- עבודה של ויסות מאווררי תקרה מבוסס IoT
- חומרים הנדרשים למעגל בקרת מהירות מאוורר AC
- מעגל בקרת רגולטור למאוורר
- תכנון PCB למווסת מאווררי תקרה מבוקר IoT
- הגדרת חשבון Firebase
- קוד Arduino לבקרת רגולטור למאווררים עם NodeMCU
- בניית אפליקציית רגולטור למאווררים עם ממציא אפליקציות MIT
- בדיקת מעגל חיישני מגע מבוסס ESP32
- שיפורים נוספים
במאמר זה אנו בונים מעגל רגולטור למאוורר AC, המסוגל לשלוט על מהירות המאוורר על ידי הגבלת זרימת הזרם למאוורר. המונח AC Regulator Fan Regulator הוא פה מלא, ומכאן פשוט נקרא לו מווסת מאווררים מעתה ואילך. מעגל הרגולטור אוהד הוא מרכיב חיוני המשמש כדי להגדיל או להקטין את המהירות של AC מאוורר / מנועי בהתאם לצרכים. לפני כמה שנים הייתה לך בחירה בין ווסת מאווררים קונבנציונאלי נגד התנגדות או וסת אלקטרוני, אך כיום הכל הוחלף במעגל וסת האוהדים האלקטרוני.
במאמר קודם, הראינו לכם כיצד תוכלו לבנות מעגל בקרת זווית שלב AC עם ארדואינו שהיה מסוגל לשלוט על בהירות נורת ליבון וגם לשלוט על מהירות המאוורר, כדי להגביר אותו ברמה גבוהה יותר. במאמר זה, אנו הולכים לבנות מעגל רגולטור למאוורר תקרה מבוסס IoT. אשר יוכל לשלוט על מהירות מאוורר התקרה שלך בעזרת אפליקציית Android.
עבודה של ויסות מאווררי תקרה מבוסס IoT
מעגל הרגולטור של המאוורר הוא מעגל פשוט המסוגל לשלוט במהירות של מאוורר תקרה AC על ידי שינוי זווית הפאזה של גל סינוס ה- AC או במונחים פשוטים שליטה מדויקת ב- TRIAC. כפי שציינתי את כל הפעולות הבסיסיות של מעגל הרגולטור של מאוורר AC בבקרת זווית AC עם מאמר טיימר 555 ו- PWM, אנו נתמקד בבניית המעגל בפועל. ושוב, אם ברצונך לדעת יותר על הנושא, אנא עיין גם במאמר על AC Light Dimmer באמצעות Arduino ו- TRIAC Project.
תרשים הבלוקים הבסיסי שלמעלה מראה כיצד המעגל עובד בפועל. כפי שאמרתי קודם, ניצור אות PWM בעזרת ה- Firebase IoT ו- NodeMCU, ואז אות ה- PWM יועבר דרך מסנן המעבר הנמוך אשר ישלוט בשער של MOSFET לאחר מכן טיימר 555 ישלט. את ה- TRIAC בפועל בעזרת מצמד אופטי.
במקרה זה, אפליקציית האנדרואיד משנה את הערך ב- firebaseDB וה- ESP בודק כל הזמן שינויים שקורים ל- DB אם מתרחש שינוי כלשהו שמושך למטה והערך מומר לאות PWM
חומרים הנדרשים למעגל בקרת מהירות מאוורר AC
התמונה למטה מציגה את החומר המשמש לבניית מעגל זה, מכיוון שהוא מיוצר ברכיבים כלליים מאוד, אתה אמור להיות מסוגל למצוא את כל החומרים הרשומים בחנות התחביבים המקומית שלך.
רשמתי גם את הרכיבים בטבלה שלהלן עם סוג וכמות מאז פרויקט הדגמה, אני משתמש בערוץ יחיד לשם כך. אך ניתן לשנות את המעגל בקלות בהתאם לדרישה.
