采用Toit和ESP32打造的溫控風扇

描述

背景

夏天到了！夏天來了……特別是在我的臥室里。問題是，在陽光明媚的一天后該睡覺的時候，我臥室的溫度在 30°C 以上，但當我早上醒來時，卻是冰冷的。解決方法：溫控風扇！這個想法是有一個風扇，可以在晚上最大限度地提高空氣流通，并隨著溫度的下降逐漸降低速度。此外，最好有一個顯示當前溫度和溫度歷史的顯示器。

托伊特

與其浪費寶貴的時間設置外圍設備和通信，我們將在這個上選擇 Toit。這為構建增加了獨特的響應能力。借助 Toit 平臺，開發(fā)人員可以將 ESP32 視為普通計算機，使用系統(tǒng)內置的 OTA 功能并行安裝多個應用程序。由于 Toit 使用高級語言，因此可以輕松測試功能和應用程序，而 Toit 平臺可確保設備無論如何都能正常運行。

開始使用 Toit

首先，您需要獲得一個 Toit 帳戶并使用 Toit 配置您的 ESP32：在toit.io上單擊“立即開始”獲得一個免費的 Toit 帳戶。

?

登錄后，轉到文檔并按照快速入門指南在您的計算機上安裝 Toit

請注意，您可以使用 Web 用戶界面輕松配置 ESP32

注意：配置 ESP32 后，它會上線并且不需要連接到您的計算機，除非您想通過 USB 為其供電。所有通信都通過 Toit 云進行。

現(xiàn)在你已經(jīng)準備好連接一些硬件了！

連接硬件

在下面，您將看到所有連接的 Fritzing 電路。請注意，L298H 板上的 5VEN 跳線應閉合。這意味著該板將由 6V 電池組供電。另外，在直流電機的端子之間加一個 0.1 uF 的電容。這減少了由電機引起的電噪聲。

?

使用了以下 ESP32 GPIO 引腳：

• GPIO 16 - L298H 電機驅動板上的 IN1 引腳
• GPIO 17 - L298H 電機驅動板上的 IN2 引腳
• GPIO 19 - L298H 電機驅動板上的 ENA（啟用）引腳
• GPIO 21 - BME280 傳感器板和 OLED 顯示屏上的 SDA
• GPIO 22 - BME280 傳感器板和 OLED 顯示屏上的 SCL

L298H 上的 IN1（輸入 1）和 IN2（輸入 2）控制電機旋轉方向如下：

?

ENA（啟用）啟動和停止電機。如果將 PWM 信號應用于此輸入，則電機以相應的速度旋轉。請注意，如果 PWM 設置得非常低，電機將不會啟動，并且您可能會聽到它發(fā)出滴答聲，因為輸入電機的功率不足以使其旋轉。對于此設置，PWM > 0.16 足以啟動發(fā)動機。

BME280 傳感器和 ESP32 通過 I2C 進行通信，由于 Toit 為該傳感器提供了驅動程序，因此使用它非常簡單：只需將其連接到相應的 GPIO 即可。OLED 顯示屏也是如此：只需將 SDA 和 CLK 連接到相應的 GPIO，就可以了。但是，市面上有大量基于 SSD1306 的 OLED 顯示器，它們可能有不同的功率要求。此構建中使用的電路板需要 5V 至 Vin。3.3V 是不夠的。在此處閱讀更多信息：https ://learn.adafruit.com/monochrome-oled-breakouts/power-requirements

托特守則

首先，我們需要安裝 OLED 顯示屏和 BME280 傳感器所需的軟件包。在命令提示符下，在 Toit 代碼所在的文件夾中，運行以下命令：

$ toit pkg init --app
$ toit pkg install pixel_display
$ toit pkg install ssd1306

這個項目的實際代碼相對簡單。整個代碼可在GitHub 上獲得。以下摘錄用于說明具體功能。

BME280 傳感器和 OLED 顯示器共享相同的 I2C 總線，分別使用兩個不同的地址：0x77 和 0x3d。請注意，您的硬件可能使用不同的地址，如果是這樣，則必須相應地更改代碼。

scl := gpio.Pin 22
sda := gpio.Pin 21
bus := i2c.Bus
  --sda=sda
  --scl=scl

oled := SSD1306 (bus.device 0x3d)
thp_device := bus.device 0x77

用于風扇速度控制的引腳 (GPIO 19) 必須設置為 PWM：

pwm := gpio.Pwm
  --frequency=50
chan1 := pwm.start
  gpio.Pin 19

此外，控制風扇方向的引腳（GPIO 16 和 17）應設置為輸出引腳：

//set up fan direction control pins
in1 := gpio.Pin.out 16
in2 := gpio.Pin.out 17
//Set direction of fan
in1.set 0
in2.set 1

為了實現(xiàn)可變風扇速度，我們將合適的溫度區(qū)間（例如 25°C 到 30°C）映射到 PWM 占空比區(qū)間 [0.0...1.0]：

input_start := 25.0
input_end := 30.0
output_start := 0.0
output_end := 1.0

df = (temp - input_start) / (input_end - input_start) * (output_end - output_start) + output_start

此外，為了獲得一個漂亮的溫度歷史直方圖，我們將合適的溫度區(qū)間 [20...35] 映射到某個直方圖高度，然后將溫度讀數(shù)添加到直方圖：

//Mapping of temp to histogram range
histo_input_start := 20.0
histo_input_end := 35.0
histo_output_start := 5.0
histo_output_end := 50.0

histo_data = (temp - histo_input_start) / (histo_input_end - histo_input_start) * (histo_output_end - histo_output_start) + histo_output_start

要在 ESP32 上安裝應用程序，您只需部署 yaml 文件：

$ toit device -d nameofmydevice deploy tempfan.yaml

Yaml 文件

Toit 使用 .yaml 文件來安排何時應在 ESP32 上執(zhí)行 Toit 代碼。在這個項目中，當我們安裝它時，應用程序應該會立即連續(xù)運行，如果 ESP32 重啟也是如此。我們將應用程序命名為“ Fan Control ”并指向包含 Toit 代碼的文件：

name: "Fan Control"
entrypoint: tempfan.toit
triggers:
  on_install: true
  on_boot: true

要訪問整個代碼，請訪問GitHub 。

?

?