎn)換為+3.3V。至于I2C邏輯電平輸入，他們可以承受 +5V，我不需要電平轉(zhuǎn)換器。

SSD1306Ascii 是 Bill Greiman 編寫(xiě)的用于小型單色 OLED 顯示器的無(wú)緩沖字符庫(kù)。我經(jīng)常在使用帶有 fixed_bold10x15 字體的 OLED 的項(xiàng)目中使用它。它為我在這些小顯示器上疲憊的眼睛提供了可讀的字符大小。對(duì)于這個(gè)特定項(xiàng)目，F(xiàn)AN_fixed_bold10x15 文件是字體的修改版本，我在其中添加了一些用于風(fēng)扇控制器的額外圖標(biāo)。這個(gè)字體文件可以包含在同一個(gè)草圖目錄中，并添加到 Arduino IDE 中以便于編輯。

1 / 2 ? IDE 中的 FAN_fixed_bold10x15

FAN_fixed_bold10x15 是 fixed_bold10x15.h 字體，已通過(guò)添加風(fēng)扇控制器的 OLED 顯示屏使用的額外字符進(jìn)行了修改。對(duì)這種字體進(jìn)行逆向工程以創(chuàng)建自定義字符和圖標(biāo)將在后面詳細(xì)介紹。

光耦：

PC817C 是一種通用光耦合器，在許多電路中大量使用，以提供與輔助設(shè)備的電氣隔離。此組件存在幾個(gè)版本。這里使用了“C”后綴版本。不同的版本有不同的收獲。光耦合器的增益表示為電流傳輸比 (CTR)，即輸出的集電極電流 (IC) 除以輸入的正向電流 (IF)，然后乘以 100%。您可以通過(guò)計(jì)算和更改電阻器 R3 的值以適應(yīng)不同的增益來(lái)使用其他版本和測(cè)試功能。

在此版本中，計(jì)算出的 1K 電阻值運(yùn)行良好。一些測(cè)量測(cè)試證實(shí)了理論：5V、9V、12V 和 13.8V 的 P-IN 電壓分別產(chǎn)生 3.8mA、7.8mA、10.8mA 和 12.6mA 的電流。這些被認(rèn)為是最有可能使用的輔助輸入電壓。由于該光耦合器的內(nèi)部 LED 電壓下降約 1.2V，因此它們各自產(chǎn)生相應(yīng)的功率值，約為 4.5mW、9.4mW、13mW 和 15mW。查看數(shù)據(jù)表，我們?cè)试S的最大輸入值為 If=50mA、Vr=6V 和 Pin=70mW。放置在輸入 LED 兩端的 1N4148 用于防止 Vr 高于 6V。允許的最大輸出值為 Vce=35V、Vec=6V、Ic=50mA 和 Pc=150mW。MCU 的內(nèi)部上拉似乎是 50k 左右，因?yàn)檫@里測(cè)量了 0.1mA。對(duì)于此光耦合器，Ptot=200mW 最大值（輸入和輸出功率的總和不得超過(guò) 200mW）。

可以按照類似的數(shù)據(jù)表建議使用其他光隔離器?；蛘撸梢酝ㄟ^(guò)取消光耦合器隔離并僅將使能 P-IN 拉低來(lái)簡(jiǎn)化電路。MCU 的端口 B0 在代碼中激活了其內(nèi)部上拉電阻。

串行端口：

UNO R3 板上已經(jīng)安裝了串行端口。這用于以經(jīng)典的 Arduino 方式上傳和調(diào)試。

我還在獨(dú)立版本中包含了一個(gè)串行端口。這 6 個(gè)接頭引腳與大多數(shù) FTDI FT232RL USB 轉(zhuǎn)串口適配器模塊完美對(duì)齊。如果有可用的引導(dǎo)加載程序，它還允許使用 Arduino IDE 進(jìn)行調(diào)試，甚至可以上傳草圖。不要忘記將 FTDI USB 串行板切換為使用 +5V（而不是 +3.3V）。對(duì)于 USB 到串行編程和調(diào)試，風(fēng)扇控制器當(dāng)然應(yīng)該打開(kāi)。引導(dǎo)加載程序包含在 ATmega 數(shù)據(jù)表的第 26.6 節(jié)中。

安裝了 FTDI FT232RL USB 轉(zhuǎn)串口適配器。

ICSP 端口：

UNO R3 板上已經(jīng)安裝了一個(gè) ICSP 端口。這是直接將代碼直接燒錄到其微控制器內(nèi)存所必需的，我們很少使用。這可能是制造商將 Arduino 引導(dǎo)加載程序燒錄到 UNO 的方式。

我還在嵌入式版本中包含了一個(gè) ICSP 端口。這是最初將引導(dǎo)加載程序刻錄到獨(dú)立版本的唯一方法。這些 3x2 接頭引腳與大多數(shù)常見(jiàn)的 ICSP 編程器（如 USBasp）完美對(duì)齊。它允許直接加載 ATmega 328P。對(duì)于 ICSP USBasp 編程，風(fēng)扇控制器應(yīng)該斷電，因?yàn)橄?USBasp 這樣的大多數(shù)編程器會(huì)為其目標(biāo)本身供電。

安裝了 ICSP USBasp 編程器。

請(qǐng)注意，一些較舊的 ICSP 編程器需要來(lái)自其目標(biāo)的電源才能運(yùn)行，在這種情況下，風(fēng)扇控制器單元應(yīng)該通電。有些可能只需要查看 ICSP 引腳 2 上的電壓即可運(yùn)行。你的旅費(fèi)可能會(huì)改變。始終最好檢查您的特定程序員。

不要忘記將此板切換為使用 +5V（而不是 +3.3V）。ATmega 數(shù)據(jù)表的第 27.8 節(jié)介紹了芯片的在線串行編程。

轉(zhuǎn)速計(jì)噪聲濾波器：

來(lái)自風(fēng)扇的 RPM 引腳 3 的轉(zhuǎn)速計(jì)線路上的任何噪音都可能是一個(gè)問(wèn)題并給出錯(cuò)誤的讀數(shù)。這種噪聲可能是像脈沖一樣的額外開(kāi)關(guān)彈跳。盡管通常使用采用霍爾傳感器或光耦合器的轉(zhuǎn)速計(jì)電路而不是機(jī)械開(kāi)關(guān)。

以低 RPM 運(yùn)行且存在這些噪聲脈沖的風(fēng)扇在評(píng)估實(shí)際 RPM 值時(shí)會(huì)產(chǎn)生更大的差異。

例如，在低速時(shí)，風(fēng)扇可能會(huì)在 1 秒內(nèi)發(fā)出大約 8 個(gè)脈沖。這 8 個(gè)脈沖等于 4 轉(zhuǎn)/秒，因?yàn)轱L(fēng)扇每轉(zhuǎn)發(fā)送兩個(gè)脈沖。因此，4 轉(zhuǎn)/秒是每分鐘 240 轉(zhuǎn)（4 轉(zhuǎn) x 60 秒）。由于反彈而產(chǎn)生的噪聲脈沖可能會(huì)產(chǎn)生額外的第 9 個(gè)脈沖，錯(cuò)誤地等同于 270rpm（4.5revs x 60secs）。誤差約為總實(shí)際值的 12%。

在較高的轉(zhuǎn)速下，波形中的這些額外噪聲脈沖對(duì)計(jì)算正確的 RPM 值的影響較小。例如，在更高的速度下，我們可能會(huì)得到 266 個(gè)脈沖，這實(shí)際上意味著 133 轉(zhuǎn)/秒或每分鐘 7980 轉(zhuǎn)（133 轉(zhuǎn) x 60 秒）。這里的額外噪聲脈沖總共提供 267 個(gè)脈沖，相當(dāng)于 133.5 轉(zhuǎn)/秒或每分鐘 8010 轉(zhuǎn)（133.5 轉(zhuǎn)/秒 x 60 秒），這與總值的差異較小。誤差低于總實(shí)際值的 4%。這只是一個(gè)例子，因?yàn)榇蠖鄶?shù)風(fēng)扇以最高速度運(yùn)行在該值以下。

