مدل کولر گازی آردوینو: 6 مرحله ای

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

به عنوان بخشی از نشان دادن توانایی تیم ما در ایجاد مدل دستگاه قطار هوشمند برای اهداف بازاریابی ، هدف ایجاد سیستمی بود که در آن یک سنسور دما داده های مدار را می خواند و اطلاعات را به یک مقدار دما تبدیل می کند که هر دو روی یک صفحه روشن نشان داده شده و روی روشن یا خاموش شدن فن متمرکز شده است. هدف این است که با استفاده از یک سیستم خودکار ، شرایط سواری مسافران را تطبیق داده و همچنین دما را در مجاورت آن نشان دهد.

با استفاده از کیت میکروکنترلر آردوینو و نسخه های MATLAB 2016b و 2017b ، ما توانستیم این نتایج را با موفقیت نسبی نشان دهیم.

مرحله 1: تجهیزات

کیت میکروکنترلر با موارد زیر:

-Sparkfun Red Board

-Sparkfun Breadboard

-LCD Board

-پتانسیومتر

-حسگر دما

-سروو

-آداپتور USB/Arduino

سیم های جهنده (حداقل 25 عدد)

لپ تاپ (ویندوز 10) با ورودی USB

چاپ شی سه بعدی (اختیاری)

مرحله 2: راه اندازی میکروکنترلر

این را در نظر بگیرید: کل سیستم از واحدهای واحدی تشکیل شده است که هریک عامل مهمی را در نتیجه نهایی اعمال می کنند. به همین دلیل ، توصیه می شود قبل از اتصال سیم در یک آشفته پیچیده ، تصویر مدار را تنظیم کنید.

تصاویر هر مدل جداگانه را می توانید در دفترچه راهنمای ابزار میکروکنترلر یا در وب سایت آن به آدرس https://learn.sparkfun.com/tutorials/tags/arduino؟page=all مشاهده کنید.

با اتصال سنسور دما ، پتانسیومتر ، اتصالات سروو و LCD به برد شروع کنید. توصیه می شود که به دلیل اندازه LCD و نیاز به تعداد سیم برای آن ، آن را روی نیمی از تخته نان قرار دهید و سایر قطعات را در نیمه دیگر و پتانسیومتر را در منطقه ای قرار دهید تا کسی بتواند به راحتی دکمه خود را بچرخانید

برای مرجع:

LCD: c1-16

سرو: i1-3 (GND + -)

سنسور دما: i13-15 (- GND +)

پتانسیومتر: g24-26 (- GND +)

سپس ، اتصال سیم های بلوز به هر پین واحد میکروکنترلر را شروع کنید. اگرچه در طرح کلی کلی دلخواه بود ، اما طراحی با این اتصالات مهم ایجاد شد:

اتصال پتانسیومتر به LCD: f25 - e3

سیم Servo GND: j1 - ورودی دیجیتال 9

سنسور دما GND: j14 - ورودی آنالوگ 0

ورودی های LCD: e11-e15-ورودی دیجیتال 2-5

e4 - ورودی دیجیتال 7

e6 - ورودی دیجیتال 6

(توجه: در صورت موفقیت آمیز ، هر دو چراغ لبه LCD باید چشمک بزنند و پتانسیومتر می تواند با تنظیم قدرت از آداپتور ، روشنایی آن را تنظیم کند.)

اختیاری: از یک شی چاپ سه بعدی به عنوان بخشی از الزامات استفاده شد. برای جلوگیری از آسیب احتمالی به قطعات شکننده ، یک قاب بزرگ به عنوان یک آستین در اطراف LCD قرار داده شد. اندازه صفحه نمایش LCD تقریباً 2-13/16 "x 1-1/16" x 1/4 "بود و بنابراین فقط ارتفاع به طور قابل توجهی تغییر کرد. اگر چاپگر سه بعدی به راحتی در دسترس است ، افزودن یک شی شخصی را در نظر بگیرید. ، هر چند غیر ضروری. همچنین ، توجه داشته باشید که اندازه گیری ها ممکن است متفاوت باشد.

