描述

（寫(xiě)完故事后會(huì)出現(xiàn)額外的項(xiàng)目照片）

該項(xiàng)目將大功率 3 速落地扇重新用作全屋閣樓風(fēng)扇的新角色。風(fēng)扇電源是通過(guò)構(gòu)建一個(gè)連接到繼電器開(kāi)關(guān)的主動(dòng)模式 PNP 電路來(lái)提供的，該繼電器開(kāi)關(guān)由氬微控制器供電。風(fēng)扇在整個(gè)房子里循環(huán)空氣，集中到一個(gè)裝有風(fēng)扇的定制天花板隔間，風(fēng)扇將空氣吹入閣樓空間，然后通過(guò)打開(kāi)的車(chē)庫(kù)窗戶(hù)排出。

氬氣被編程為手動(dòng)和自動(dòng)風(fēng)扇控制操作。手動(dòng)模式的操作就像一個(gè)通斷開(kāi)關(guān)。自動(dòng)模式在打開(kāi)風(fēng)扇之前會(huì)持續(xù)檢查內(nèi)部溫度或濕度是否超過(guò)其設(shè)定的閾值。單獨(dú)的 OLED 屏幕顯示編程的菜單按鈕選項(xiàng)，以導(dǎo)航和選擇所需的模式。

PROJECT DEVELOPMENT & TIMELINE

開(kāi)發(fā)實(shí)際上是在 7 月 6 日新兵訓(xùn)練營(yíng)開(kāi)始之前開(kāi)始的。該項(xiàng)目的第一步是建造一個(gè)膠合板隔間，將風(fēng)扇安裝在現(xiàn)有的沼澤冷卻器風(fēng)管室內(nèi)。5月下旬開(kāi)始隔間建設(shè)，9月下旬完成，風(fēng)機(jī)成功安裝到完工的隔間內(nèi)。完成隔間后，開(kāi)始進(jìn)行風(fēng)扇冷卻測(cè)試，以確認(rèn)房屋可以在晚上、通宵和早上舒適地冷卻下來(lái)。風(fēng)扇測(cè)試從 9 月 24 日至 27 日延長(zhǎng)。結(jié)果是成功的，通常在一夜之間將溫度降低 9-10 度，到第二天早上大約 10-11A，當(dāng)時(shí)窗戶(hù)關(guān)閉并打開(kāi)常規(guī)空調(diào)。

接下來(lái)，電路設(shè)計(jì)和電路編程從 9 月的最后一周開(kāi)始，從實(shí)驗(yàn)手冊(cè)電路圖開(kāi)始，完成初稿 Fritzing 電路圖，然后是最初的實(shí)驗(yàn)手冊(cè) OLED 顯示器布局。面包板電路布線(xiàn)于 9 月底完成第一稿 Fritzing 圖后開(kāi)始。在 10 月的第一周，進(jìn)行了更多的施工和測(cè)試，以建造 15 英尺長(zhǎng)的延長(zhǎng)線(xiàn)，從附近的爐柜出口到位于走廊天花板附近的風(fēng)扇隔間供電。在第二周，完成了第一個(gè)配置面包板電路，隨后是初稿編程邏輯修訂。C++ 程序邏輯修訂、調(diào)試、測(cè)試和文檔持續(xù)到第三周和第四周（見(jiàn)上文，“修改”部分 ) 以確保電路和按鈕編程按照規(guī)格工作。在第三周，我創(chuàng)建了 Github 存儲(chǔ)庫(kù) (AT-AtticFanController) 來(lái)推送驅(qū)動(dòng)程序 AtticFanController 的完整獨(dú)立版本。