- מחבר בורג מחבר 5.04 מ"מ - 2
- כותרת זכר מחבר 2.54 מ"מ - 1
- נגד, 56K, 1W - 2
- דיודה 1N4007 - 4
- 0.1uF, קבל 25V - 2
- AMS1117 וסת מתח - 1
- 1000uF, קבל 25V - 1
- שקע חשמל DC - 1
- נגד 1K - 1
- נגד 470R - 2
- נגד 47R - 2
- 82 K נגדים - 1
- נגדי 10 K - 5
- מצמד אופטי PC817 - 1
- NE7555 IC - 1
- MOC3021 Opto TriacDrive - 1
- IRF9540 MOSFET - 1
- קבלים 3.3uF - 1
- חוטים מחברים - 5
- 0.1uF, קבלים 1KV - 1
- ESP8266 (ESP-12E) מיקרו-בקר - 1
מעגל בקרת רגולטור למאוורר
התרשים למעגל הרגולטור של מאוורר IoT מוצג להלן, מעגל זה פשוט מאוד ומשתמש ברכיבים כלליים להשגת בקרת זווית פאזה.
מעגל זה מורכב מרכיבים שתוכננו בקפידה רבה. אני אעבור על כל אחד ואסביר על כל בלוק.
ESP8266 (ESP-12E) שבב Wi-Fi:
זה החלק הראשון במעגל שלנו וזה החלק בו שינינו הרבה דברים, חלקים אחרים נשארים זהים, כלומר אם עקבת אחר המאמר הקודם.
בחלק זה, הוצאנו פינים אפשר, איפוס ו- GPIO0, כמו כן, הורדנו את GPIO15 ואת פין הקרקע, אשר מומלצים בגליון הנתונים של השבב. באשר לתכנות, הצבנו כותרת 3 פינים החושפת את ה- TX, RX וסיכת הקרקע דרכה נוכל לתכנת את השבב בקלות רבה. כמו כן, הצבנו מתג מישוש כדי להעלות את ה- GPIO0 לקרקע, זהו שלב הכרחי בכדי להכניס את ה- ESP למצב תכנות. בחרנו את הפין GPIO14 כפלט שדרכו נוצר אות ה- PWM.
הערה! בזמן התכנות, עלינו ללחוץ על הכפתור ולהפעיל את המכשיר באמצעות שקע החבית DC.
מעגל איתור אפסים:
ראשית, ברשימה שלנו נמצא מעגל הגילוי האפס עם שני נגדי 56K, 1W בשילוב עם ארבע דיודות 1n4007 ומצמד אופטי PC817. ומעגל זה אחראי על מתן אות המעבר לאפס ל- 555 טיימר IC. כמו כן, הקלטנו את השלב ואת האות הנייטרלי כדי להמשיך להשתמש בו בסעיף TRIAC.
AMS1117-3.3V וסת מתח:
וסת המתח AMS1117 משמש להפעלת המעגל, המעגל אחראי לספק כוח לכל המעגל. בנוסף, השתמשנו בשני קבלים של 1000uF ובקבל של 0.1uF כקבל ניתוק של AMS1117-3.3 IC.
מעגל בקרה עם טיימר NE555:
התמונה לעיל מציגה את מעגל בקרת הטיימר 555, ה- 555 מוגדר בתצורה מונוסטיבית, כך שכאשר אות ההדק ממעגל איתור המעבר אפס פוגע בהדק, טיימר 555 מתחיל לטעון את הקבל בעזרת נגד (באופן כללי), אך במעגל שלנו יש MOSFET במקום נגד, ועל ידי שליטה בשער ה- MOSFET, אנו שולטים בזרם העובר לקבל, ולכן אנו שולטים בזמן הטעינה ומכאן שאנו שולטים בפלט של 555 טיימרים.
TRIAC ומעגל הנהג TRIAC:
ה- TRIAC משמש כמתג הראשי אשר למעשה נדלק ונכבה ובכך שולט על פלט האות AC. נהיגה ב- TRIAC באמצעות כונן MOC3021 Opto-Triac, הוא לא רק מניע את TRIAC, אלא גם מספק בידוד אופטי, הקבל מתח גבוה בקו 0.01uF 2KV, והנגד 47R יוצר מעגל צנוע, המגן על המעגל שלנו מפני קוצים במתח גבוה המתרחשים כאשר הוא מחובר לעומס אינדוקטיבי, הטבע הלא סינוסי של אות ה- AC המופנה אחראי על הקוצים. כמו כן, היא אחראית לנושאי גורם כוח, אך זהו נושא למאמר אחר.
