Ventilador de mesa automático: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Feito por Tan Yong Ziab.

Este projeto visa construir um ventilador automático simples que seja adequado para uso em escritórios ou estudos, a fim de reduzir nossa dependência de ar-condicionado. Isso ajudaria a reduzir a pegada de carbono de uma pessoa, fornecendo uma forma de resfriamento direcionado que é capaz de se ligar e desligar automaticamente, em vez de depender de um ar condicionado extremamente energético. Além disso, é suficientemente eficiente em termos de energia para ser acionado por um banco de energia, o que significa que é mais portátil do que soluções semelhantes de ventiladores de mesa, ao mesmo tempo que é mais inteligente do que ventiladores portáteis.

Suprimentos

Você precisaria de:

1x Arduino UNO

1 stripboard

Cabeçalhos de empilhamento macho-fêmea

Cabeçalhos de alfinetes masculinos

Cabeçalhos de alfinetes femininos

Fios de núcleo único (suficientes e de várias cores para facilidade de referência)

1x interruptor SPDT

1 sensor ultrassônico HC-SR04

1x 3386 potenciômetro de 2 kilo ohm

1x transistor de potência TIP110

1x pá do ventilador (montável no motor de escolha)

1x motor 3V

Equipamento para teste, montagem e programação:

1x cortador de stripboard

1 multímetro digital (DMM)

1 placa de ensaio

1x removedor de fios

1x cortador de fio

1x alicate

1x ferro de solda

1x suporte de ferro de solda

1x limpador de ponta de ferro de solda

Solda (suficiente)

1x bomba de dessoldagem (Wick se preferir)

1x qualquer máquina capaz de executar o IDE Arduino

Arduino IDE, instalado na máquina de sua escolha

Etapa 1: Teste de Hardware

Em primeiro lugar, teste o hardware. Uma placa de ensaio é imensamente útil para isso, embora cabos de jumper também possam ser usados quando uma placa de ensaio não estiver disponível. As imagens mostram o processo de teste junto com uma captura de tela do Tinkercad de como o circuito é conectado. Não há muito a dizer além de garantir que seus componentes funcionem sozinhos e juntos em um circuito de teste simples. Um DMM neste estágio também é útil para verificar se seus componentes não estão com defeito.

Etapa 2: Construindo o Circuito

Em seguida, solde o circuito. Você deve ter seu Arduino, stripboard e cabeçalhos de empilhamento para esta etapa.

Alinhe o stripboard e os cabeçalhos com os cabeçalhos do Arduino. Depois de confirmar que o espaçamento está correto, solde os cabeçotes de empilhamento. Lembre-se de cortar marcas onde você não quer shorts. Você pode usar seu DMM para verificar a continuidade entre o escudo e o próprio Arduino. Quando terminar as verificações de continuidade, comece a soldar as peças.

Você pode consultar o diagrama Tinkercad anterior ou o esquema EAGLE e as imagens de stripboard mostradas aqui para conectar o circuito.

O layout dos componentes é tal que a soldagem pode ser minimizada. Pode não ser o mais compacto, mas seria mais fácil dispor os componentes em uma blindagem maior.

Onde os conectores fêmeas o sensor ultrassônico fica no stripboard, já posso utilizar os pinos GND, D13 e D12 para fornecer GND, Echo e Trigger para o sensor ultrassônico. Eu só precisei cortar o traço entre o coletor fêmea em que o sensor ultrassônico se senta e o pino D11 para fornecer + 5V ao sensor.

Da mesma forma, o potenciômetro fica onde já existem pinos de + 5V e GND, de modo que eu só preciso cortar o traço entre o limpador do potenciômetro (é o pino do meio) e o segundo pino GND ao qual está adjacente para fornecer minha configuração de velocidade analógica para o pino A3 sem enviar o sinal para GND, o que anularia o ponto da entrada analógica.

O coletor de quebra do motor é posicionado de forma que eu possa tirar vantagem de onde o pino do emissor do TIP110 está e seria necessário apenas soldar o aterramento do motor próximo ao sensor ultrassônico. Usei um conector Molex de 4 pinos como meu cabo breakout, embora qualquer coisa que se encaixe também serve. Escolha o seu veneno, suponho.

A única exceção é a chave SPDT, que é posicionada mais para a borda do stripboard para ser acessível ao usuário uma vez que o sensor ultrassônico é inserido nos cabeçotes fêmeas.

A linha + 5V é compartilhada entre o sensor ultrassônico, o pino coletor do TIP110 e o potenciômetro.

O pino base do TIP110 é conectado ao pino 9 do Arduino através da blindagem. Sinta-se à vontade para usar outros pinos disponíveis para controle PWM.

Novamente, seu DMM é útil aqui para garantir que haja conexões onde deveria haver e nada onde não há. Lembre-se de verificar se os componentes da blindagem estão corretamente conectados ao próprio Arduino, realizando o teste de continuidade entre as juntas de solda do Arduino e o (s) componente (s) que você pretende testar.

Etapa 3: Programação (e teste da programação) do circuito

Esta etapa é a menos divertida ou a mais frustrante das etapas. O objetivo do programa é realizar o seguinte:

1. Verifique a distância

2. Se a distância <limite pré-determinado, comece a enviar sinal PWM para o motor com base na entrada analógica do potenciômetro.

3. Caso contrário, pare o motor configurando o sinal PWM para 0

Ambas as etapas 2 e 3 têm um debug () que imprime a distância ultrassônica e a entrada analógica detectada. Você pode excluí-lo, se desejar.

As variáveis "refresh" e "max_dist" no programa controlam, cada uma, a taxa de pesquisa e a distância máxima de detecção, respectivamente. Ajuste ao seu gosto.

O arquivo está anexado aqui.

Etapa 4: Junte tudo

Se você fez com que o circuito se comportasse como deveria e chegou a esta etapa, parabéns! Este projeto agora pode funcionar por conta própria. Na foto, você pode ver que todo o circuito é alimentado por uma bateria por meio de um conector Micro USB integrado e não está mais ligado ao seu laptop.

Nesse estágio, você pode modificar o circuito ou, se estiver se sentindo mais aventureiro, crie sua própria abordagem sobre isso.

Com o tempo, espero ser capaz de, ou tentar, fresar a placa de circuito impresso para este projeto usando uma fresadora CNC. Você pode ver o layout de PCB gerado na imagem acima

Etapa 5: Planos Futuros e Algumas Observações

Com este projeto concluído, algumas das coisas mais imediatas que espero poder alcançar com este projeto em meu tempo livre incluem, mas não estão limitadas a:

- Um suporte real para o ventilador

- Reduza para um tamanho ainda mais compacto e independente; Eu provavelmente precisaria de um Arduino Nano para isso

- Uma solução de energia mais adequada, ou seja, o banco de energia que você vê na etapa anterior é um pouco grande para um projeto independente que acabei de referir

Algumas notas (para meu futuro eu e qualquer alma se aventurando pela Internet):

Você pode notar que, embora a lista de peças exija uma placa Uno, a placa que você vê neste guia é tudo menos um Uno. Na verdade, essa é uma variante do Uno chamada SPEEEduino, que foi desenvolvida na Escola Politécnica de Cingapura por um grupo de alunos e seu professor supervisor. É funcionalmente muito semelhante, exceto por adições como a entrada de alimentação Micro USB que você vê conduzindo o projeto na etapa anterior e ainda tem cabeçalhos para conectar o módulo Wi-fi ESP01. Você pode aprender sobre o SPEEEduino aqui.