完成工作面包板電路后，我開(kāi)始相關(guān)工作以完成電路的最后部分：拼接延長(zhǎng)線(xiàn)并將拼接端焊接到連接到 COM 和繼電器開(kāi)關(guān)上的 NO 連接（連接到面包板電路）。將面包板連接到 A/C 電路后，我確認(rèn)在 11 月 6 日之前完全完成的電路可以在手動(dòng)和自動(dòng)模式下工作。這需要將電話(huà)線(xiàn)適配器電纜從爐柜電源板插座插入微控制器以供電給Argon供電，以及將風(fēng)扇新建的電源線(xiàn)連接到電源板中??，為風(fēng)扇供電，從而完成整個(gè)電路。該項(xiàng)目的最后階段，為 13 英尺外露電源線(xiàn)建造和安裝 PVC 護(hù)套，

ATTIC FAN COMPARTMENT CONSTRUCTION

風(fēng)扇隔間建造是該項(xiàng)目的第一步，首先設(shè)計(jì)幾乎相同的兩件式紙板，以構(gòu)建紙板隔間模型。事實(shí)證明，這種方法非常適合有效地校正和完成最終尺寸，以盡可能緊密地安裝風(fēng)扇，從而最大限度地減少風(fēng)扇振動(dòng)，同時(shí)最大限度地減少風(fēng)扇和隔間硬件部件的壓力。模型設(shè)計(jì)還包括將隔間置于現(xiàn)有沼澤冷卻器檢修室中心的最終尺寸。該室被切割并安裝在側(cè)通風(fēng)冷卻空氣出口導(dǎo)管金屬板下方，該金屬板連接到移除的沼澤冷卻器主外殼隔間，該隔間又安裝在閣樓空間內(nèi)。在仍然完好的沼澤冷卻器的另一邊'

完成的隔間尺寸約為 2 英尺長(zhǎng) x 2 英尺寬。其高度從隔間周邊的 4 英寸到隔間與檢修室的矩形界面處的 8 英寸不等。四個(gè)隔間側(cè)件和兩個(gè)成角度的頂件（從隔間的東西側(cè)件延伸到相應(yīng)的檢修室長(zhǎng)尺寸側(cè)）由 1/2"W 復(fù)合灤松板構(gòu)成。每個(gè)隔間側(cè)都附有加上2英寸的角（角）支架，并用1-1/4英寸的鋼木螺釘加固。風(fēng)扇內(nèi)部襯有鍍鋅金屬板，這是一種關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料，以減少風(fēng)扇的振動(dòng)，同時(shí)使風(fēng)扇氣密密封，以最大限度地提高通過(guò)隔間的強(qiáng)制空氣。將風(fēng)扇固定在適當(dāng)位置的內(nèi)部隔間支架是三個(gè) 4 英寸角撐，相鄰連接在鉸接隔間側(cè)的底部，三個(gè)支架上鋪設(shè)有穿孔的 3/4 英寸鍍鋅扁平系帶（參見(jiàn)項(xiàng)目介紹照片）。另一根系帶延伸到對(duì)面的單個(gè) 2 英寸角撐。該系帶片構(gòu)造成兩段，允許拆卸風(fēng)扇進(jìn)行維護(hù)和清潔，并且可以通過(guò)釋放連接到較小角度支架的蝶形螺母來(lái)拆卸，該支架將這種分段帶系帶固定到位。另一根系帶延伸到對(duì)面的單個(gè) 2 英寸角撐。該系帶片構(gòu)造成兩段，允許拆卸風(fēng)扇進(jìn)行維護(hù)和清潔，并且可以通過(guò)釋放連接到較小角度支架的蝶形螺母來(lái)拆卸，該支架將這種分段帶系帶固定到位。另一根系帶延伸到對(duì)面的單個(gè) 2 英寸角撐。該系帶片構(gòu)造成兩段，允許拆卸風(fēng)扇進(jìn)行維護(hù)和清潔，并且可以通過(guò)釋放連接到較小角度支架的蝶形螺母來(lái)拆卸，該支架將這種分段帶系帶固定到位。