מסנן Lowpass ו- MOSFET של ערוץ P (מתנהג כנגד במעגל):
הנגד 82K וקבל ה- 3.3uF מהווים את מסנן המעבר הנמוך שאחראי להחלקת אות ה- PWM בתדירות גבוהה שנוצר על ידי הארדואינו. כאמור, ה- MOSFET של ערוץ P משמש כנגד המשתנה, השולט בזמן הטעינה של הקבל. השליטה בו היא אות ה- PWM שמוחלק על ידי המסנן הנמוך.
תכנון PCB למווסת מאווררי תקרה מבוקר IoT
ה- PCB למעגל הרגולטור של מאוורר התקרה IoT מעוצב בלוח חד צדדי. השתמשתי בתוכנת עיצוב PCB של Eagle כדי לעצב את ה- PCB שלי, אך אתה יכול להשתמש בכל תוכנת עיצוב לפי בחירתך. תמונת הדו-ממד של עיצוב הלוח שלי מוצגת למטה.
מילוי קרקע מספיק משמש ליצירת חיבורי קרקע נכונים בין כל הרכיבים. כניסת ה- 3.3V DC וכניסת הוולט 220 וולט מאוכלסות בצד שמאל, היציאה ממוקמת בצד ימין של ה- PCB. ניתן להוריד את קובץ העיצוב השלם של Eagle יחד עם הגרבר מהקישור למטה.
- קבצי עיצוב PCB, GERBER ו- PDF עבור מעגל רגולטור למאווררי תקרה
PCB בעבודת יד:
מטעמי נוחות הכנתי את גרסת ה- PCB בעבודת יד והיא מוצגת למטה.
עם זאת, החומרה שלנו מוכנה לפי דיאגרמת המעגל שלנו, עכשיו עלינו להכין את יישום האנדרואיד ואת בסיס האש של גוגל.
הגדרת חשבון Firebase
לשלב הבא עלינו להקים חשבון firebase. כל התקשורת תעבור דרך חשבון firebase. להגדרת חשבון firebase, היכנס לאתר Firebase ולחץ על 'התחל בעבודה'.
לאחר שתלחץ, עליך להתחבר לחשבון Google שלך, ו
ברגע שאתה מחובר, עליך ליצור פרויקט על ידי לחיצה על כפתור יצירת פרוייקט.
פעולה זו תפנה אותך לדף שנראה כמו התמונה למעלה. הקלד את שם הפרויקט שלך ולחץ על המשך.
שוב לחץ על המשך.
לאחר שתעשה זאת, עליך להסכים לתנאים מסוימים על ידי לחיצה על תיבת הסימון, לאחר מכן עליך ללחוץ על כפתור יצירת הפרויקט.
אם עשית הכל נכון, לאחר זמן מה, תקבל הודעה כזו. לאחר שתסיים, קונסולת ה- Firebase שלך צריכה להיראות כמו התמונה למטה.
עכשיו אנחנו צריכים לאסוף מכאן שני דברים. לשם כך עליך ללחוץ על שם הפרויקט שיצרת זה עתה. מבחינתי זהו CelingFanRegulator, ברגע שתלחץ עליו, תקבל לוח מחוונים הדומה לתמונה למטה.
לחץ על הגדרות, ואז הגדרות פרויקט, הדף שתקבל ייראה כמו התמונות למטה.
לחץ על חשבון שירות -> סוד מסד נתונים.
העתק את סוד מסד הנתונים ושמור אותו במקום לשימוש מאוחר יותר.
לאחר מכן לחץ על מסד הנתונים בזמן אמת והעתק את כתובת האתר. שמור גם את זה לשימוש מאוחר יותר.
וזה הכל, יש לצד האש של הדברים.
קוד Arduino לבקרת רגולטור למאווררים עם NodeMCU
קוד ארדואינו פשוט דואג לתקשורת בין firebase למודול ESP-12E, הסבר המעגל והקוד ניתן להלן, ראשית, אנו מגדירים את כל הספריות הדרושות, תוכלו להוריד את הספריות הבאות מהקישורים הנתונים Arduino JSON וספריית FirebaseArduino
#לִכלוֹל
נשתמש בספריית FirebaseArduino כדי ליצור תקשורת עם Firebase .