為了減輕任何噪聲對(duì)風(fēng)扇 RPM 輸出的影響，使用由 R2 和 C1（屏蔽電路）或 R7 和 C14（嵌入式版本）形成的積分器濾波器。通過(guò)一些計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，找到了合適的時(shí)間常數(shù)。1K 和 1nF 的值提供了一個(gè)合適的時(shí)間常數(shù)，以濾除風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)信號(hào)中出現(xiàn)的任何更高頻率的噪聲脈沖。

AMS1117 LDO穩(wěn)壓器：

這已經(jīng)構(gòu)成了 Arduino 電源子系統(tǒng)的一部分。它提供穩(wěn)定的 +5V，也用于為風(fēng)扇控制器屏蔽供電。就其尺寸而言，它是久經(jīng)考驗(yàn)的堅(jiān)固調(diào)節(jié)器。由不同的公司制造，很容易獲得。不同的制造商發(fā)布不同的數(shù)據(jù)表，最大輸入電壓和功耗標(biāo)準(zhǔn)略有不同。我也在獨(dú)立的嵌入式板上使用過(guò)它。

粉絲

我們需要四針、完全可控的 PWM 風(fēng)扇。其他三個(gè)引腳承載電源、接地和 RPM 轉(zhuǎn)速計(jì)脈沖波形。我已經(jīng)決定在包含此風(fēng)扇控制器的項(xiàng)目中使用 Noctua 風(fēng)扇。他們以沉默寡言著稱，但這并不是對(duì)他們有利的唯一特征。因?yàn)椴⒎撬蟹劢z都是平等的。

當(dāng)您將風(fēng)扇命令為 0% PWM 時(shí)，它應(yīng)該停止旋轉(zhuǎn)。并非所有粉絲都這樣做。即使在 0% PWM 下，很多也會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。為了完全阻止它們旋轉(zhuǎn)，需要額外的電路方法。

同樣，在 1% PWM 下，風(fēng)扇應(yīng)該剛好開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。事實(shí)上它不需要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)需要最小 PWM 才能開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。根據(jù)風(fēng)扇型號(hào)，所測(cè)試的 Noctua 風(fēng)扇開(kāi)始以 6% 或 10% PWM 旋轉(zhuǎn)。下面的任何東西，它們都會(huì)完全停止。這是一個(gè)初始死區(qū)，其中風(fēng)扇沒(méi)有響應(yīng)并保持靜止。

不同制造商的不同風(fēng)扇型號(hào)表現(xiàn)不同。沒(méi)有遵守的標(biāo)準(zhǔn)化。Noctua、Arctic、Xilence 和 Cooler Master 的粉絲表現(xiàn)各不相同。生活艱難。

在風(fēng)扇 A 開(kāi)始響應(yīng)之前，風(fēng)扇控制器將首先嘗試測(cè)量所需的最小 PMW。該代碼使用函數(shù) findFanStopLimit() 中的變量 fanStopLimit 來(lái)在開(kāi)機(jī)或重啟時(shí)查找此值。稍后它會(huì)在檢測(cè)主風(fēng)扇 A 因堵塞或故障而異常停止時(shí)使用此信息。

當(dāng)然，只要考慮到一些注意事項(xiàng)，也可以使用其他風(fēng)扇品牌和型號(hào)。一些風(fēng)扇永遠(yuǎn)不會(huì)停止旋轉(zhuǎn)，即使在使用 0% PWM 信號(hào)發(fā)出命令時(shí)也是如此。有些會(huì)以 100RPM 或更高的速度旋轉(zhuǎn)，但永遠(yuǎn)不會(huì)停止。因此，它們?cè)趩?dòng)時(shí)檢測(cè)到的 fanStopLimit 值將始終為 0%。

我喜歡風(fēng)扇在 PWM 接近 0% 時(shí)停止，所以堅(jiān)持使用 Noctua。這些在我所在的地區(qū)很容易找到和訂購(gòu)?？赡艽嬖谄渌放坪托吞?hào)，只要它們是完整的四針和 +12V 品種，它們就可以工作。

風(fēng)扇有多種尺寸可供選擇。常用直徑有40mm、80mm、120mm、140mm。選擇適合您任務(wù)的風(fēng)機(jī)。如果只需要一個(gè)風(fēng)扇，只需將其作為主風(fēng)扇 A 插入即可。

代碼

隨著時(shí)間的推移和我覺(jué)得有需要，這段代碼被構(gòu)建并添加了特性和功能。我不是程序員，毫無(wú)疑問(wèn)，程序流程中存在一些不必要的復(fù)雜性，類似于沙特爾的迷宮。整個(gè)代碼中散落的全局變量也必然會(huì)增加效率。就是這樣。它符合我的目的，并且不會(huì)明顯減慢操作速度。

#define DEBUG 1或0用于開(kāi)啟或關(guān)閉串口輸出調(diào)試信息。您的選擇將在編譯時(shí)設(shè)置。啟用后，首先顯示的是串行端口調(diào)試 OK 消息。然后是帶有編譯日期和時(shí)間的草圖文件名。

#include "FAN_fixed_bold10x15.h"以允許使用我改編的 fixed_bold10x15.h 字體。它具有風(fēng)扇控制器用來(lái)顯示模式和狀態(tài)的特殊圖標(biāo)字符。它應(yīng)該與風(fēng)扇控制器草圖位于同一文件夾中。

需要使用 IDE 的庫(kù)管理器安裝的一些特定庫(kù)是：

OneWire.h和DallasTemperature.h用于與 Dallas Semiconductor DS18B20 溫度傳感器通信。

EEPROM.h有助于訪問(wèn)微控制器的非易失性 EEPROM 存儲(chǔ)空間。

SSD1306Ascii.h和SSD1306AsciiWire.h使用 OLED 顯示器并訪問(wèn)其 I2C 總線。

需要TimedAction.h才能在代碼中對(duì)不同的任務(wù)進(jìn)行原型線程化。三個(gè)線程將偽同步運(yùn)行。這些用于讀取旋轉(zhuǎn)編碼器、讀取 Fan-A 的 RPM 速度以及從傳感器讀取溫度信息。

職能：

writeConfig()和readConfig()將配置數(shù)據(jù)讀寫(xiě)到芯片的 EEPROM 存儲(chǔ)器中。EEPROM 地址可以無(wú)限次讀取，但平均只能寫(xiě)入約 100000 次。如果您每天更改配置 10 次，則相當(dāng)于大約 27 年的寫(xiě)入周期壽命。函數(shù)firstRunCheck()查找 key1 和 key2 的值 73 和 42。兩個(gè)任意數(shù)字。向各地的無(wú)線電愛(ài)好者和銀河系漫游指南致敬。如果未找到，則該芯片以前從未配置過(guò)，函數(shù)firstLoadOfEeprom()將使用有效的 EEPROM 值填充新的微控制器芯片。

開(kāi)機(jī)或重啟時(shí)，函數(shù)findFanStopLimit()運(yùn)行。這會(huì)找到主風(fēng)扇 A 開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)的 PWM 值。它將此值作為 minLimit 返回給變量 fanStopLimit。此 PWM 百分比值稍后用于檢測(cè)主風(fēng)扇 A 的停止或故障。

函數(shù)oneDit()和oneDah() 與oneRoger()一起使用以發(fā)出 Roger 確認(rèn)“R”。它們還會(huì)產(chǎn)生 Fan-A 故障警報(bào)聲。這兩個(gè)函數(shù)從蜂鳴器中產(chǎn)生莫爾斯點(diǎn)和破折號(hào)的聲音。這是我直接通過(guò)位操作端口 C 寄存器完成的，無(wú)源蜂鳴器連接到 PC0 和 PC1。驅(qū)動(dòng)每個(gè)輸出異相我們?cè)黾右袅考?jí)別，因?yàn)槲覀儗?shí)際上在無(wú)源蜂鳴器的壓電板上有 10V 的電位差。

這類似于出色的 ToneAC 庫(kù)的工作方式。但是，對(duì)于這個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，通過(guò)直接編寫(xiě)此函數(shù)的代碼，我避免了使用該庫(kù)。我們不需要它的音量和頻率控制選項(xiàng)，也不需要它的定時(shí)器要求。

