此智能風扇不僅可以使用IR紅外線來控制風扇轉速外, 還可以依據偵側到的環境溫度而自動調整風扇轉速。

1. 嵌入式動態溫度與回饋
完整解決方案
成員 : 蔡 0 義 ˴ 吳 0 瑋 ˴ 連 0 全 ˴ 余 0 縈 ˴ 謝 0 州 ˴ 曹
0 軒
2016/03/11
專題指導老師 :Joseph
105 艾鍗科技嵌入式 Linux 系統工程師人才養成班

2. Outline
1. 動機 / 研究目的
2. 系統實作方法說明
2-1. 系統架構規格
2-2. 系統操作流程圖
2-3. 硬體架構 / 電路圖
2-3-1 溫度感測系統 BME280
2-3-2 網路
2-3-3 風扇速度控制
2-3-4 紅外線遙控 ( 原理與實作 )
2-4. 軟體架構圖 / 流程圖 / 演算法
2-4-1 溫度感測系統 BME280
2-4-2 網路
2-4-3 風扇速度控制
2-4-4 紅外線遙控 ( 原理與實作 )
3. DEMO
4. 市場分析
5. 未來展望 / 結論

3. 動機 / 研究目的

4. 1. 動機與研究目的
研究動機 :
本專題之發想是鑒於近日因寒流來襲 , 溫溼度隨天氣變化大 , 而家中電器常需要手動
方式進行開關 , 無法自動調整溫溼度 . 因此想利用網路 , 以及程式來達到動態調控之方
式 .
研究目的 :
希望能夠自動控制家中之電器 , 減少使用者去遙控電器所需花費之時間。同時可以透
過偵測外在環境溫度 , 動態控制風扇轉速。

5. 系統實作方法說明

6. 2. 系統架構

7. 2-1. 系統規格
硬體規格 :
1. Raspberry Pi 2+
2. Raspberry Pi 2+ 子
板
3. 紅外線遙控器
4. 紅外線接收器
PWM 風扇 :
1. SUNON PMD1209WTVX-A
2. 供應電壓 :12V
3. 功率 :7.6W
BME280 規格 :
1. 感測器供應電
壓 :1.71~3.6V
2. 支援 SPI/I2C 介面
3. 支援溫濕度與壓力感測
3. -40~85C 溫度感測範圍

8. Raspberry Pi 2+

9. Raspberry Pi 2+ 子板

10. 系統架構

11. 系統架構

12. 2-3. 硬體架構 - 電路圖
整體硬體架構圖

13. 2-3. 硬體架構 - 電路圖
整體硬體架構圖

14. 2-3. 硬體架構 - 電路圖
SDA
SCL
3.3V
GND
BME280
I2C 通訊
BME280 與 I2C 介面

15. 2-3. 硬體架構 - 電路圖
Fan / LCM / LEDs

16. 2-3. 硬體架構 - 電路圖
紅外線遙控器 & 接收器

17. 2-4. 軟體架構 - 流程圖 / 演算法
開始
初始化
BME280
溫度感測截取
將溫度資料上傳網路
LCM
溫度顯示
PWM
隨溫度或 IR 訊號變化調變
轉速
強 中 弱
風扇
LIRC
接收 IR 訊號及 IR 解
碼
1s
IR發射訊號

18. 溫度感測系統
BME280

19. 溫度感測系統 (BME280)
溫度 / 溼度 / 壓
力
動態顯示
監控網頁
BME280
溫度 / 濕度 / 壓
力
Raspberry Pi2(Server)
抓取 BME280
溫濕度壓力資訊
( 次 /0.5s)
寫入 buffer
I2C
C 語言
讀取 buffer 資訊
( 次 /1s)
PHP
HTML
javaScript

20. 溫度感測系統 (BME280)

21. 溫度感測系統 (BME280)
每十秒更新一次
最近十秒的溫度

22. 風扇速度控制

23. 風扇速度控制 (1/3)
透過 python 爬蟲抓取溫濕度
顯示在 LCM

24. 轉速慢
轉速中
轉速快
風扇速度控制 (2/3)

25. 此專題呈現的風扇轉速會由溫度上升或降
低 , 改變風速大小 , 是因為透過 Raspberry pi
從網站上抓取溫度的數值 , 藉此數值判斷風
扇該轉速 , 應用此概念可以很容易的實現家
中電器的開關 , 運轉功率大小等等相關物聯
網的應用。
風扇速度控制 (3/3)

26. IR Remote Control
紅外線遙控

27. 紅外線控制流程圖

28. 紅外線控制 ( 演算法 )
約 1690us
約 560 us
長訊號 "___" 短訊號
" ● "

29. 進中斷 , 計算
目前的時間
Normal Operation:
計算時間差
將資料寫入 Frame
Buffers
Pre-Operation:
長久不按後的處理
Pre-Operation:
抓取時間有誤時

30. 紅外線控制 ( 實作 )
硬體準備
• 一個 IR 發射器及一個接收器 ( 使用
Raspberry pi Education Kit)

31. Key 0 Key 1 Key 2
“ ● "
“ __ "
“ ● " “ __ "
“ __ "
Leader code
CustomcodeDatacode
“ ● "
紅外線控制 ( 解碼示意圖 )

32. LIRC 接收程式流程圖
開始
等待訊號
訊號是否
結束 ?
是否有相對
應的資料 ?
初始化
儲存訊號資料
KeyCurrent [ ]
比對訊號執行指令
import RPi.GPIO as GPIO
i=0
key0 = [446, 167, 56, 9, 57, 8, ...]
key1 = [445, 165, 55, 6, 55, 6, …]
key2 = [441, 170, 53, 5, 55, 5, …]
key3 = [448, 166, 54, 5, 58, 5, …]
KeyCurrent = [444, 166, 55, 6, 57, 8, 56, 9,
… ]
KeyCurrent [ 9 ~ 68 ]=[56, 8, 166, 5, 166, 4, 166, 7, 55, 4, 169, 4, …]
key0 [ 9 ~ 68 ]=[56, 8, 166, 5, 166, 4, 58, 7, 55, 4, 169, 4, …]
KeyCurrent [ 9 ~ 68 ]=[56, 8, 166, 5, 166, 4, 166, 7, 55, 4, 169, 4, …]
key3 [ 9 ~ 68 ]=[56, 8, 167, 8, 163, 4, 164, 7, 51, 4, 168, 4, …]
key0 : Dytycircle(100) => 轉速最強
key1 : Dytycircle(100) => 轉速中
key2 : Dytycircle(100) => 轉速最弱
key3 : 跳出 IR mode 進入 AUTO mode

33. 3. DEMO(youtube)
Display

34. 未來展望 / 結論
環境已達到人體可接受的溫度時或不在使
用時 , 便可以將此電器關閉 , 達到節能的目
的 .
能將網頁與資料庫連結 .

35. Thank you !!

36. 市場分析
生命構成三要素

37. 市場分析

38. 市場分析
國內市場

39. CIS ＆介面設計
白底 + 釉藍 + 馬卡龍粉綠

40. 網頁內容

41. 網頁內容

42. 未來展望
Web 化的控制
BME 280
溫度、濕度、時間
由 PHP 讀寫＆存取 MySQL
溫度、濕度、時間
本地端儲存空間

43. 未來展望
智能化連結（如：智慧開關、循環扇）

44. 未來展望
畜牧業