3.3.1 Smart Temperaturgeregelter Lüfter

3.3.1.1 Übersicht

Wenn die Raumtemperatur den voreingestellten Standardwert überschreitet, schaltet sich der intelligente Lüfter ein, um den Raum auf eine angenehme Temperatur abzukühlen. Darüber hinaus zeigt das OLED-Display die aktuelle Raumtemperatur und den Betriebszustand des Lüfters in Echtzeit an und liefert dem Benutzer ein anschauliches Feedback zur Temperaturregelung.

3.3.1.2 Komponentenwissen

Microbit Temperatursensor

Die micro:bit Hauptplatine ist eigentlich nicht mit einem dedizierten Temperatursensor ausgestattet, sondern verwendet den nRF52833-Chip zur Temperaturerfassung. Daher liegt der ermittelte Wert deutlich näher an der Temperatur des Prozessors und kann von der Umgebungstemperatur abweichen.

Sein Messbereich liegt bei -40 ~ 105℃.

OLED-Display

Die OLED-Technologie bietet deutliche Vorteile wie reichhaltige Farbdarstellung, hohen Kontrast und weite Betrachtungswinkel und liefert klare und lebendige Bilder, insbesondere bei Schwarz.

Jeder Pixel des OLED-Displays emittiert eigenes Licht und benötigt daher keine Hintergrundbeleuchtung, wodurch der Stromverbrauch relativ gering ist. Mit seiner kleinen Größe (0,96 Zoll), hohen Auflösung (128×64 Pixel) und niedrigem Stromverbrauch ist es sehr gut für Wearable-Geräte geeignet.

⚠️ Hinweis: In diesem Projekt wird das OLED-Modul am SDA-Anschluss mit Pin P20 und am SCL-Anschluss mit Pin P19 verbunden.

Parameter:

• Betriebsspannung: DC 3.3V-5V

• Betriebsstrom: 30mA

• Schnittstelle: Stiftleiste, Raster 2.54mm

• Kommunikationsmodus: I2C-Kommunikation

• Interner Treiberchip: SSD1306

• Auflösung: 128×64

• Betrachtungswinkel: größer als 150°

130-Motor

Auf dem 130-Motormodul befindet sich ein Gleichstrommotor, der auf elektromagnetischer Induktion und Lorentzkraft basiert. Er besteht hauptsächlich aus einem Stator, einem Rotor (Anker) und einem Kommutator. Der Stator erzeugt ein festes Magnetfeld, während der Rotor aus Wicklungen besteht, die bei Stromzufuhr ein Magnetfeld erzeugen. Wenn Strom über die Bürsten und den Kommutator in die Rotorwicklungen fließt, wechselwirken die Magnetfelder von Rotor und Stator und erzeugen eine Lorentzkraft, die den Rotor in Rotation versetzt. Während der Rotation schaltet der Kommutator die Stromrichtung um, sodass der Rotor kontinuierlich in derselben Richtung eine Kraft erfährt und die Rotation beibehält. Durch elektromagnetische Induktion und Lorentzkraft wandelt der Gleichstrommotor elektrische Energie in mechanische um.

Aufgrund seiner hervorragenden Drehzahlregelbarkeit und seines großen Anlaufmoments werden Gleichstrommotoren häufig in Elektrowerkzeugen, Fahrzeugen und Haushaltsgeräten eingesetzt.

Der 130-Motor kann über PWM geregelt werden. Im Einsatz müssen zwei Pins zur Steuerung verbunden werden. Er eignet sich für Anwendungsszenarien, in denen die Lüfterdrehzahl angepasst werden muss, wie z. B. PC-Kühlung und industrielle Produktion. Er ist klein, leicht und einfach zu montieren, wodurch er sehr praktisch ist.

Schaltplan:

Der HR1124S-Chip unterstützt das Ansteuern des Motors. Der Motor benötigt jedoch einen großen Strom und kann nicht von einem Transistor, geschweige denn direkt von einem IO-Port, betrieben werden. Sobald an die beiden Motoranschlüsse Spannung angelegt wird, kann er rotieren. Die Drehrichtung des Motors ändert sich mit der Polarität der Spannung. Innerhalb des Nennspannungsbereichs gilt: Je höher die Spannung, desto schneller die Drehzahl; je niedriger die Spannung, desto langsamer die Drehzahl oder in einigen Fällen bleibt der Motor stehen.

Es gibt zwei Steuerungsmodi: über High- und Low-Pegel (Drehen und Stoppen) und über PWM (Drehzahlsteuerung).

Parameter:

• Arbeitsspannung: DC 5V

• Betriebsstrom: (Max)400mA@5V

• Maximale Leistung: 2W

• Drehzahl: (16000+10%) U/min@5V

3.3.1.3 Benötigte Komponenten

micro:bit V2 Hauptplatine ×1	micro:bit Shield ×1	OLED-Display ×1
130-Motor ×1	Micro-USB-Kabel ×1	4-Pin-Leitung ×2
Lüfter ×1	Batteriehalter ×1	AA-Batterien (selbst bereitzustellen) ×6

3.3.1.4 Anschlussdiagramm

⚠️ Achten Sie beim Verdrahten auf die Drahtfarbe.

130 motor	wire color	micro:bit shield pin	micro:bit board pin
G	black	G	G
V	red	V2	V
IN+	blue	2	P2
IN-	green	16	P16

OLED display	wire color	micro:bit shield pin	micro:bit board pin
GND	black	G	G
VCC	red	V2	V
SDA	blue	20	P20
SCL	green	19	P19

3.3.1.5 Programmablauf

3.3.1.6 Testcode

⚠️ Beachten Sie, dass der Schwellenwert 28 in der if()-Bedingung je nach tatsächlicher Situation angepasst werden kann.

Vollständiger Code:

⚠️ Hinweis: Der Code verwendet ‘C’ anstelle von ‘℃’, da ‘℃’ auf dem OLED bei der Anzeige fehlerhaft dargestellt wird.

Kurze Erklärung:

① Initialisiert die OLED-Pixel, löscht das OLED, und die Micro:bit 5×5 LED-Matrix zeigt .

② Das OLED zeigt den Temperaturwert in einer Zeile an.

③ Fügt eine neue Zeile ein.

④ Verzweigungsanweisung: if()…else…

Wenn die vom Sensor gemessene Temperatur größer oder gleich 28℃ ist, zeigt das OLED “Lüfter an” an und der Lüfter dreht sich. Andernfalls zeigt das OLED “Lüfter aus” an und der Lüfter ist ausgeschaltet.

⑤ Verzögerung 1000ms (1s).

3.3.1.7 Testergebnis

Nach dem Anschluss und dem Einschalten über das Micro-USB-Kabel die externe Stromversorgung (6 AA-Batterien) anschließen, um eine ausreichende Stromversorgung sicherzustellen.

Für die Windows 10 App einfach auf Download klicken. Im Browser die “.hex”-Datei an das micro:bit-Board senden.

Nach dem Hochladen des Testcodes auf das micro:bit-Board zeigt die Onboard-5×5-LED-Matrix und das OLED-Display gibt Temperatur und Lüfterzustand in Echtzeit wieder.

Wenn die Temperatur über 28℃ liegt, dreht sich der Lüfter. Andernfalls arbeitet der Lüfter nicht.

⚠️ Hinweis: Die Bausteine im Experiment sind nicht in diesem Kit enthalten.

(Tipp: Wenn kein Ergebnis angezeigt wird, drücken Sie bitte die Reset-Taste des micro:bit-Boards.)