通過(guò)首先將 8 英寸寬的 3/4 英寸底漆松木與方頭螺釘連接到現(xiàn)有的檢修室鍍鋅板上，天花板檢修室也得到了加固，以支撐風(fēng)扇隔間。然后將這些松木長(zhǎng)度用 3 英寸角撐固定在一起。然后，風(fēng)扇隔間連接到這些加固的檢修室支撐松木件，方法是滑動(dòng)在木制風(fēng)扇隔間件上方突出 6-10 英寸的金屬板部分，并使用 3/4- 將隔間暴露的金屬板固定到檢修室中英寸鋼木螺釘。2 英尺見(jiàn)方的檢修門(mén)由 3/4 英寸的刨花板制成，通過(guò)一對(duì) 4 英寸長(zhǎng)的門(mén)鉸鏈固定在風(fēng)扇隔間上，可實(shí)現(xiàn)寬幅擺動(dòng)。檢修門(mén)使用安全搭扣和 U 形螺栓固定關(guān)閉。使用孔眼 L 型鉤將門(mén)固定打開(kāi)。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱硬件組件部分中標(biāo)有“閣樓風(fēng)扇隔間硬件”的參考項(xiàng)目，以及下面 OLED 顯示屏幕部分之后的前兩張照片。

ESSENTIAL PROJECT CIRCUIT COMPONENTS

這些是編程電路的組件：

1) 粒子氬微控制器

這是控制下面列出的構(gòu)成項(xiàng)目電路的所有連接設(shè)備的處理單元。32 位主處理器以 64 MHz 運(yùn)行，提供 WI-FI、藍(lán)牙和蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接。擁有自己的操作系統(tǒng)，在全球范圍內(nèi)使用，并允許簡(jiǎn)單的原型到生產(chǎn)源代碼選項(xiàng)。還具有用于與其他設(shè)備通信的擴(kuò)展引腳配置，包括多達(dá) 20 個(gè)數(shù)字引腳、6 個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳和多達(dá) 13 個(gè)模擬引腳。它采用 3.3 伏供電，具有可選的 5 伏容量（對(duì)本項(xiàng)目至關(guān)重要的功能）。

2) 黃色和紅色按鈕

按下時(shí)，這些按鈕與氬氣完成數(shù)字輸入電路，以傳達(dá)用戶(hù)選擇的操作模式，以及當(dāng)前激活和停用的時(shí)間。黃色按鈕操作手動(dòng)模式，而紅色按鈕控制自動(dòng)模式。

3）SSD 1306 OLED顯示屏（Adafruit）

該接口設(shè)備配有自己的可編程子程序庫(kù)，可將所有重要信息傳達(dá)給用戶(hù)。它具有用于選擇操作模式（手動(dòng)或自動(dòng)）的菜單驅(qū)動(dòng)屏幕、溫度和濕度的當(dāng)前 BME 傳感器讀數(shù)（及其自動(dòng)觸發(fā)風(fēng)扇操作的編程閾值）以及操作期間的錯(cuò)誤按鈕按下消息。該顯示屏大約為 3/4"x1"，使用 I2C 串行通信協(xié)議（受 BME 傳感器的從屬）。在這個(gè)項(xiàng)目中，顯示器以縱向模式編程，最多 16 行，每行 10 個(gè)字符，總共 160 個(gè)可顯示字符。

4) BME 280 傳感器（Adafruit）

這個(gè)微型設(shè)備（約 1/2" 方形）還具有完整的可編程程序庫(kù)，具有溫度（攝氏度）、濕度和氣壓的傳感能力。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，它的 I2C 串行通信數(shù)據(jù)和時(shí)鐘引腳直接從動(dòng)來(lái)自 Argon 相應(yīng)的 SDA（數(shù)據(jù)）和 SCL（時(shí)鐘）引腳。它具有快速、可靠的傳感能力。

5）繼電器開(kāi)關(guān)（單）

此開(kāi)關(guān)用于從微控制器安全地控制電氣設(shè)備，例如需要更高電流或更高電壓的閣樓風(fēng)扇。該開(kāi)關(guān)包含一個(gè)電磁控制線(xiàn)圈，與由氬氣上的數(shù)字引腳供電的開(kāi)關(guān)接觸，該開(kāi)關(guān)從氬氣上關(guān)閉電路。

