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Arduino Tutorial 3.2 - Temperaturgesteuerter Lüfter mit 10kO NTC

by Scynd 2014

In diesem Szenario geht es darum, die Lüftergeschwindigkeit über die Temperatur zu steuern.
Bei steigender Temperatur, soll auch die Lüftergeschwindigkeit steigen, bei sinkender Temperatur fallen.

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// Konstanten
const int FanPin = 9; // Pin für den Lüfter
const int TachoPin = 2; // Pin des Tachosignals des Lüfters
const int NTC = A0; // Pin für den 10kO NTC Wiederstand
const int NTCNominal = 10000; // Wiederstand des NTC bei Nominaltemperatur
const int TempNominal = 25; // Temperatur bei der der NTC den angegebenen Wiederstand hat
const int BCoefficient = 3977; // Beta Coefficient(B25 aus Datenblatt des NTC)
const int SerienWiederstand = 10000; // Wert des Wiederstands der mit dem NTC in Serie geschalten ist

// Variablen
int FanSpeed = 0; // Variable für die Lüftergeschwindigkeit
int FanMin = 60; // Kleinster PWM Wert für den Lüfter befor er abschält
int FanOut = 1; // Variable zum pürfen ob der Lüfter aus war
int TMin = 20; // Untere Grenze des Temperaturbereichs
int TMax = 60; // Obere Grenze des Temperaturbereichs
int AbfrageZahl = 5; // Je mehr abfragen, desto stabiler isr das Ergebnis, dauert aber länger
int Abfrage[5]; // Array Variable für das Mitteln der Temperatur http://arduino.cc/de/pmwiki.php?n=Reference/Array
float Durchschnitt = 0; // Variable für das Mitteln der Temperatur
float Temp; // Variable für die Berechnung der temperatur nach Steinhart
int AbfrZeit = 2000; // Zeitabstand für die Abfragen des Tachosignals
long TachoMillis = AbfrZeit; // Zeitabstand für Pulse Stretching Funktion
float RPS = 0; // Variable mit Kommastelle für die Berechnung der Umdrehungen pro Sekunde
int RPM = 0; // Variable für die gemittelte Drehzahl
float UmdrZeit = 0; // Variable mit Kommastelle für die Zeit pro Umdrehung des Lüfters
float FlankenZeit =0; // Variable mit Kommastelle für die Zeit pro Puls des Lüfters



void setup() {

TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000 | 0x01; // Setzt Timer1 (Pin 9 und 10) auf 31300Hz
Serial.begin(9600); // Setzt die Baudrate für die Ausgabe am Serial Monitor auf 9600
pinMode(FanPin, OUTPUT); // Setzt den Pin des Lüfters als Ausgang
pinMode(NTC, INPUT); // Setzt den Pin des NTC Wiederstands als Eingang
pinMode(TachoPin, INPUT); //Setzt den Tacho Pin als Eingang
}


void loop() {

Temperaturberechnung(); // Startet die Temperaturerfassungsroutine

// Lüftergeschwindigkeit über den Temperaturbereich einstellen
// TMin->0% PWM | TMax->100% PWM
FanSpeed = map(Temp, TMin, TMax, 0, 255);

// Wenn der PWM Wert unter den van FanMin fällt, schält der Lüfter ab
if (FanSpeed < FanMin) {
FanSpeed = 0;
FanOut = 1;
}

// Hysterese
if (FanOut == 1) {
FanSpeed = 0;
}

if(Temp >= 32) {
if(FanOut == 1) {
FanOut = 0;
analogWrite(FanPin, 255);
}
}

// PWM Wert auf 255 begerenzen
if (FanSpeed > 255) {
FanSpeed = 255;
}

analogWrite(FanPin, FanSpeed); // Den Lüfter mit dem PWM Wert ansteuern

// Alle 2000ms pulse_stretch starten um die Drehzal auszulesen
if((millis() - TachoMillis) >= AbfrZeit) {
pulse_stretch();
}
}



void Temperaturberechnung() {

// Nimmt N Abfragen in einer Reihe, mit einem kurzen delay
for (int i=0; i < AbfrageZahl; i++) {
Abfrage = analogRead(NTC);
delay(10);
}

// Mittelt alle Abfragen
Durchschnitt = 0;
for (int i=0; i < AbfrageZahl; i++) {
Durchschnitt += Abfrage;
}
Durchschnitt /= AbfrageZahl;

// Umwandlung des Wertes in Wiederstand
Durchschnitt = 1023 / Durchschnitt - 1;
Durchschnitt = SerienWiederstand / Durchschnitt;

// Umrechnung aller Ergebnisse in die Temperatur mittels einer Steinhard Berechnung
Temp = Durchschnitt / NTCNominal; // (R/Ro)
Temp = log(Temp); // ln(R/Ro)
Temp /= BCoefficient; // 1/B * ln(R/Ro)
Temp += 1.0 / (TempNominal + 273.15); // + (1/To)
Temp = 1.0 / Temp; // Invertieren
Temp -= 273.15; // Umwandeln in °C

// Ausgabe an den Seriellen Monitor
Serial.print("Temperatur ");
Serial.print(Temp);
Serial.println(" *C");

delay(500);
}



void pulse_stretch() {

if (FanOut == 0) {
analogWrite(FanPin, 255); // Den Lüfter konstant mit Strom versorgen damit das Tachosignal funktioniert
FlankenZeit = pulseIn(TachoPin, HIGH); // Abfrage der Zeit pro Puls in Mikrosekunden
analogWrite(FanPin, FanSpeed); // Setzt die Lüftergeschwindigkeit zurück
UmdrZeit = ((FlankenZeit * 4)/1000); // Berechnung der Zeit pro Umdrehung in Millisekunden
RPS = (1000/UmdrZeit); // Umrechnung auf Umdrehungen pro Sekunde
RPM = (RPS*60); // Umrechnung auf Umdrehungen pro Minute

Serial.println(RPM); // Ausgabe der Drehzahl im Seriellen Monitor
}
else {
Serial.println("0"); // Ausgabe von 0 RPM
}

TachoMillis = millis(); // Die TachoMillis werden aktualisiert um die nächsten 2000ms zählen zu können
}