函數(shù)encoderRead()是一個(gè)原線程，每 50 毫秒觸發(fā)一次以讀取旋轉(zhuǎn)編碼器。

使用功能menuClicked()我們檢測(cè)旋轉(zhuǎn)編碼器瞬時(shí)開(kāi)關(guān)按鈕的按下。

函數(shù)valueChanged()和delimitValue()用于選擇每個(gè)配置參數(shù)的單獨(dú)值。

函數(shù)oledDisplay()用于使用自定義字體打印到 SSD1306 OLED 的兩行顯示屏。

當(dāng)達(dá)到并觸發(fā) TEMP MIN 的溫度時(shí)，函數(shù)showTempTrigIcon()會(huì)顯示一個(gè)溫度計(jì)類型的圖標(biāo)。

函數(shù)tachCounter()是一個(gè)原線程，每 1 秒觸發(fā)一次以讀取來(lái)自主風(fēng)扇 A 的 RPM 轉(zhuǎn)速計(jì)波形。

函數(shù)getTemperature()是一個(gè)原線程，每 3 秒觸發(fā)一次以查詢和讀取來(lái)自 DS18B20 傳感器的溫度數(shù)據(jù)。

函數(shù)triggerCheck()檢查溫度觸發(fā)器，并考慮我們是否使用 P 輸入模式以及 P-IN 接頭處是否有啟用信號(hào)。

函數(shù)fanBsetup()讀取相關(guān)跳線位置以設(shè)置次級(jí) Fan-B 在 switch ON 時(shí)的非對(duì)稱、對(duì)稱或待機(jī)工作模式。

函數(shù)fanBconversion()計(jì)算風(fēng)扇 B 相對(duì)于風(fēng)扇 A 的運(yùn)行速度，同時(shí)考慮非對(duì)稱、對(duì)稱或待機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行模式。

函數(shù)percentToPWM()將百分比速度值轉(zhuǎn)換為適合直接饋送到定時(shí)器寄存器以進(jìn)行 PWM 控制的值。這用于命令 Fan-A 的速度。

函數(shù)percentToBars()將向 Fan-A 命令的 PWM 顯示為 OLED 顯示屏上一行的移動(dòng)條形圖。

函數(shù)fanJamCheck()檢查 Fan-A 的停止并在四次違規(guī)后發(fā)出信號(hào)。然后它會(huì)發(fā)出警報(bào)并閃爍紅色警告 LED。

函數(shù)stepedIncrement()和stepedDecrement()在被動(dòng)清掃模式下增加和減少風(fēng)扇的速度。

函數(shù)pwm25kHzSet()將 PWM 頻率設(shè)置為 25khz。需要進(jìn)行此更改，因?yàn)轱L(fēng)扇需要以 25KHz 運(yùn)行的 PWM 信號(hào)，而可用的默認(rèn) Arduino PWM 頻率僅為 490Hz 或 980Hz，具體取決于所使用的引腳。

ATmega328P 有三個(gè)定時(shí)器，我們可以隨意使用。定時(shí)器是一個(gè)寄存器，它為每個(gè)時(shí)鐘脈沖遞增（或遞減）。328P 有三個(gè)，它們的使用在 delay()、millis()、micros()、Servo()、Tone() 和其他庫(kù)等函數(shù)之間兼顧。時(shí)鐘頻率取自 16MHz 晶振時(shí)鐘。該時(shí)鐘頻率可以在饋送到定時(shí)器之前由預(yù)分頻器分頻。當(dāng)定時(shí)器遞增到其最大寄存器大小時(shí)，定時(shí)器將溢出。對(duì)于 8 位定時(shí)器的 timer0 和 timer2，這是 255（16 位定時(shí)器 1 為 65535）。也可以設(shè)置發(fā)生此溢出的值。我們不需要等到定時(shí)器寄存器達(dá)到 255（或 65535）時(shí)標(biāo)記溢出?？刂萍拇嫫鲗⒍〞r(shí)器 1 配置為模式 10，無(wú)預(yù)分頻，計(jì)數(shù)為 320。我們的 16Mhz 晶體時(shí)鐘的值為 320 將為我們提供 25KHz PWM 信號(hào)。該代碼使用函數(shù) percentToPWM() 從用戶友好的百分比風(fēng)扇 PWM 值轉(zhuǎn)換它。

中斷服務(wù)程序encoderISR()用于讀取旋轉(zhuǎn)編碼器。

中斷服務(wù)程序tachISR()用于計(jì)算主風(fēng)扇 A 發(fā)送的轉(zhuǎn)速計(jì) RPM 波形發(fā)出的脈沖。

EEPROM存儲(chǔ)器

顯示首次開(kāi)機(jī)時(shí)加載的默認(rèn)值的詳細(xì)信息。

地址 0 key1 73d Dahdahdiddley...Diddleydahdah。

地址 1 key2 42d 生命、宇宙和一切。

地址 2 fanMin 10d 最小風(fēng)扇速度 = 10%。

地址 3 fanMax 90d 最大風(fēng)扇速度 = 90%。

地址 4 tempMin(°C) 40d 溫度最低 40degC。

地址 5 tempMax(°C) 70d 最高溫度 70degC。

地址 6 tempMin(°F) 100d 最低溫度 100degF。

地址 7 tempMax(°F) 160d 最高溫度 160degF。

地址 8 模式 1d 掃描。

地址 9 掃描速率 5d 5（中速）。

地址 10 從 0% 風(fēng)扇速度開(kāi)始按溫度觸發(fā) 1d。

地址11 tempOffset 0d 0度溫度校正。

地址 12 保存并退出 0d 0。

代碼的讀寫(xiě)功能將跳過(guò)地址 4 和 5 或 6 和 7，具體取決于使用硬件跳線（屏蔽上的 U1 或獨(dú)立 PCB 上的 J2）選擇的溫度單位。

自定義角色

SSD1306Ascii 庫(kù)中包含的 fixed_bold10x15 字體是我的首選字體。它清晰易讀。然而，它只給我們兩行，每行大約 11 或 12 個(gè)字符來(lái)顯示任何信息。我使用自定義圖標(biāo)字符在 0.91" OLED 小顯示屏上獲取更多信息。我修改了 SSD1306Ascii 庫(kù)中包含的原始 fixed_bold10x15 字體。此修改后的字體是 FAN_fixed_bold10x15。它由代碼調(diào)用，應(yīng)該位于相同的位置草圖文件夾。

額外的字符會(huì)將風(fēng)扇控制器代碼使用的特定圖標(biāo)打印到 OLED 上。它們包括生成風(fēng)扇速度條形圖、OOR 警告、攝氏度和華氏度符號(hào)、RPM 風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)符號(hào)、RPM 風(fēng)扇堵塞警告、使用中的觸發(fā)模式、使用中的掃描速度和 P 輸入啟用圖標(biāo)的字符。

滾動(dòng)瀏覽一些顯示信息示例：

1 / 6 ? S5：以速度 5、28degC、210RPM、20%PWM 掃頻。

條形圖顯示我們命令主風(fēng)扇 A 的速度，精確到 10%。這個(gè) PWM 條形圖左邊的兩個(gè)字母顯示了我們的工作模式。底線以 RPM 為單位顯示溫度和風(fēng)扇 A 轉(zhuǎn)速。超出范圍的 OOR 溫度會(huì)以“感嘆號(hào)”圖標(biāo)表示。Fan-A 的任何長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)扇停止也會(huì)在 RPM 圖標(biāo)內(nèi)以“感嘆號(hào)”表示。當(dāng)風(fēng)扇在達(dá)到最低溫度值時(shí)被觸發(fā)時(shí)，會(huì)顯示“溫度計(jì)”圖標(biāo)。在 P 輸入模式下，“箭頭”圖標(biāo)指示何時(shí)存在啟用信號(hào)。

1 / 3 ?風(fēng)扇 A 停止：紅色警告 LED 閃爍。帶有警告圖標(biāo)的零轉(zhuǎn)速。

這些都是用筆和紙?jiān)O(shè)計(jì)的，然后對(duì)原始字體文件進(jìn)行逆向工程和修改。每個(gè)新字符的十六進(jìn)制值都是通過(guò)編輯添加到原始文件中的。

1 / 2

雙板版本盡管運(yùn)行相同的代碼并且本質(zhì)上相同，但下面描述的兩個(gè)板版本是完全不同的。

屏蔽上面的PCB。下面的嵌入式PCB。

屏蔽板版本

背負(fù)式防護(hù)罩版本：這款 Arduino 兼容防護(hù)罩搭載在 UNO R3 上，構(gòu)成了一個(gè)非常緊湊的單元。它比嵌入式版本更容易構(gòu)建和編程。如果您想輕松修改我的代碼并針對(duì)您的特定需求進(jìn)行測(cè)試，這也是完美的選擇。它只有 15 個(gè)表面貼裝元件，如果您非常小心，只需用熱風(fēng)槍或熱床和一些低溫焊料即可焊接。