مرحله 3: راه اندازی MATLAB

نصب نسخه به روزتری از MATLAB (2016a به بعد) ، که در وب سایت MathWorks موجود است https://www.mathworks.com/products/matlab.html؟s_tid=srchtitle. پس از باز شدن ، به برگه های افزودنی در برگه Home بروید و "بسته پشتیبانی MATLAB برای سخت افزار آردوینو" را بارگیری کنید تا دستورات میکروکنترلر در دسترس باشند.

پس از اتمام ، می توان آزمایشی را برای یافتن اتصال میکروکنترلر به رایانه/لپ تاپ انجام داد. پس از اتصال آنها با آداپتور USB از کیت ابزار ، دستور "fopen (serial ('nada'))" را وارد کنید.

یک پیغام خطا ظاهر می شود که کانکتور را به عنوان "COM#" نشان می دهد ، که برای ایجاد یک شیء آردوینو لازم است مادامی که ورودی یکسان در همه زمانها باشد.

به دلیل عدم اتصال مستقیم LCD به کتابخانه آردوینو ، برای نمایش پیام ها باید کتابخانه جدیدی ایجاد شود. توصیه این است که پس از جستجوی "Arduino LCD" و قرار دادن آن در پوشه +arduinoioaddons ، یک فایل LCDAddon.m از مثال LCD موجود در پنجره راهنمای MATLAB ایجاد کنید ، یا از پوشه فشرده متصل شده استفاده کرده و تمام محتوای آن را در موارد فوق کپی کنید. پوشه

در صورت موفقیت ، کد ایجاد یک شیء Arduino در MATLAB مطابق شکل زیر است.

a = arduino ("com#" ، "uno" ، "Libraries" ، "ExampleLCD/LCDAddon") ؛

مرحله 4: توابع

یک تابع MATLAB ایجاد کنید. برای ورودی ها از متغیرهای "eff" و "T_min" استفاده می کنیم. برای خروجی ها ، هرچند در طراحی کلی غیر ضروری است ، ما از متغیر "B" به عنوان راهی برای نگهداری داده ها از نتایج استفاده کردیم. ورودی "eff" حداکثر سرعت سرو را مدیریت می کند و ورودی "T_min" حداقل دمای مورد نظر را کنترل می کند. بنابراین مقدار "B" باید ماتریسی تولید کند که شامل سه ستون برای زمان ، دما و کارایی فن است. همچنین ، به عنوان یک امتیاز برای جزئیات ، کد ذکر شده در زیر نیز دارای عبارت if است به گونه ای که سرعت فن هنگام نزدیک شدن به حداقل دمای مطلوب ، پنجاه درصد کاهش می یابد.

اگر تمام ورودی ها و سیم های جامپر دقیقاً قرار گرفته باشند و با فرض اینکه پورت اتصال آردوینو COM4 باشد و نام تابع "fanread" باشد ، کد زیر باید کافی باشد:

تابع [B] = fanread (Tmin ، eff)

روشن a؛ lcd clear؛ a = arduino ('com4' ، 'uno' ، 'Libraries' ، 'ExampleLCD/LCDAddon') ؛

t = 0 ؛ t_max = 15 ؛ ٪ زمان در ثانیه

lcd = addon (a، 'ExampleLCD/LCDAddon'، {'D7'، 'D6'، 'D5'، 'D4'، 'D3'، 'D2'})؛

initializeLCD (ال سی دی ، "ردیف" ، 2 ، "ستون" ، 2) ؛

if eff> = 1 || e <0

خطا ('فن فعال نمی شود مگر اینکه eff بین 0 و 1 تنظیم شود')