6）PNP晶體管2N3906

這種雙極結(jié)型晶體管由夾在兩個(gè) P 型半導(dǎo)體材料（具有多余的帶正電粒子）之間的單個(gè) N 型半導(dǎo)體材料（具有多余的帶負(fù)電荷的載流子電子）組成，引線(xiàn)（腿）連接到每個(gè)部分。中間引線(xiàn)是基極，外引線(xiàn)稱(chēng)為集電極和發(fā)射極。該晶體管有兩個(gè) PN 結(jié)：基極 - 集電極和基極 - 發(fā)射極。晶體管通常用作集成電路的開(kāi)關(guān)，但該項(xiàng)目電路將其用作電流放大器，為繼電器開(kāi)關(guān)提供電流。

HOW THE PROJECT CIRCUIT WORKS

激活閣樓風(fēng)扇在很大程度上取決于輸入電路內(nèi)通過(guò)晶體管和輸出電路產(chǎn)生的電流并流向繼電器開(kāi)關(guān)。電路的基極-發(fā)射極結(jié)對(duì)于產(chǎn)生電流至關(guān)重要。在這個(gè)項(xiàng)目電路中，手動(dòng)按鈕按下或自動(dòng)激活從數(shù)字引腳 (D7) 發(fā)送輸出電流。該電流被較小量的電壓（測(cè)量為略低于 3V）沿其電路推向晶體管的基極引線(xiàn)，此時(shí)此非常小的電流與由 Argon 的 VUSB 引腳（測(cè)量為 5V）推動(dòng)的更高電流結(jié)合在一起晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)，到發(fā)射極引線(xiàn)，最后到繼電器開(kāi)關(guān)處的 IN 連接器。

從那里，電路與為閣樓風(fēng)扇提供空調(diào)電源的爐柜延長(zhǎng)線(xiàn)連接起來(lái)。繼電器開(kāi)關(guān)從繼電器開(kāi)關(guān)的另一側(cè)連接到延長(zhǎng)線(xiàn)的熱（黑色）線(xiàn)，連接到 COM（公共接地）和 NO（常開(kāi)）連接器。當(dāng)氬氣電路打開(kāi)時(shí)，電流從繼電器開(kāi)關(guān)通過(guò)這些連接器流向熱線(xiàn)的兩個(gè)拼接端，沿著這條線(xiàn)流向風(fēng)扇電機(jī)，然后通過(guò)電源線(xiàn)的白色（返回）線(xiàn)返回到插座，以完全完成電路并為風(fēng)扇供電。然后發(fā)生逆轉(zhuǎn)：電流通過(guò)白線(xiàn)流入風(fēng)扇，然后通過(guò)黑線(xiàn)（通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)連接）流出，同時(shí)返回出口。該空調(diào)循環(huán)每秒重復(fù) 60 次。

該項(xiàng)目的電路在 ACTIVE 模式下運(yùn)行，其中晶體管用于放大基極 - 發(fā)射極結(jié)處的電流通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)。當(dāng)基極-發(fā)射極結(jié)處的電壓達(dá)到 0.7V（測(cè)量為 0.749V）并且只有非常小的基極電流與發(fā)射極電流相結(jié)合（在基極-發(fā)射極結(jié)處測(cè)量為 180 mV）時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)模式。發(fā)射極與基極電流之間的關(guān)系稱(chēng)為直流電流增益。典型比率可以在 50-200 之間變化，其中項(xiàng)目電路的計(jì)算電流為 138 mA。