Arduino 屏蔽板。

主要成分：

Arduino UNO R3（已有 ATmega 328P 微控制器、時(shí)鐘振蕩器、電源輸入和電壓管理、復(fù)位系統(tǒng)、USB 串行連接、ICSP 連接等元素）。

DS18B20溫度傳感器。

光耦PC817C。

OLED SSD1306 0、91" 顯示屏。

LED指示燈和無(wú)源蜂鳴器報(bào)警

用于菜單輸入的旋轉(zhuǎn)編碼器。

板載復(fù)位按鈕。

初始設(shè)置跳線頭。

屏蔽版電路原理：

該防護(hù)罩可整齊地連接到 Uno R3 板的頂部。它提供了一種將風(fēng)扇控制器的特定電路連接到 Uno 板上已有的微控制器和子系統(tǒng)的簡(jiǎn)單方法。參考屏蔽版原理圖。

Fan-A 和 Fan-B 具有獨(dú)立控制的 PWM 輸出信號(hào)，這些信號(hào)取自引腳 D9 和 D10。RPM 測(cè)速波形取自 Fan-A，通過(guò) RC 噪聲濾波器并饋送到引腳 D2。用于計(jì)算和顯示主風(fēng)扇-A 的旋轉(zhuǎn)速度。

引腳 D11 上的高電平將通過(guò)其 1K 限流電阻 R4 點(diǎn)亮紅色 LED4。當(dāng)代碼確定主風(fēng)扇 A 已卡住時(shí)，代碼會(huì)執(zhí)行此操作，以發(fā)出異常信號(hào)。同樣，它將通過(guò)跨接在 A0 和 A1 上的無(wú)源蜂鳴器 SG3 發(fā)出警報(bào)。每個(gè)輸出彼此異相，從而增加了表觀音量水平。盡管如此，我還是有一個(gè) 220 歐姆的小電阻 R1 來(lái)將此處的電流降低到可接受的水平。此壓電蜂鳴器也會(huì)在開(kāi)機(jī)時(shí)發(fā)出聲音，以確認(rèn)配置設(shè)置已保存。

SSD1306 OLED 使用 I2C 總線。它的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線連接到 Uno 的引腳 A4/SDA 和 A5/SCL?？赡苄枰部赡懿恍枰獌蓚€(gè)值為 5.1K 的上拉電阻 R5 和 R6。一些 OLED 板將在沒(méi)有這些的情況下運(yùn)行，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)內(nèi)置了這些。

旋轉(zhuǎn)編碼器 SW1 提供了一種滾動(dòng)和設(shè)置我們所需配置的方法。DT 和 CLK 線由引腳輸入 D3 和 D4 讀取。按下時(shí)，瞬時(shí)開(kāi)關(guān)接地。微控制器在引腳 D6 讀取該低電平以循環(huán)瀏覽菜單項(xiàng)。

PC817C 光耦合器 U3 在其引腳 4 上的輸出被輸入 D8。它用于將啟用信號(hào)與我們可能選擇連接到接頭 P-IN 的任何輔助設(shè)備進(jìn)行光學(xué)隔離。如果光耦合器輸出側(cè)由其輸入端的內(nèi)部 LED 照亮，則該值會(huì)很低。電阻器 R3 將通過(guò)輸入電平的電流限制在規(guī)格范圍內(nèi)。1K 的值適用于我們期望在火腿小屋中擁有的最常見(jiàn)電壓。一個(gè) 1N4148 二極管可保護(hù)同一輸入二極管免受意外反極性連接的影響。如果沒(méi)有這個(gè)保護(hù)二極管，光耦合器的 LED 將無(wú)法承受超過(guò) 6V 的反向電壓。

請(qǐng)注意：P-IN 接頭連接與嵌入式版本不同。外部設(shè)備的使能電壓應(yīng)連接到插頭的引腳 2。它的負(fù)極線，通常是輔助設(shè)備的地，連接到 P-IN 插頭的引腳 1。這在絲印上標(biāo)有“1 G”。

P5 是我們連接 DS18B20 溫度傳感器的地方，確保我們尊重它的引出線。其數(shù)據(jù)線 DQ 接至引腳 D7，用作與傳感器通信的單線總線。當(dāng)我們?cè)儐?wèn)和接收來(lái)自傳感器的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，白色 LED2 將閃爍。我發(fā)現(xiàn)需要一個(gè)上拉電阻來(lái)確保良好的總線對(duì)話。

2K 的值給了我穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流以及我使用的 0805 表面貼裝 LED 的充足照明?？梢允褂酶叩闹担?4.7K，但這最終取決于您選擇使用的 LED 上的壓降。這可能因制造商、型號(hào)和顏色而異。你的旅費(fèi)可能會(huì)改變。

標(biāo)頭 U1 在引腳 D5 的開(kāi)關(guān)打開(kāi)期間被讀取。如果此接頭的引腳 1 和 2 通過(guò)跳線橋接，則 D5 為低電平，代碼將使用華氏度。如果引腳 2 和 3 橋接，電路中實(shí)際上沒(méi)有任何東西。D5 的內(nèi)部上拉電阻將保持高電平并使用攝氏度單位。

使用接頭 U2，我們可以選擇兩個(gè)風(fēng)扇之間的工作模式。外部引腳連接到 Uno 引腳 A2 和 A3。讀取這些輸入的狀態(tài)將定義次級(jí) Fan-B 如何與 Fan-A 一起工作。對(duì)稱（串聯(lián)）或不對(duì)稱（相反）。跳線會(huì)將一個(gè)或另一個(gè)引腳連接到中央接地引腳。如果未安裝跳線，則兩側(cè)均為高電平，輸入引腳 A2 和 A3 上均顯示為邏輯 1。然后Fan-B將在熱備模式下等待，以防Fan-A出現(xiàn)故障。

我在防護(hù)罩上包含了一個(gè)小型觸覺(jué)開(kāi)關(guān) SW2。這連接到 Uno 的 RESET 引腳。實(shí)際上，它與 Uno 自己的復(fù)位開(kāi)關(guān)并聯(lián)，但現(xiàn)在被防護(hù)罩覆蓋，幾乎無(wú)法觸及。像這樣，仍然可以輕松執(zhí)行重置。

為了給風(fēng)扇供電，我們需要 +12V。在通過(guò) AMS1117 將電壓調(diào)節(jié)到 +5V 為其他 UNO 電路供電之前，該電壓在桶形連接器處輸入。對(duì)于風(fēng)扇，我們必須始終在這個(gè)桶形連接器上為 UNO 供電大約 +12V。風(fēng)扇的直流輸入取自Vin，Vin是輸入電壓通過(guò)Arduino上標(biāo)有M7的反向電壓保護(hù)二極管后恢復(fù)的引腳連接。這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 1N4007 整流二極管，可將 12V 電壓降低約 0.7V。UNO 的 AMS7111 +5v LDO 穩(wěn)壓器額定值為樂(lè)觀的 800mA。理想情況下，我們需要低于此值，因?yàn)槲覀円呀?jīng)處于他推薦的輸入電壓的頂端（盡管最大輸入更高）。因此，小型線性穩(wěn)壓器需要從用于為風(fēng)扇供電的 12V 主電源中轉(zhuǎn)儲(chǔ)約 6V。例如，兩個(gè)風(fēng)扇均以 100% 轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的總電流測(cè)得約為 270mA。每個(gè)風(fēng)扇大約100mA（與風(fēng)扇制造商指定的指定電流消耗一致）和Arduino板70mA。我們可以看到我們與引用的 800mA 相去甚遠(yuǎn)，而且非常符合 AMS1117 功耗規(guī)格。