// הגדר אלה להפעלת דוגמאות. #define FIREBASE_HOST "celingfanregulator.firebaseio.com" #define FIREBASE_AUTH "1qAnDEuPmdy4ef3d9QLEGtYcA1cOehKmpmzxUtLr" #define WIFI_SSID "your SSID" #define WIFI "
לאחר מכן הגדרנו את מארח ה- Firebase, ה- Firebase auth, אותו שמרנו קודם לכן כשיצרנו את חשבון Firebase. אז הגדרנו את ה- SSID ואת הסיסמה של הנתב שלנו.
מחרוזת Resivedata; #define PWM_PIN 14;
לאחר מכן, הגדרנו משתנה מסוג מחרוזת, Resivedata שבו כל הנתונים יאוחסנו והגדרנו גם את PWM_PIN שם נקבל את פלט ה- PWM.
לאחר מכן, בסעיף ההתקנה הריקנית () , אנו עושים את הצורך,
Serial.begin (9600); pinMode (PWM_PIN, OUTPUT); WiFi.begin (WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD); Serial.print ("מתחבר"); בעוד (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {Serial.print ("."); עיכוב (500); } Serial.println (); Serial.print ("מחובר:"); Serial.println (WiFi.localIP ()); Firebase.begin (FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH); Firebase.setString ("משתנה / ערך", "FirstTestStrig");
ראשית, אנו מאפשרים את הסדרה על ידי קריאה לפונקציה Serial.begin () . לאחר מכן, הגדרנו את סיכת ה- PWM כ- OUTPUT. אנחנו מתחילים את חיבור ה- Wi-Fi עם עזרה של WiFi.begin () פונקציה ואנחנו עוברים על ה- SSID ואת הסיסמה בפונקציה. אנו בודקים את מצב החיבור בלולאת זמן ולאחר שהתחברנו, אנו שוברים את הלולאה וממשיכים הלאה. לאחר מכן, אנו מדפיסים את ההודעה המחוברת עם כתובת ה- IP.
לבסוף, אנו מתחילים את התקשורת עם firebase עם Firebase.begin () פונקציה ואנחנו עוברים על FIREBASE_HOST ו FIREBASE_AUTH פרמטרים אשר הגדרנו קודם לכן. וקבענו את המחרוזת עם פונקציית setString () , המסמנת את סוף פונקציית ההתקנה. בקטע לולאה בטל () ,
Resivedata = Firebase.getString ("משתנה / ערך"); Serial.println (Resivedata); analogWrite (PWM_PIN, מפה (Resivedata.toInt (), 0, 80, 80, 0)); Serial.println (Resivedata); עיכוב (100);
אנו קוראים לפונקציה getString () עם משתנה / ערך כאשר הנתונים מאוחסנים בבסיס האש, דוגמה תהיה כמו התמונה למטה-
לאחר מכן אנו מדפיסים את הערך רק לצורך איתור באגים. לאחר מכן, אנו משתמשים בפונקציית המפה כדי למפות את הערך, משתמשים ב- 80 מכיוון שבתחום 0 - 80, אנו מסוגלים לשלוט במדויק בשער ה- MOSFET, ומסנן ה- low lowpass אחראי במידה מסוימת לערך זה. בטווח זה, מעגל בקרת זווית הפאזה פועל בצורה מדויקת, אתה יכול לקרוא לערך כנקודה מתוקה של תוכנת חומרה. אם אתה עושה פרויקט זה ומתמודד עם בעיות, עליך לשחק עם הערך ולקבוע את התוצאות בעצמך.
ואחרי זה, אנו משתמשים בפונקציה analogWrite () כדי להזין את הנתונים ולאפשר ל- PWM, לאחר מכן אנו משתמשים בפונקציה Serial.println () שוב רק כדי לבדוק את התוצאה, ולבסוף, אנו משתמשים בפונקציית השהיה כדי להפחית את ספירת פגיעות ל- API של firebase שהופך את סוף התוכנית שלנו.
