采用Toit和ESP32打造的温控风扇

描述

背景

夏天到了！夏天来了……特别是在我的卧室里。问题是，在阳光明媚的一天后该睡觉的时候，我卧室的温度在 30°C 以上，但当我早上醒来时，却是冰冷的。解决方法：温控风扇！这个想法是有一个风扇，可以在晚上最大限度地提高空气流通，并随着温度的下降逐渐降低速度。此外，最好有一个显示当前温度和温度历史的显示器。

托伊特

与其浪费宝贵的时间设置外围设备和通信，我们将在这个上选择 Toit。这为构建增加了独特的响应能力。借助 Toit 平台，开发人员可以将 ESP32 视为普通计算机，使用系统内置的 OTA 功能并行安装多个应用程序。由于 Toit 使用高级语言，因此可以轻松测试功能和应用程序，而 Toit 平台可确保设备无论如何都能正常运行。

开始使用 Toit

首先，您需要获得一个 Toit 帐户并使用 Toit 配置您的 ESP32：在toit.io上单击“立即开始”获得一个免费的 Toit 帐户。

 

登录后，转到文档并按照快速入门指南在您的计算机上安装 Toit

请注意，您可以使用 Web 用户界面轻松配置 ESP32

注意：配置 ESP32 后，它会上线并且不需要连接到您的计算机，除非您想通过 USB 为其供电。所有通信都通过 Toit 云进行。

现在你已经准备好连接一些硬件了！

连接硬件

在下面，您将看到所有连接的 Fritzing 电路。请注意，L298H 板上的 5VEN 跳线应闭合。这意味着该板将由 6V 电池组供电。另外，在直流电机的端子之间加一个 0.1 uF 的电容。这减少了由电机引起的电噪声。

 

使用了以下 ESP32 GPIO 引脚：

• GPIO 16 - L298H 电机驱动板上的 IN1 引脚
• GPIO 17 - L298H 电机驱动板上的 IN2 引脚
• GPIO 19 - L298H 电机驱动板上的 ENA（启用）引脚
• GPIO 21 - BME280 传感器板和 OLED 显示屏上的 SDA
• GPIO 22 - BME280 传感器板和 OLED 显示屏上的 SCL

L298H 上的 IN1（输入 1）和 IN2（输入 2）控制电机旋转方向如下：

 

ENA（启用）启动和停止电机。如果将 PWM 信号应用于此输入，则电机以相应的速度旋转。请注意，如果 PWM 设置得非常低，电机将不会启动，并且您可能会听到它发出滴答声，因为输入电机的功率不足以使其旋转。对于此设置，PWM > 0.16 足以启动发动机。

BME280 传感器和 ESP32 通过 I2C 进行通信，由于 Toit 为该传感器提供了驱动程序，因此使用它非常简单：只需将其连接到相应的 GPIO 即可。OLED 显示屏也是如此：只需将 SDA 和 CLK 连接到相应的 GPIO，就可以了。但是，市面上有大量基于 SSD1306 的 OLED 显示器，它们可能有不同的功率要求。此构建中使用的电路板需要 5V 至 Vin。3.3V 是不够的。在此处阅读更多信息：https ://learn.adafruit.com/monochrome-oled-breakouts/power-requirements

托特守则

首先，我们需要安装 OLED 显示屏和 BME280 传感器所需的软件包。在命令提示符下，在 Toit 代码所在的文件夹中，运行以下命令：

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

这个项目的实际代码相对简单。整个代码可在GitHub 上获得。以下摘录用于说明具体功能。

BME280 传感器和 OLED 显示器共享相同的 I2C 总线，分别使用两个不同的地址：0x77 和 0x3d。请注意，您的硬件可能使用不同的地址，如果是这样，则必须相应地更改代码。

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

用于风扇速度控制的引脚 (GPIO 19) 必须设置为 PWM：

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

此外，控制风扇方向的引脚（GPIO 16 和 17）应设置为输出引脚：

//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

为了实现可变风扇速度，我们将合适的温度区间（例如 25°C 到 30°C）映射到 PWM 占空比区间 [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，为了获得一个漂亮的温度历史直方图，我们将合适的温度区间 [20...35] 映射到某个直方图高度，然后将温度读数添加到直方图：

//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 上安装应用程序，您只需部署 yaml 文件：

$ toit device -d nameofmydevice deploy tempfan.yaml

Yaml 文件

Toit 使用 .yaml 文件来安排何时应在 ESP32 上执行 Toit 代码。在这个项目中，当我们安装它时，应用程序应该会立即连续运行，如果 ESP32 重启也是如此。我们将应用程序命名为“ Fan Control ”并指向包含 Toit 代码的文件：

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

要访问整个代码，请访问GitHub 。