雖然我經(jīng)?？吹揭玫淖畲?+20V，但 Arduino 建議不要超過(guò) +12V 輸入為其 UNO 板供電。這完全取決于板載 LDO 穩(wěn)壓器必須處理的電流量和功率。在桶形連接器輸入端使用 +12V，在二極管壓降后，我們?nèi)匀挥写蠹s 11.3V，這對(duì)于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇來(lái)說(shuō)是可以接受的。這可以在風(fēng)扇數(shù)據(jù)表上進(jìn)行檢查。通常 12V 風(fēng)扇可承受 10V 至 13.2V（有些甚至 7v 至 13.8V）。使用任何棚屋電源中常見(jiàn)的 13.8V，我們得到 13.1V。仍在風(fēng)扇規(guī)格范圍內(nèi)。這種輕微的增加不會(huì)給 AMS1117 +5V 穩(wěn)壓器帶來(lái)更多的耗散負(fù)擔(dān)，因?yàn)槲覀儧](méi)有讓大電流流過(guò)它。

綠色 LED 1 和 3 讓我們放心，我們的電路板上有 +5V 和 +12V。LED1用1K限流電阻R7表示+5V，LED3用2K限流電阻R8表示+12V。電阻值差異是由于指示的電壓不同所致。像這樣，亮度水平將非常相似。

盾版建筑：

該板混合使用通孔和表面貼裝元件。緊要關(guān)頭，只要眼力好、神態(tài)冷靜、手穩(wěn)，什么都可以用手焊。然而，理想情況下，回流焊爐、電爐或熱風(fēng)站是最好的。我更喜歡使用 0805 封裝尺寸，因?yàn)樗鼈兒苄〉匀幌鄬?duì)容易看到和使用。十五個(gè) SMD R1 到 R9、LED1 到 LED4、C1 和 D1 可以先回流。然后可以手工焊接通孔元件。無(wú)需配置微控制器保險(xiǎn)絲或上傳引導(dǎo)加載程序，因?yàn)?UNO 已經(jīng)解決了這些問(wèn)題。這兩個(gè) PCB 的成品堆疊提供了一個(gè)非常緊湊的單元，具有經(jīng)典 Arduino 已經(jīng)提供的所有便利設(shè)施。

提個(gè)醒：并非所有 Arduino UNO R3 都是平等的。一些使用 USB B 型連接器與 USB 進(jìn)行串行通信。USB B 型插座高度可能會(huì)接觸并短路某些屏蔽連接。小心。一點(diǎn)絕緣膠帶在這里可能會(huì)有用。有時(shí) ATmega 16U2 也用作 USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換器。這實(shí)際上是一個(gè)單獨(dú)的微控制器，它被編程為 FTDI 角色。它通常在 Arduino UNO 板的左上角有自己的 ICSP 編程引腳。這些也可能會(huì)物理接觸某些屏蔽元件引腳的底部并造成破壞。我只能假設(shè)一些中國(guó)制造商只有在芯片已經(jīng)在電路板上使用這些編程引腳后才使用 FTDI 固件燒錄 ATmega 16U2。其他供應(yīng)商避免在焊接芯片之前通過(guò)預(yù)燒來(lái)安裝這些引腳，或者稍后在制造中使用 pogo pin 連接器。就個(gè)人而言，在使用屏蔽時(shí)，為了避免這些問(wèn)題，我傾向于只使用 UNO 板，它們具有低調(diào)得多的微型 USB 連接器和專用 USB-UART 芯片，如 CH340。

嵌入式板版

獨(dú)立嵌入式版本：這是在使用嵌入式 ATmega328P-AU 的單板上，包括所有其他子系統(tǒng)。串行和 ICSP 端口連接接頭仍可用于調(diào)試和必要的芯片燒錄。自然這里有更多的表面貼裝元件需要焊接。這當(dāng)然包括 328P-AU。其0.8mm間距的TQFP封裝將更具挑戰(zhàn)性。在初始草圖和/或引導(dǎo)加載程序中進(jìn)行配置和加載也是如此。

嵌入式獨(dú)立板。

主要成分：

ATmega 328P-澳大利亞

晶體時(shí)鐘振蕩器。

DS18B20溫度傳感器。

光耦PC817C。

OLED SSD1306 0、91" 顯示屏。

AS1117 5V穩(wěn)壓器。

LED指示燈和無(wú)源蜂鳴器報(bào)警

用于菜單輸入的旋轉(zhuǎn)編碼器。

板載電源開(kāi)關(guān)。

板載復(fù)位按鈕。

USB 串行功能可通過(guò)外部 FTDI（Future Technology Devices International）板，通過(guò)“串行”端口接頭插針使用。

ICSP 功能可通過(guò)“ICSP”端口接頭引腳與外部 USBasp 板一起使用。

初始設(shè)置跳線頭。

嵌入式版本電路原理：

此版本為風(fēng)扇控制器代碼提供單板平臺(tái)。它是風(fēng)扇控制器的獨(dú)立變體，圍繞 ATmega 328P-AU 芯片構(gòu)建。與許多 Arduino UNO R3 板使用的相同。參考嵌入式板原理圖。

該電路使用ATmega 328P。不是 328PB 版本，它有一些引出線差異。后綴AU指的是小型QFP32封裝類型，我在測(cè)試和構(gòu)建過(guò)程中發(fā)現(xiàn)它仍然相對(duì)容易處理。

由于我們已經(jīng)失去了內(nèi)置 Arduino 引導(dǎo)加載程序的便利，我們將不得不使用 ICSP 上傳到微控制器的內(nèi)存。還需要添加電源管理、時(shí)鐘、復(fù)位和串行調(diào)試端口、ICSP 端口等其他功能。

屏蔽和嵌入式電路都使用相同的代碼。這是因?yàn)樗须娐饭δ芎瓦B接都設(shè)計(jì)為相互兼容。下面我已經(jīng)說(shuō)明了每個(gè)輸入或輸出的等效 Arduino Uno 連接是什么，因?yàn)檫@是草圖中引用的內(nèi)容。

Fan-A 和 Fan-B 具有獨(dú)立控制的 PWM 輸出信號(hào)，這些信號(hào)取自微控制器的引腳 13 和 14。這些是端口引腳 PB1 和 PB2，相當(dāng)于 Arduino 板上的 I/O 引腳 D9 和 D10。RPM 轉(zhuǎn)速計(jì)波形取自 Fan-A，通過(guò) RC 噪聲濾波器并饋送到引腳 32，即端口引腳 PD2 (Arduino D2)。這用于計(jì)算和顯示主風(fēng)扇 A 的速度。

當(dāng)代碼檢測(cè)到風(fēng)扇 A 停止時(shí)，引腳 15、端口引腳 PB3 (Arduino D11) 上的高電平將通過(guò)其 1K 限流電阻 R4 點(diǎn)亮紅色 LED4。同樣，它會(huì)通過(guò)無(wú)源蜂鳴器 SG3 發(fā)出警報(bào)，該蜂鳴器跨越引腳 23 和 24，端口引腳 PC0 和 PC1（Arduino A0 和 A1）。每個(gè)輸出彼此異相，從而增加了表觀音量水平。盡管如此，還是有一個(gè) 220 歐姆的小電阻 R1 可以將此處的電流降低到可接受的水平。此壓電蜂鳴器也會(huì)在開(kāi)機(jī)時(shí)發(fā)出聲音，以確認(rèn)配置設(shè)置已保存。

SSD1306 OLED 使用 I2C 總線。它的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線連接到引腳 27 和 28。它們分別是端口引腳 PC4/SDA 和 PC5/SCL（位于 Uno 的 A4/SDA 和 A5/SCL 上）。為了完整起見(jiàn)，包含兩個(gè)值為 5.1K 的上拉電阻器 R5 和 R6，盡管某些 OLED 板沒(méi)有這些電阻器也能正常工作，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)具有上拉電阻器。我的 OLED 已經(jīng)有一個(gè) +3.3V 穩(wěn)壓器并且是 +5V 邏輯容限，所以不需要電平轉(zhuǎn)換器。

旋轉(zhuǎn)編碼器 SW1 線 DT 和 CLK 在微控制器的引腳 1 和 2 處讀取。這些是端口引腳 PD3 和 PD4（與 Uno 的 D3 和 D4 相同）。按下時(shí)，瞬時(shí)開(kāi)關(guān)接地。這個(gè)低電平在引腳 10 讀取，它是微控制器上的端口引腳 PD6（Uno 的 D6），以循環(huán)瀏覽菜單項(xiàng)。

