Micropython開發板DIY智能溫控小風扇的方法是什么

# Micropython開發板DIY智能溫控小風扇的方法

## 一、項目概述

在物聯網和智能家居的背景下，利用Micropython開發板制作一個能根據環境溫度自動調節轉速的智能溫控小風扇，既有趣又實用。本項目適合初學者學習傳感器數據采集、PWM控制和自動化邏輯的實現。

## 二、所需材料清單

| 組件名稱          | 數量 | 備注                          |
|-------------------|------|-------------------------------|
| Micropython開發板 | 1    | ESP32/ESP8266等支持Micropython的板卡 |
| 溫度傳感器        | 1    | DS18B20或DHT11                |
| 直流電機風扇      | 1    | 5V供電                        |
| 三極管/電機驅動   | 1    | 如L9110S模塊                  |
| 電阻              | 若干 | 根據傳感器需求配置            |
| 面包板及杜邦線    | 1套  | 用于原型搭建                  |
| USB數據線         | 1    | 供電及程序下載                |

## 三、硬件連接方法

### 1. 溫度傳感器連接（以DS18B20為例）

DS18B20引腳說明： - 紅線：VCC（3.3V） - 黃線：DATA → GPIO12 - 黑線：GND

需在DATA腳與VCC間加4.7KΩ上拉電阻

### 2. 風扇驅動電路

L9110S模塊連接： - VCC → 5V - GND → GND - INA → GPIO14（PWM控制引腳） - INB → GND（單方向控制）

## 四、Micropython代碼實現

### 1. 初始化設置
```python
from machine import Pin, PWM
import onewire, ds18b20, time

# 初始化DS18B20
ow = onewire.OneWire(Pin(12))
ds = ds18b20.DS18B20(ow)
roms = ds.scan()

# 初始化PWM
fan_pwm = PWM(Pin(14), freq=1000, duty=0)

2. 溫度讀取函數

def read_temp():
    ds.convert_temp()
    time.sleep_ms(750)
    return ds.read_temp(roms[0])

3. 溫控邏輯實現

# 溫度-轉速映射表（示例）
temp_ranges = {
    (0, 25): 0,     # 低于25℃不轉動
    (25, 28): 512,  # 25-28℃ 50%轉速
    (28, 32): 768,  # 28-32℃ 75%轉速
    (32, 100): 1023 # >32℃ 全速運轉
}

def control_fan(temp):
    for range_, duty in temp_ranges.items():
        if range_[0] <= temp < range_[1]:
            fan_pwm.duty(duty)
            break

4. 主循環

while True:
    current_temp = read_temp()
    print("當前溫度: {:.1f}°C".format(current_temp))
    control_fan(current_temp)
    time.sleep(5)  # 每5秒檢測一次

五、進階優化方案

1. 增加溫度校準功能

CALIBRATION = -1.5  # 校準值

def read_calibrated_temp():
    return read_temp() + CALIBRATION

2. 添加手動控制模式

from machine import ADC

pot = ADC(Pin(34))  # 接電位器
pot.atten(ADC.ATTN_11DB)

def manual_mode():
    while True:
        speed = pot.read() // 4  # 10bit轉8bit
        fan_pwm.duty(speed)

3. 增加OLED顯示

from ssd1306 import SSD1306_I2C

i2c = I2C(scl=Pin(22), sda=Pin(21))
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

def display_temp(temp):
    oled.fill(0)
    oled.text("Temp: {:.1f}C".format(temp), 0, 0)
    oled.show()

六、常見問題解決

1. 傳感器讀數不穩定
   • 檢查電源是否穩定
   • 增加軟件濾波（如移動平均法）
   ”`python temp_history = []

def smooth_temp(temp): temp_history.append(temp) if len(temp_history) > 5: temp_history.pop(0) return sum(temp_history)/len(temp_history)

2. **風扇不轉動**
   - 檢查PWM頻率是否合適（建議500-2000Hz）
   - 測量電機驅動模塊輸出端電壓

3. **Micropython內存不足**
   - 使用`gc.collect()`定期回收內存
   - 優化代碼結構減少變量使用

## 七、項目擴展思路

1. **增加網絡功能**
   - 通過MQTT上報溫度數據
   - 添加Web控制界面

2. **多風扇協同控制**
   - 使用多個PWM通道
   - 實現區域溫差控制

3. **能耗優化**
   - 加入光敏傳感器實現夜間自動關閉
   - 設置溫度遲滯范圍防止頻繁啟停

## 結語

通過本項目，我們不僅實現了一個實用的溫控風扇，更掌握了Micropython開發的基本流程。建議嘗試將系統封裝為3D打印外殼，最終成品既可作為桌面實用工具，也是展示創客能力的優秀作品。

> 注意事項：操作電子元件時注意防靜電，大功率電機建議外接電源，避免開發板過載。

該文檔采用標準Markdown格式，包含： 1. 分級標題結構 2. 硬件清單表格 3. 多段代碼塊（標注語言類型） 4. 有序/無序列表 5. 注意事項提示框 6. 關鍵引腳說明圖表 實際字數約1500字，可根據需要調整代碼示例的詳細程度。