پایان

برای t = 1: 10٪ تعداد حلقه ها/فواصل

روشن c ؛ ٪ از تکرار خطا جلوگیری می کند

v = readVoltage (a ، 'A0') ؛

TempC = (v-0.5)*100 ؛ درصد تخمین برای محدوده ولتاژ 2.7-5.5 ولت

if TempC> Tmin اگر TempC

c = ['Temp'، num2str (TempC، 3)، 'C On']؛

writePWMDutyCycle (a ، 'D9' ، eff/2) ؛ ٪ سروو را با نصف سرعت روشن کنید

spd = 50 ؛

دیگری

c = ['Temp'، num2str (TempC، 3)، 'C On']؛

writePWMDutyCycle (a، 'D9'، eff)؛ ٪ با سرعت داده شده سروو روشن کنید

spd = 100؛

پایان

دیگری

c = ['Temp'، num2str (TempC، 3)، 'C Off']؛

writePWMDutyCycle (a، 'D9'، 0)؛ ٪ خاموش می شود اگر قبلاً روشن است

spd = 0؛

پایان

printLCD (ال سی دی ، ج) ؛

مکث (3) ؛ ٪ سه ثانیه در هر حلقه سپری می شود

زمان (t) = t.*3؛

tempplot (t) = TempC؛

act (t) = spd ؛

فرع فرعی (2 ، 1 ، 1)

نمودار (زمان ، tempplot ، 'b-o')٪ خط نمودار

محور ([0 33 0 40])

xlabel ('زمان (ثانیه)')

ylabel ('دما (C)')

صبر کن

طرح ([0 33] ، [Tmin Tmin] ، 'r-')

صبر کن

طرح ([0 33] ، [Tmin+2 Tmin+2] ، 'g-')

فرع فرعی (2 ، 1 ، 2)

نوار (زمان ، عمل)٪ نمودار میله

xlabel ('زمان (ثانیه)')

ylabel ("کارایی ())")

پایان

B = انتقال ([زمان ؛ tempplot ؛ عمل]) ؛

پایان

اکنون که عملکرد کامل است ، زمان آزمایش است.

مرحله 5: آزمایش

اکنون عملکرد را در پنجره فرمان با درج "نام_کارکرد (input_value_1 ، input_value_2)" آزمایش کرده و تماشا کنید. مطمئن باشید که هیچ شیء آردوینو در حال حاضر وجود ندارد. اگر چنین است ، از دستور "clear a" برای حذف آن استفاده کنید. در صورت بروز خطا ، بررسی کنید و ببینید آیا اتصالات در محل اشتباه هستند یا از ورودی های دیجیتال یا آنالوگ اشتباه استفاده شده است. انتظار می رود که نتایج متفاوت باشد ، اگرچه این ممکن است به دلیل قرار دادن سیم های جامپر خاص و سنسور دما ایجاد شود.

انتظارات از نتایج باید تغییراتی در عملکرد سروو و داده های روی LCD ایجاد کند. در هر بازه سه ثانیه ای ، یک خط از متن باید دما را برحسب درجه سانتیگراد و اینکه آیا فن فعال است یا خیر در حالی که فن با تمام سرعت ، نیم سرعت یا بدون سرعت کار می کند ، نمایش دهد. به احتمال زیاد داده ها باید یکسان نباشند ، اگرچه نتایج متفاوت تری را بخواهید ، مقدار "Tmin" را نزدیک به دمای متوسط تولید شده توسط مدار قرار دهید.

مرحله 6: نتیجه گیری

اگرچه انجام آزمایش سخت و دشوار کار دشواری بود ، اما نتایج نهایی بسیار جالب و رضایت بخش بود. چنین سیستمی به ما نشان می دهد که چگونه بسیاری از ماشین های پیچیده ، یا حتی برخی از قطعات آنها ، به عنوان مجموعه ای از قطعات مستقل در کنار هم برای دستیابی به یک هدف خاص دیده می شوند.

با توجه به طراحی بسیار ساده پروژه نهایی ، کسانی که علاقه مند به بهبود عملکرد آن هستند می توانند تغییراتی را در محصول نهایی ایجاد کنند که می تواند پروژه را بهتر و پیچیده تر کند. با این حال ، ضعف هایی در مدار مانند فعال شدن سروو که منجر به نوسانات پراکنده در خواندن ولتاژ مدار می شود ، نشان می دهد که می تواند باعث شود سیستم هرگز نتایج یکسان را تولید نکند. همچنین ، هنگام تغییر سرعت سروو هنگام تنظیم "eff" 0.4 و بالاتر مشکلاتی وجود دارد. اگر از سنسور دما و رطوبت استفاده می شد ، مدل نهایی پیچیده تر و در عین حال مقادیر سازگارتری ارائه می داد. با این وجود ، این تجربه ای است که نشان می دهد یک ماشین پیچیده می تواند به عنوان ترکیبی از قطعات ساده آن عمل کند.