PC817C 光耦合器 U3 在其引腳 4 上的輸出被帶到微控制器引腳 12，即端口引腳 PB0（Arduino 上的 D8）。它用于將啟用信號(hào)與我們可能選擇連接到接頭 P-IN 的任何輔助設(shè)備進(jìn)行光學(xué)隔離。如果光耦合器輸出側(cè)由其輸入端的內(nèi)部 LED 照亮，則該值會(huì)很低。電阻器 R3 將通過(guò)輸入電平的電流限制在規(guī)格范圍內(nèi)，1K 的值適用于我們預(yù)計(jì)火腿小屋中最常見(jiàn)的電壓。一個(gè) 1N4148 二極管可保護(hù)同一輸入二極管免受意外反極性連接的影響。如果沒(méi)有這個(gè)保護(hù)二極管，光耦合器的 LED 將無(wú)法承受超過(guò) 6V 的反向電壓。

請(qǐng)注意：此 P-IN 接頭連接器與屏蔽版本不同。連接外部觸發(fā)器時(shí)必須小心。外線的負(fù)極，通常是接地，應(yīng)該連接到 P-IN 接頭的引腳 2。外部線路的正極應(yīng)連接到引腳 1。這在接頭的絲印上標(biāo)記為“+VE 1”。

P5 是我們連接 DS18B20 溫度傳感器的地方，確保我們遵循它的引出線。其數(shù)據(jù)線 DQ 接至引腳 11，或端口引腳 PD7（Uno 上的 D7）。這是與傳感器通信的單線總線。當(dāng)我們?cè)儐?wèn)和接收來(lái)自傳感器的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，白色 LED2 將閃爍。需要一個(gè)上拉電阻來(lái)確保良好的總線通信。

我發(fā)現(xiàn) 2K 的值可提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流以及我使用的 0805 表面貼裝 LED 的充足照明?？梢允褂酶叩闹?，如 4.7K，但這最終取決于所用 LED 上的壓降。這可能因制造商、型號(hào)和顏色而異。你的旅費(fèi)可能會(huì)改變。

通過(guò)接頭 J1，我們可以選擇兩個(gè)風(fēng)扇之間的工作模式。這發(fā)生在開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)。引腳 1 和 3 分別連接到 ATmega 的引腳 26 和 25。這些是微控制器端口引腳 PC3 和 PC2（相當(dāng)于 Uno 引腳 A3 和 A2）。讀取這些輸入的狀態(tài)將定義次級(jí) Fan-B 如何與 Fan-A 一起工作。與主 Fan-A 對(duì)稱（串聯(lián)）或不對(duì)稱（相反）。跳線放置將使一個(gè)或另一個(gè)引腳在引腳 2 上接地。如果跳線跨接在引腳 3 和 4 之間，則實(shí)際上斷路了。由于已配置內(nèi)部上拉電阻，輸入引腳 A2 和 A3 將出現(xiàn)邏輯 1。使用左側(cè)的跳線，設(shè)置非對(duì)稱操作。使用中間的跳線，設(shè)置對(duì)稱操作。使用右側(cè)的跳線，設(shè)置熱備。

雖然我們實(shí)際上不需要它在這里橋接引腳 3 和 4，但它只是一種方便的方式來(lái)存放小跳線并防止我們丟失它。

接頭 J2 在開(kāi)關(guān)打開(kāi)期間也被讀取并路由到引腳 9。這是端口引腳 PD5 (Uno D5)。如果此接頭的引腳 1 和引腳 2 通過(guò)跳線橋接，則引腳 9 變?yōu)榈碗娖剑a隨后將以華氏度為單位計(jì)算溫度。如果引腳 2 和 3 橋接，電路中實(shí)際上沒(méi)有任何東西。同樣，我們只是將跳線存放在引腳 2 和引腳 3 上，以免丟失。此處，引腳 9 的內(nèi)部上拉將使它保持高電平，代碼將以攝氏溫度單位工作。

開(kāi)關(guān) SW18 連接到設(shè)備的復(fù)位電路，在 ATmega 328P 的引腳 29 上。采取低它迫使微控制器復(fù)位。在正常操作中，上拉電阻 R2 將其保持在高電平。二極管 D2 保護(hù)微控制器免受任何電壓尖峰的影響，這些電壓尖峰是由于串口 DTR 線上的電容器 C7 引起的。如果此 DTR 變高，我們的復(fù)位線上的電壓會(huì)短暫加倍。1N4148 安全地分流這個(gè) 10V。串口DTR線上需要電容C7，起微分作用。當(dāng)連接到串口時(shí)，大多數(shù)USB轉(zhuǎn)串口芯片會(huì)將DTR設(shè)置為低電平并保持低電平。我們?cè)谶@里只需要一個(gè)短脈沖來(lái)初始重啟微控制器。ATmega 的復(fù)位引腳也被任何 ICSP 編程器使用，因此也連接到 ICSP 接頭引腳 5。

綠色 LED 5 和 6 指示我們有 +12V 和 +5V 到達(dá)我們的電路板。LED5用2K限流電阻R10表示+12V，LED6用1K限流電阻R11表示+5V。電阻值的差異是由于指示的電壓不同所致。像這樣，它們的亮度水平將是相等的。

在直流桶形連接器和電源開(kāi)關(guān) SW2 之后，AMS1117 +5V 穩(wěn)壓器 U36 為電路板提供 +5V。該穩(wěn)壓器的版本被引用為具有從 15v 到 20V 的任何地方的最大輸入電壓。雖然推薦值較低。功耗和發(fā)熱將取決于它通過(guò)的電流量。它保持在功耗規(guī)格范圍內(nèi)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)它的總電流相對(duì)較低。盡管如此，因?yàn)槲矣凶銐虻碾娐钒蹇臻g，所以我已經(jīng)包含了一個(gè)臨時(shí)的 PCB 散熱器。穩(wěn)壓器的 +5V 接頭連接到此，它也有通向底部 PCB 層的散熱孔。

跨接 AS1117 的 1N4007 二極管 U1 用于在使用 ICSP 端口時(shí)提供保護(hù)。通常，ICSP 程序員會(huì)將 +5V 置于 ICSP 端口的引腳 2 上。當(dāng)我們?nèi)紵?ATmega 芯片時(shí)，這可以保護(hù) AMS1117 LDO 穩(wěn)壓器免受反饋電壓的影響。

為了給風(fēng)扇供電，我們需要 +12V。在通過(guò) AMS1117 將電壓調(diào)節(jié)至 +5V 之前，該電壓在桶形連接器處輸入。在輸入電壓通過(guò)標(biāo)有 M7 的反向電壓保護(hù)二極管后獲取風(fēng)扇電壓。這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 1N4007 整流二極管，它也會(huì)將 12V 電壓降低約 0.7V。

AMS7111 +5v LDO 穩(wěn)壓器的額定電流高達(dá) 800mA。理想情況下，我們需要低于此值，因?yàn)槲覀円呀?jīng)處于他推薦的輸入電壓的頂端（盡管最大輸入要高得多）。小型線性穩(wěn)壓器需要從用于為風(fēng)扇供電的 12V 主電源中傾倒大約 6V。然而，總電流消耗遠(yuǎn)低于這個(gè) 800mA 的最大值。因此，即使需要丟棄 6V，通過(guò)它的電流如此之低，我們也很好地低于 AMS1117 功耗規(guī)格。

正如剛才提到的，為風(fēng)扇供電所需的 +12V 取自 U37 的陰極。這是 1N4007 二極管，它為我們提供一些簡(jiǎn)單的反向電源保護(hù)，但會(huì)下降約 0.7V。即使有這種下降，仍然有足夠的電壓驅(qū)動(dòng)大多數(shù)風(fēng)扇在其指定的電壓容差范圍內(nèi)。這可以在風(fēng)扇的數(shù)據(jù)表上進(jìn)行檢查。通常 12V 風(fēng)扇可承受 10V 至 13.2V（有些甚至 7v 至 13.8V）。

在桶形連接器輸入端使用 +12V，在二極管電壓下降后我們?nèi)匀挥写蠹s 11.3V，這是可以接受的。使用 13.8V，這是任何棚屋電源的正常輸出，我們有 13.1V。仍在大多數(shù)風(fēng)扇規(guī)格范圍內(nèi)，但您可能會(huì)注意到 RPM 有所增加。這種小的輸入電壓增加不會(huì)給 AMS1117 +5V 穩(wěn)壓器帶來(lái)更多負(fù)擔(dān)。