BASIC BUTTON OPERATION

主要的編程重點(diǎn)是簡(jiǎn)單、一致的操作，其中手動(dòng)和自動(dòng)兩種主要模式的工作方式相同。手動(dòng)模式只是意味著按下黃色按鈕立即打開(kāi)風(fēng)扇；再次按下相同的按鈕會(huì)關(guān)閉風(fēng)扇。自動(dòng)模式意味著按下紅色按鈕可立即激活溫度和濕度的連續(xù)閾值水平檢查。在傳感器檢測(cè)到溫度或濕度讀數(shù)處于/高于閾值的任何時(shí)候，風(fēng)扇都會(huì)打開(kāi)。在讀數(shù)低于兩個(gè)閾值的任何時(shí)候，風(fēng)扇都會(huì)關(guān)閉。再次按下紅色按鈕會(huì)立即停用閾值檢查。目前在驅(qū)動(dòng)程序中設(shè)置了閾值檢查（高級(jí)版本將允許通過(guò)按下按鈕來(lái)調(diào)整閾值，就像在恒溫器上一樣）。

OLED DISPLAY SCREENS

共有三個(gè)獨(dú)立的 OLED 顯示屏，并根據(jù)用戶(hù)按鈕的按下進(jìn)行了編程激活。一對(duì)黃色按鈕按下（用于打開(kāi)和關(guān)閉風(fēng)扇）顯示相同的“手動(dòng)”O(jiān)LED 屏幕。按下一對(duì)紅色按鈕顯示“自動(dòng)”O(jiān)LED 屏幕。任一模式屏幕都允許簡(jiǎn)單導(dǎo)航到備用模式。但是，第二次按下與第一次按下按鈕相反的按鈕會(huì)顯示錯(cuò)誤按下 OLED 屏幕。

各操作模式畫(huà)面的布局說(shuō)明如下：

一）MANUAL模式OLED屏

驅(qū)動(dòng)程序啟動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)此屏幕。從上到下，它由三個(gè)主要組件組成：

• 操作模式ID線(xiàn)，
• 模式導(dǎo)航標(biāo)題行，
• 模式導(dǎo)航選項(xiàng)選擇行（首先出現(xiàn)手動(dòng)模式選擇）。

以下是三個(gè)組件中每一行的詳細(xì)分類(lèi)：

1) 標(biāo)題屏幕 ID 行，顯示為：

“ * 手動(dòng)的 * ”

2) 按鈕顏色（左對(duì)齊）和操作模式標(biāo)題標(biāo)簽（右對(duì)齊）：

" <按鈕>

模式 ”

這種布局風(fēng)格采用通常在單行上相鄰放置的標(biāo)題在兩行上交錯(cuò)放置，以補(bǔ)償 OLED 顯示器的空間限制。按鈕顏色標(biāo)題由尖括號(hào) <> 分隔，在視覺(jué)上將其與操作模式標(biāo)題標(biāo)簽區(qū)分開(kāi)來(lái)。

3) 與 MANUAL 模式關(guān)聯(lián)的按鈕顏色名稱(chēng)和操作模式開(kāi)關(guān)名稱(chēng)：

" <黃色>

離開(kāi)

手動(dòng)的 ”

此布局繼承了交錯(cuò)標(biāo)題行的多個(gè)功能，包括對(duì)齊的標(biāo)簽和在其關(guān)聯(lián)標(biāo)題下對(duì)齊的標(biāo)簽、按鈕顏色名稱(chēng)的尖括號(hào)，以及在單獨(dú)的行上右對(duì)齊的兩個(gè)開(kāi)關(guān)名稱(chēng)以清晰關(guān)聯(lián)。有效選擇是“關(guān)閉”或“手動(dòng)”，同時(shí)在按下按鈕時(shí)突出顯示活動(dòng)選擇“手動(dòng)”。

4) AUTO 模式相關(guān)的按鈕顏色名稱(chēng)和操作模式開(kāi)關(guān)名稱(chēng)：

" <紅色> 自動(dòng) "