בניית אפליקציית רגולטור למאווררים עם ממציא אפליקציות MIT
בעזרת AppInventor, אנחנו הולכים לעשות אפליקציה לאנדרואיד אשר מתקשרים עם firebase ויש לו את הסמכות לשנות את הנתונים אשר מאוחסנים במסד הנתונים firebase.
לשם כך, היכנס לאתר appInventors, היכנס באמצעות חשבון Google שלך וקבל את התנאים וההגבלות. לאחר שתעשה זאת, יוצג בפניך מסך שנראה כמו התמונה למטה.
לחץ על התחל סמל פרוייקט חדש ותן לו שם ולחץ על אישור, ברגע שתעשה זאת, יוצג לך מסך כמו התמונה למטה.
ברגע ששם אתה צריך לשים תחילה שתי תוויות, איפה זה לשים את המחוון מעט למטה, ואז עליך להכניס כמה מודולים והם מודול FirebaseDB ומודול האינטרנט.
FirebaseDB מתקשר מודול עם firebase, את מודול האינטרנט משמש h andle בקשת ה-. שנראה כמו התמונה למטה.
ברגע שזה נעשה, עליכם להכניס את המחוון ואת התווית ששמנו PWM. אם אתם מתבלבלים ברגע זה, תוכלו לבדוק כמה מדריכים אחרים בנוגע לייצור אפליקציה עם ממציא האפליקציה.
לאחר שסיימנו את התהליך, לחצו על סמל ה- DB של Firebase והכניסו את אסימון Firebase ואת כתובת ה- URL של Firebase ששמרנו בעת ביצוע חשבון Firebase.
כעת, סיימנו עם קטע העיצוב ועלינו להגדיר את קטע החסימה. לשם כך עלינו ללחוץ על כפתור החסימה בפינה השמאלית העליונה לצד המעצב.
לאחר לחיצה על המחוון ותוצג בפניכם רשימה ארוכה של מודולים, שלפו את המודול הראשון והעבירו את העכבר מעל לחצן מיקום האגודל, תתקבלו עם שני מודולים נוספים, שלפו את שניהם החוצה. אנו נשתמש בהם בהמשך.
כעת אנו מצרפים את המשתנה של מיקום האגודל , אנו מעגלים אותו ומקבלים את ערך מיקום האגודל. לאחר מכן, אנו לוחצים על firebasedb ושולפים את ערך התג FirebaseDB.storeValue לאחסון, מודול ומחברים אותו לתחתית ערך מיקום האגודל.
לאחר שתסיים, אנו שולפים תיבת טקסט ריקה על ידי לחיצה על גוש הטקסט ומצרפים אותה עם התגית, זהו התג שהגדרנו ב- Arduino IDE כדי לקרוא ולכתוב את הנתונים ב- Firebase. כעת צרף את משתנה ערך האגודל לערך לאחסון התג. אם עשית הכל נכון, על ידי הזזת המחוון, תוכל לשנות את הערכים ב- firebaseDB.
- ה-.aia (הקובץ השמור) ו-.apk (הקובץ המהולל)
מה שמסמן את סוף תהליך יצירת האפליקציות שלנו. תמונת מצב של יישום האנדרואיד שיצרנו זה עתה מוצגת למטה.
בדיקת מעגל חיישני מגע מבוסס ESP32
לבדיקת המעגל חיברתי נורת ליבון במקביל למאוורר התקרה והפעלתי את המעגל באמצעות מתאם 5 וולט DC, כפי שניתן לראות בתמונה לעיל, מחוון האפליקציה מוגדר נמוך, זו הסיבה הנורה זוהרת בבהירות נמוכה. וגם המאוורר מסתובב לאט.
שיפורים נוספים
לצורך הדגמה זו, המעגל מיוצר על גבי PCB בעבודת יד, אך ניתן לבנות את המעגל בקלות על גבי PCB באיכות טובה, בניסויים שלי, גודל ה- PCB נובע ממש מגודל הרכיב, אך בסביבת ייצור, זה ניתן להפחית באמצעות רכיבי SMD זולים, מצאתי כי שימוש בטיימר 7555 במקום טיימר 555 מגדילים את השליטה בהרחבה, יתר על כן, גם יציבות המעגל עולה.