使用 16MHz 外部晶振 Q6。這個(gè)選項(xiàng)必須在 ATmega 的保險(xiǎn)絲設(shè)置中配置。晶體 Q6 兩端的 1M 電阻器 R13 改善了各種晶體規(guī)格的振蕩的啟動(dòng)和維持。一些微控制器內(nèi)置了這個(gè)。它包括在內(nèi)是為了完整性。

許多 Arduino 板使用陶瓷諧振器而不是晶體。雖然不如水晶那么精確，但它體積更小，而且似乎對(duì)于日常應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠精確了。我選擇晶體是因?yàn)?16MHz 晶體在我所在的地區(qū)更容易找到，而且比微型陶瓷諧振器更容易處理。我不確定內(nèi)部 ATmega 的振蕩器是否足夠精確以滿足我們的需求，尤其是對(duì)于串行通信功能。

串口頭H7可用于調(diào)試。它也可以用于上傳新的草圖，前提是之前已經(jīng)將引導(dǎo)加載程序燒錄到微控制器上。需要一個(gè) FT232RL FTDI USB 轉(zhuǎn) TTL 串行適配器模塊，設(shè)置為工作在 +5V。插頭引腳將與大多數(shù)可用的適配器模塊對(duì)齊。接地端在串口絲印上標(biāo)記的引腳 1 上。Tx 和 Rx 線上的兩個(gè) 1K 電阻 R8 和 R12 限制電流。因此，如果適配器端變高，然后微控制器代碼將相應(yīng)的輸出引腳發(fā)送到低電平，這將避免直接接地短路。串行接頭的 Vcc 引腳 3 未連接。風(fēng)扇控制器由其自身的穩(wěn)壓器供電，適配器板通過(guò)計(jì)算機(jī)的 USB 連接供電。兩者都有共同點(diǎn)。100nF 電容 C7 已經(jīng)討論過(guò)了。它構(gòu)成了復(fù)位電路的一部分，并確保僅來(lái)自串行端口 DTR 引腳的短暫低脈沖就會(huì)觸發(fā)復(fù)位。

要使用 ICSP 端口 J5，需要一個(gè)在線串行編程器來(lái)直接燒錄到微控制器的內(nèi)存中。使用新的 ATmega 328P-AU，這將是將第一個(gè)代碼上傳到微控制器的唯一方法。如果您刻錄引導(dǎo)加載程序，您將能夠僅使用串行端口和 Arduino IDE 以經(jīng)典方式上傳草圖。ICSP 接頭引出線遵循標(biāo)準(zhǔn)布局，就像在 Arduino Uno R3 板上一樣。對(duì)于 ICSP 編程，我使用便宜且易于使用的 USBasp 編程器。當(dāng)然可以使用其他編程器，前提是引出線匹配。

編程時(shí)，風(fēng)扇控制器板應(yīng)斷電，因?yàn)樗鼘?ICSP 編程器獲取電源。然而，一些較舊的 ICSP 編程器需要在 ICSP 引腳 2 上有來(lái)自其目標(biāo)的電壓才能運(yùn)行。在這種情況下，設(shè)備應(yīng)該通電。

ICSP 的 MISO 和 MOSI 線位于接頭的引腳 1 和 4，并連接到微控制器的 MISO 和 MOSI 引腳 16 和 15。接頭引腳 3 的時(shí)鐘線 SCK 連接到芯片的 17 引腳和復(fù)位線 RST插頭引腳 5 連接到芯片 29 處的復(fù)位引腳的復(fù)位電路。前面討論的紅色 LED4 用于在正常運(yùn)行期間發(fā)出主風(fēng)扇 A 停止的信號(hào)，現(xiàn)在將用于向我們顯示任何 ICSP 活動(dòng)。端口引腳 PB3 也是 MOSI 引腳，因此當(dāng)我們連接到芯片時(shí) LED4 會(huì)閃爍。

嵌入式版本構(gòu)建：

同樣，該電路板混合使用了通孔和表面貼裝組件。首選 0805 SMD 封裝，因?yàn)檫@種小尺寸仍然相對(duì)容易處理。如果您是第一次，在更簡(jiǎn)單的項(xiàng)目甚至練習(xí)板上練習(xí) SMD 焊接技術(shù)可能是明智的。嵌入式版本不是一個(gè)好的第一個(gè) SMD 項(xiàng)目。在獲得可運(yùn)行的嵌入式版本的過(guò)程中，已經(jīng)有足夠多的陷阱需要提防。這可能會(huì)給新手帶來(lái)很大的挫敗感。表面貼裝或嵌入式微控制器新手最好從屏蔽版本開(kāi)始。如果您有信心，我現(xiàn)在將介紹一個(gè)合乎邏輯的工作流程，這可能會(huì)避免家庭釀造的不滿。

- 對(duì)于 SMD，我使用小型回流焊爐和一些低溫含鉛焊膏。通過(guò)使用與所用焊料相匹配的特定溫度曲線，可以輕松控制熱量。當(dāng)然，您也可以使用熱板和熱風(fēng)返修臺(tái)，但要注意不要因過(guò)熱而熔化任何塑料外殼組件。例如，請(qǐng)注意電解電容器，其電介質(zhì)可能會(huì)損壞。對(duì)于焊料，無(wú)鉛類型現(xiàn)在都是炒作，但請(qǐng)相信我，它并不那么寬容。

無(wú)鉛焊料容易成珠，不易流動(dòng)或粘住。一家大型PCB工廠使用環(huán)保焊料是有道理的。對(duì)于我們的小型家庭愛(ài)好來(lái)說(shuō)，它確實(shí)是海洋中的環(huán)境一滴。就健康而言，焊芯中助焊劑產(chǎn)生的煙霧實(shí)際上更有害，含鉛和無(wú)鉛焊料中都存在這種情況。在任何情況下，只要您的工作臺(tái)通風(fēng)良好，一年焊接幾十塊電路板都不會(huì)把您推入早期棺材。

- 我建議先回流所有 SMD 組件，然后立即測(cè)試和 ICSP 燃燒 Atmega 328P-AU。也就是說(shuō)，在安裝較大的通孔組件之前。這樣可以更容易地立即診斷任何編程問(wèn)題。如果您需要拆焊和重新焊接組件，則無(wú)需整塊電路板的混亂。我的第一個(gè)完成的電路板有幾個(gè)問(wèn)題，需要我拆卸和更換組件才能找到問(wèn)題所在。雖然我解決了這些問(wèn)題并且董事會(huì)工作了，但它看起來(lái)確實(shí)有點(diǎn)像最后的狗晚餐，而不是我們努力為每個(gè)完成的項(xiàng)目提供的米其林星級(jí)大餐。

首先，回流所有 SMD：U1、U36、U37、U25、Q6、SW18、D1、D2、LED2、LED4、LED5、LED6、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9 , C12, C13, C14, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13。完成后，目視檢查焊點(diǎn)是否良好且無(wú)焊橋。使用放大鏡或數(shù)碼顯微鏡?？偸怯幸恍?ATmega 328P-AU 引腳之間經(jīng)常有橋接，應(yīng)該使用一些拆焊編織帶將其吸起來(lái)。一旦我們滿意了，我們就可以通過(guò) ICSP 接頭進(jìn)入下一階段的微控制器編程。

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檢查是否連接到您的 ATmega 328P。如果一切順利，至少你的 MISO、MOSI、RST、SCK 和你的 ICSP 到微控制器的電源引腳是好的。

檢查保險(xiǎn)絲和鎖定位的當(dāng)前狀態(tài)。這些保險(xiǎn)絲的出廠默認(rèn)值通常不是我們想要的。在這里，需要將它們?cè)O(shè)置為該項(xiàng)目的要求。小心地重新編程它們，因?yàn)殄e(cuò)誤的設(shè)置可能會(huì)使微控制器變磚，并使其難以再次輕松正常化。

將 ATmega 配置為使用 16MHz 的外部晶體振蕩器，預(yù)留引導(dǎo)加載程序空間、掉電檢測(cè)、啟動(dòng)延遲、引導(dǎo)復(fù)位引腳等。參考參考書(shū)目部分，了解 ATmega 的數(shù)據(jù)表和配置四組熔絲的其他資源。

