.. note::
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.. _4.1.10_py:
4.1.10 スマートファン
=========================
はじめに
-----------------
このプロジェクトでは、モーター、ボタン、サーミスターを使用して、風速を調整可能な手動+自動スマートファンを製作します。
必要な部品
------------------------------
このプロジェクトで必要な部品は以下の通りです。
.. image:: ../img/list_Smart_Fan.png
:align: center
キット全体を購入する方が確実に便利です。リンクはこちら：
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - 名前
- このキットのアイテム
- リンク
* - Raphael Kit
- 337
- |link_Raphael_kit|
以下のリンクから別々に購入することもできます。
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - コンポーネントの紹介
- 購入リンク
* - :ref:`cpn_gpio_board`
- |link_gpio_board_buy|
* - :ref:`cpn_breadboard`
- |link_breadboard_buy|
* - :ref:`cpn_wires`
- |link_wires_buy|
* - :ref:`cpn_resistor`
- |link_resistor_buy|
* - :ref:`cpn_power_module`
- \-
* - :ref:`cpn_thermistor`
- |link_thermistor_buy|
* - :ref:`cpn_l293d`
- \-
* - :ref:`cpn_adc0834`
- \-
* - :ref:`cpn_button`
- |link_button_buy|
* - :ref:`cpn_motor`
- |link_motor_buy|
回路図
------------------------
============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO17 Pin 11 0 17
GPIO18 Pin 12 1 18
GPIO27 Pin 13 2 27
GPIO22 Pin 15 3 22
GPIO5 Pin 29 21 5
GPIO6 Pin 31 22 6
GPIO13 Pin 33 23 13
============ ======== ======== ===
.. image:: ../img/Schematic_three_one4.png
:align: center
実験手順
-----------------------------
**ステップ1:** 回路を作成します。
.. image:: ../img/image245.png
.. note::
キットの9Vバッテリーバックルを使って、電源モジュールに9Vのバッテリーを適用できます。電源モジュールのジャンパーキャップをブレッドボードの5Vバスストリップに挿入します。
.. image:: ../img/image118.jpeg
:align: center
**ステップ2**: コードのフォルダに移動します。
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python
**ステップ3**: 実行します。
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 4.1.10_SmartFan.py
コードを実行しながら、ボタンを押してファンを始動させる。押すたびに1段階スピードが上下します。スピードグレードは **5** 種類あります。
速度等級があります： **0~4**. 速度等級を4 :sup:`th` に設定してボタンを押すと、ファンは停止します。を押すと風速 **0** で停止します。
温度が2℃以上上がるか下がると、速度は自動的に1段階速くなったり遅くなったりします。
コード
--------
.. note::
下記のコードを **修正/リセット/コピー/実行/停止** することができます。しかし、その前にソースコードのパス ``raphael-kit/python`` に移動する必要があります。コードを修正した後、その効果を直接確認するために実行することができます。
.. raw:: html
.. code-block:: python
import RPi.GPIO as GPIO
import time
import ADC0834
import math
# Set up pins
MotorPin1 = 5
MotorPin2 = 6
MotorEnable = 13
BtnPin = 22
def setup():
global p_M1,p_M2
ADC0834.setup()
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(MotorPin1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(MotorPin2, GPIO.OUT)
p_M1=GPIO.PWM(MotorPin1,2000)
p_M2=GPIO.PWM(MotorPin2,2000)
p_M1.start(0)
p_M2.start(0)
GPIO.setup(MotorEnable, GPIO.OUT, initial=GPIO.LOW)
GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN)
def temperature():
analogVal = ADC0834.getResult()
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Cel = temp - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
return Cel
def motor(level):
if level == 0:
GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
return 0
if level>=4:
level = 4
GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
p_M1.ChangeDutyCycle(level*25)
return level
def main():
lastState=0
level=0
markTemp = temperature()
while True:
currentState =GPIO.input(BtnPin)
currentTemp=temperature()
if currentState == 1 and lastState == 0:
level=(level+1)%5
markTemp = currentTemp
time.sleep(0.5)
lastState=currentState
if level!=0:
if currentTemp-markTemp <= -2:
level = level -1
markTemp=currentTemp
if currentTemp-markTemp >= 2:
level = level +1
markTemp=currentTemp
level = motor(level)
def destroy():
GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
p_M1.stop()
p_M2.stop()
GPIO.cleanup()
if __name__ == '__main__':
setup()
try:
main()
except KeyboardInterrupt:
destroy()
コード説明
---------------------
.. code-block:: python
def temperature():
analogVal = ADC0834.getResult()
Vr = 5 * float(analogVal) / 255
Rt = 10000 * Vr / (5 - Vr)
temp = 1/(((math.log(Rt / 10000)) / 3950) + (1 / (273.15+25)))
Cel = temp - 273.15
Fah = Cel * 1.8 + 32
return Cel
``temperture()`` は、 **ADC0834** によって読み取られたサーミスターの値を温度値に変換するためのものです。詳細は :ref:`2.2.2_py` を参照してください。
.. code-block:: python
def motor(level):
if level == 0:
GPIO.output(MotorEnable, GPIO.LOW)
return 0
if level>=4:
level = 4
GPIO.output(MotorEnable, GPIO.HIGH)
p_M1.ChangeDutyCycle(level*25)
return level
この関数は、モーターの回転速度を制御します。 **Lever** の範囲は **0-4** （レベル **0** はモーターの動作を停止します）。一つのレベルの調整は風速の **25%** の変化を表します。
.. code-block:: python
def main():
lastState=0
level=0
markTemp = temperature()
while True:
currentState =GPIO.input(BtnPin)
currentTemp=temperature()
if currentState == 1 and lastState == 0:
level=(level+1)%5
markTemp = currentTemp
time.sleep(0.5)
lastState=currentState
if level!=0:
if currentTemp-markTemp <= -2:
level = level -1
markTemp=currentTemp
if currentTemp-markTemp >= 2:
level = level +1
markTemp=currentTemp
level = motor(level)
関数 **main()** は、以下に示すプログラムの全体的なプロセスを含みます：
1) ボタンの状態と現在の温度を常に読み取ります。
2) ボタンを押すたびにlevelを **+1** し、同時に温度が更新されます。 **Level** の範囲は **1~4** です。
3) ファンが動作しているとき（レベルが **0** でない場合）、温度は検出されます。 **2℃+** の変化でレベルが上下します。
4) モーターは **Level** に合わせて回転速度を変更します。
現象の画像
------------------------
.. image:: ../img/image246.png
:align: center