此處的布局功能也繼承了標(biāo)題行的功能。這些也是有效的選擇，其中一個(gè)可以通過(guò)按下紅色按鈕來(lái)激活。

II) AUTOMATIC 模式 OLED 屏幕

此模式使用整個(gè) 16 行來(lái)顯示與模式相關(guān)的信息。從上到下，它由五個(gè)主要部分組成：

• 操作模式ID線(xiàn)，
• 模式導(dǎo)航標(biāo)題行，
• 模式導(dǎo)航選項(xiàng)選擇行（首先出現(xiàn)自動(dòng)模式選擇）
• BME 溫度和濕度傳感器數(shù)據(jù)：兩個(gè)閾值設(shè)置的單獨(dú)行，然后是兩個(gè)傳感器讀數(shù)
• 與打開(kāi)閣樓檢修門(mén)和房窗以進(jìn)行適當(dāng)空氣流通的準(zhǔn)備相關(guān)的提醒說(shuō)明

1) 標(biāo)題屏幕 ID 行，顯示為：

“ * 汽車(chē) * ”

2) 按鈕顏色（左對(duì)齊）和操作模式標(biāo)題標(biāo)簽（右對(duì)齊）：

" <按鈕>

模式 ”

3) AUTO 模式相關(guān)的按鈕顏色名稱(chēng)和相對(duì)的操作模式開(kāi)關(guān)：

“<紅色>關(guān)”

按下按鈕時(shí)激活的、突出顯示的選擇是 。

4) 與 MANUAL 模式關(guān)聯(lián)的按鈕顏色名稱(chēng)和操作模式開(kāi)關(guān)名稱(chēng)：

" <黃色> "

5) 兩行標(biāo)題標(biāo)簽顯示編程的溫度和濕度設(shè)置，第三行顯示它們的值：

“溫度哼”

“設(shè)置”

“99 99”

6) 一行是摘要標(biāo)題標(biāo)簽，用于顯示溫度和濕度設(shè)置的傳感器讀數(shù)，然后是第二行顯示實(shí)際讀數(shù)：

“ 傳感器 ”

“99 99”

7) 用于提請(qǐng)注意和顯示必要的準(zhǔn)備相關(guān)職責(zé)的提醒說(shuō)明的四行：

“！?。。。。　?/font>

“ 敞開(kāi) ”

《閣樓門(mén)》

" & 視窗 "

這些必要的準(zhǔn)備步驟在自動(dòng)模式下可能會(huì)被忽略，因?yàn)轱L(fēng)扇可能不會(huì)立即啟動(dòng)（并作為最終提醒）。

III) ERROR 按下OLED屏幕

當(dāng)兩次連續(xù)按下的按鈕顏色不匹配時(shí)，會(huì)出現(xiàn)此屏幕；實(shí)際上，用戶(hù)在將初始操作模式切換為 ON 之后并沒(méi)有正確地將其切換為 OFF。根據(jù)按下順序，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)單獨(dú)的錯(cuò)誤屏幕之一：

1) 如果第一次按下黃色按鈕 2) 如果第一次按下紅色按鈕

啟動(dòng)手動(dòng)模式，然后啟動(dòng)自動(dòng)模式，然后啟動(dòng)

按下紅色按鈕（自動(dòng)模式），按下黃色按鈕（手動(dòng)

屏幕出現(xiàn)：模式），此屏幕出現(xiàn)：

“按”“按”

“黃色”“紅色”

" 按鈕 " " 按鈕 "

“到”“到”

“返回”“返回”

“到”“到”

“手動(dòng)”“自動(dòng)”

“模式”“模式”

在任何一種情況下，按照說(shuō)明將用戶(hù)返回到先前的操作模式和切換位置。

FAN COMPARTMENT:

1) 風(fēng)扇艙關(guān)閉

?

2) 背面：風(fēng)扇隔間打開(kāi)

?

OLED SCREEN DISPLAYS:

3) OLED 顯示：自動(dòng)模式開(kāi)啟

?

4) OLED顯示：手動(dòng)模式開(kāi)啟

?

5) OLED 顯示屏：按錯(cuò)按鈕

?

?