低熔絲：對(duì)于 CCKDIV8、CKOUT、SUT 和四個(gè) CKSEL 位。

高熔斷器：用于帶 BOOTRST 的 RSTDISBL、DWEN、SPIEN、WDTON、EESAVE 和 BOOTSZ。

擴(kuò)展保險(xiǎn)絲：用于 BOD 級(jí)別。

鎖定位：限制對(duì)程序存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。

我使用類似于以下值的值為此項(xiàng)目設(shè)置保險(xiǎn)絲：

大號(hào)F7h

溴化氫

EFH

磅FFh

因?yàn)樾滦酒某鰪S默認(rèn)值通常是：

長(zhǎng) 62 小時(shí)

H D9h

EFFh

磅FFh

（除其他事項(xiàng)外，微控制器保險(xiǎn)絲設(shè)置為使用其內(nèi)部 RC 振蕩器、將時(shí)鐘除以 8、禁用掉電檢測(cè)等。）

警告：RSTDISBL、SPIEN、DWEN 保險(xiǎn)絲和鎖定位有可能使 ATmega 芯片變磚，或者至少使芯片很難再次使用。因此，在單擊“寫(xiě)入”按鈕之前，請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)檢查您的保險(xiǎn)絲設(shè)置值。

- 一旦建立了與微控制器及其保險(xiǎn)絲組的通信，我們就可以加載草圖了。同樣，有多種方法可以做到這一點(diǎn)，盡管我發(fā)現(xiàn)在這里使用 Arduino IDE 與相同的 USBasp ICSP 編程器和出色的 MiniCore Arduino 內(nèi)核是實(shí)用的。一旦在 IDE 的板管理器中配置，它就允許對(duì)許多 ATmega 微控制器進(jìn)行編程（包括現(xiàn)在有時(shí)在 Arduino 板上使用的 ATmega 328PB 版本）。該內(nèi)核使用自定義版本的 Optiboot，這是一種節(jié)省空間且比常規(guī)引導(dǎo)加載程序更高效的替代方案。

在 IDE 的板管理器中設(shè)置 MiniCore 后，我們可以在“工具”中選擇我們的 ATmega 328P 并檢查其選項(xiàng)。程序員當(dāng)然應(yīng)該設(shè)置為USBasp(MiniCore)。我可以選擇將引導(dǎo)加載程序上傳到內(nèi)存，并激活 USB 端口，以便以后通過(guò)串行 USB-FTDI 端口更新草圖。這會(huì)在打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生 2 秒的延遲。在此期間，引導(dǎo)加載程序被調(diào)用并等待任何草圖上傳。該串口也用于在 115200 波特率下進(jìn)行調(diào)試。我們也可以選擇不上傳引導(dǎo)加載程序并取消串行上傳草圖。不會(huì)有 2 秒的延遲，因?yàn)榇a會(huì)立即開(kāi)始運(yùn)行。任何草圖上傳都只能使用 ICSP 完成。

最初嘗試上傳 Blink 草圖。在 Arduino IDE 首選項(xiàng)部分啟用詳細(xì)模式是一個(gè)很好的策略。像這樣，可以看到編譯和上傳代碼期間發(fā)生的事情的詳細(xì)信息。Blink sketch 小巧、簡(jiǎn)單并且可以快速上傳。微控制器端口 B3 上的 LED 可用于查看 Blink 草圖是否與電路板一起工作。這應(yīng)該在您的 Blink 代碼中定義為數(shù)據(jù)引腳 11。它是位于 328P 微控制器引腳 15 上的紅色 Fan-A 警告 LED。順便說(shuō)一下，這個(gè) LED 也連接到 ICSP 端口的 MOSI 線上，因此可以向我們顯示在線串行編程活動(dòng)何時(shí)發(fā)生。

現(xiàn)在項(xiàng)目的微控制器端已經(jīng)配置和測(cè)試，PCB 可以通過(guò)手工焊接剩余的通孔組件來(lái)完成。

最后，可以將風(fēng)扇控制器草圖上傳到板上并測(cè)試其所有功能。

示例使用

我在以下示例中使用了風(fēng)扇控制器。我為每個(gè)應(yīng)用程序調(diào)整了風(fēng)扇速度溫度斜率。它確保足夠的冷卻和可接受的噪音水平。

天線假負(fù)載

隨著便宜的 50 歐姆陶瓷電阻器的出現(xiàn)，我找到了一些時(shí)間來(lái)構(gòu)建一個(gè)高功率虛擬負(fù)載。它非常適合測(cè)試 HF 收發(fā)器。它使用 250N50F 氮化鋁 (AlN) 陶瓷電阻器。替代品包括氧化鈹 (BeO) 電阻器。這些都是以前使用過(guò)的組件。被中國(guó)一些有進(jìn)取心的貿(mào)易商從報(bào)廢設(shè)備中救出。

警告：數(shù)據(jù)表規(guī)格有所不同，但它們可以通過(guò)正確的散熱和冷卻來(lái)消耗大量功率。有些據(jù)說(shuō)高達(dá) 250W 或 100degC，以先到者為準(zhǔn)。這些評(píng)級(jí)似乎過(guò)于慷慨。

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您應(yīng)該管理應(yīng)用于負(fù)載的“功率時(shí)間：休息時(shí)間”比率。更多的功率在更多的時(shí)間意味著更高的溫度，因此需要更多的冷卻時(shí)間。

大型散熱器與雙風(fēng)扇形式的智能冷卻解決方案相結(jié)合是理想的選擇。風(fēng)扇控制器板安裝在該封裝的一端。陶瓷電阻器用螺栓固定在散熱器上，散熱器本身夾在兩個(gè)冷卻風(fēng)扇之間。DS18B20 溫度傳感器被夾在與散熱器直接接觸的位置。您可以使用一些氧化鋅導(dǎo)熱膏作為很好的措施。我用的尿布霜基本上和我手邊的一樣。

整個(gè)高頻的 SWR

工業(yè)電腦

我討厭噪音。我使用裝有 macOS 的 Mac Mini 和裝有 Windows 的工業(yè) PC。既不發(fā)出任何聲音，也完全保持沉默。然而，很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行 Windows 的無(wú)風(fēng)扇工業(yè) PC 可能會(huì)發(fā)熱很多。盡管被有效地安置在一個(gè)大的散熱器盒中，但缺乏氣流意味著它的溫度在執(zhí)行某些任務(wù)時(shí)確實(shí)會(huì)大幅升高。這從來(lái)都不好。

我使用風(fēng)扇控制器和兩個(gè)風(fēng)扇來(lái)促進(jìn) PC 上方的氣流。配置溫度/風(fēng)扇速度曲線，充分降低其溫度，但仍不會(huì)產(chǎn)生令人分心的風(fēng)扇噪音。溫度傳感器安裝在與 PC 外殼直接接觸的位置。

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線性電源單元

我的 Microset PT-135 35A 電源體積大、堅(jiān)固且無(wú)風(fēng)扇。它使用線性調(diào)節(jié)并且過(guò)度設(shè)計(jì)。它在 RF 和棚屋中都提供了美妙的靜音效果。它的后部有一個(gè)大散熱片用于散熱。我決定添加一些主動(dòng)冷卻。并不是說(shuō)它需要它。只需一點(diǎn)幫助即可幫助氣流。

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這里使用了屏蔽版本。配置低風(fēng)扇速度曲線可將任何風(fēng)扇噪音保持在無(wú)法檢測(cè)到的水平。它緊貼在散熱器鰭片的背面。另一種解決方案是使用小磁鐵固定在外殼上。溫度傳感器安裝在電路板上方的空氣中，僅檢測(cè)環(huán)境溫度。它只會(huì)在炎熱的天氣激活風(fēng)扇。

注意事項(xiàng)

不合規(guī)。不是商業(yè)的。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用，Arduino 硬件和代碼通常缺少保護(hù)控制器和相關(guān)設(shè)備所需的保護(hù)電路。商業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)將考慮許多潛在的安全和環(huán)境因素。它們將具有許多安全功能。Arduino 實(shí)際上只是一個(gè)原型設(shè)計(jì)平臺(tái)，不應(yīng)被視為兼容或商業(yè)化。盡管如此，許多初始項(xiàng)目在經(jīng)過(guò)多次測(cè)試和重新設(shè)計(jì)后已獲得工業(yè)認(rèn)可。

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