使用LM35和ATTiny13控制风扇的方法

大家好，小科来为大家解答以上问题。使用LM35和ATTiny13控制风扇的方法这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

解答：

1、 适当散热是当今电子产品的基本法则。电子元件的最佳工作温度为25度(标准室温)。一些商用设备中的散热没有正确完成，会影响设备的寿命和性能。因此，嵌入自动冷却风扇的紧凑控制器板将是有用的。此外，它还可以用来保护你自己设计的电路及其功率元件，如稳压器、MOSFET、功率晶体管等。

2、 之前，我已经介绍了控制冷却风扇的电路，但我的目标是尽可能简单，不使用任何微控制器。因此，该设备是风扇的简单开/关开关，取决于定义的温度阈值。这次我决定设计一个完整的更专业的电路，用LM35温度传感器和ATTiny13微控制器控制大部分标准风扇(25KHzPWM)。

3、 我用的是SMD元器件，PCB板很紧凑。它可以控制一个或多个并联的标准3线或4线风扇，如CPU风扇。此外，继电器还可用于保护目标设备/组件免于过热。视觉/听觉警告(闪烁的LED和蜂鸣器)也会通知用户。

4、 为了设计原理图和PCB，我用了AltiumDesigner22和SamacSys组件库(Altium插件)。要获得高质量的PCB板，您可以将Gerbers发送到PCBWay，并使用componentsearchengine.com购买原始元件。我最初在一块面包板上测试电路。我用SiglentSDM3045X万用表精确检查电压，用siglentsd1104x-e示波器检查PWM脉冲的形状、占空比和频率。

5、 规范

6、 电源：12v直流电(见正文)

7、 负载过温保护：是(60度以上)

8、 PWM频率：25KHz

9、 风扇电压：12v直流

10、 有效温度阈值：25C至60C

11、 过热警告：是(闪烁的LED和蜂鸣器)

12、 电路分析

13、 图1-1-PWM冷却风扇控制器设备的示意图

14、 图1显示了PWM冷却风扇控制装置的示意图。电路的核心是ATtiny13微控制器[1]。它读取温度值，并决定如何处理风扇、继电器和蜂鸣器。

15、 根据ATtiny13数据表：“ATtiny13是一款基于AVR增强型RISC架构的低功耗CMOS8位微控制器。通过在单个时钟周期内执行强大的指令，ATtiny13实现了接近1兆位/兆赫的吞吐量，使系统设计人员能够优化功耗和处理速度。”

16、 我已经将IC1的时钟源配置为9.6MHz，内部。对于我们的应用，不使用外部时钟源(如晶振)就足够了。R1是reset引脚的上拉电阻，用于防止MCU意外复位。C2和C3是去耦电容，用来降低5V电源的噪声。

17、 电源

18、 电源的主要组件是REG1，它是一个78L05稳压器[2]。我为这个调节器选择了SO-8封装。P5是一个两针插头XH连接器，为控制板和风扇供电。电源电压(12V)的电流取决于连接的风扇数量，否则5V电源轨的电流消耗非常低。R7和C7在输入端构建一个低通RC滤波器，以将输入噪声降至最低，但RC滤波器上的压降对调节器的工作几乎没有影响。D3是0805绿色LED，用来显示正确的电源。R8将电流限制在D3。C5和C7用于降低输出电压噪声。

19、 警告

20、 该部分由R5、R6、P4和D2组成。D2是一个0805红色发光二极管，过热时会闪烁。R5限制D2电流。P4是一个2针XH公接头，用于连接5V蜂鸣器。R6限制蜂鸣器的电流。

21、 继电器

22、 这部分的部件是Q1、D1、R4、C4、K1和P3。K1是一个12V-10A的继电器，用于在过热时关闭负载。它是常闭的(NC)，这意味着负载是开路的。D1保护Q1免受继电器电感反向电流的影响，C4抑制电流尖峰。Q1是一个2N7002[3]MOSFET开关继电器。R4用于拉下Q1的门销，以避免不必要的触发。

23、 LM35温度传感器

24、 P1是一个3针阳XH连接器，用于连接LM35传感器到电路板。你应该使用散热膏在散热器上安装LM35，并使用短电线将传感器连接到电路板。C1是一个去耦电容，用于降低噪声。

25、 AVRISP

26、 ISP是一个5针插头，用于对板载微控制器进行编程。你可以用任何你喜欢的编程器，比如廉价的USBasp编程器或者类似的编程器。

27、 12V风扇

28、 P2是一个3针XH公连接器，用于将风扇连接到电路板。Q2用于将PWM脉冲传输到风扇的控制引脚。R2是一个10K上拉电阻，可以将5VPWM信号电平转换为12V。R3是一个下拉电阻，用于避免不必要的Q3触发。

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30、 图2-一个英特尔CPU风扇，它足够便宜，可用于冷却

31、 PCB布局

32、 图3显示了设计的PCB布局。它是一个两层PCB板，除了继电器和连接器外，其他组件都是SMD。最小的封装尺寸是0805，焊接组件应该没有任何问题，尽管您可以订购它完全组装。

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34、 图3-PWM冷却风扇控制电路的PCB布局

35、 当我决定为这个项目设计原理图和PCB时，我意识到我的元件库存储中没有Q1、Q2、REG1和IC1的元件库。因此，像往常一样，我选择了IPC级SamacSys组件库，并使用免费的SamacSys工具和服务安装了缺少的库（原理图符号、PCB封装、3D模型）。导入库有两种方法：您可以访问componentsearchengine.com并手动下载和导入库，或者您可以使用SamacSysCAD插件并自动将库导入/安装到设计环境中。

36、 上图显示了所有支持的电子设计CAD软件。很明显，所有著名的球员都得到支持。我使用AltiumDesigner，所以我使用SamacSysAltium插件安装了缺少的库，如下图。

37、

38、 PCB板的3D视图和两个组装图

39、 微控制器的代码

40、 我使用ArduinoIDE编写和编译微控制器的代码。我在库管理器中安装了MicroCore［9］，以便能够为ATtiny13编译代码。你可以考虑下面的代码：

41、 //Clockat9.6MHz

42、 #defineF_CPU9600000

43、 constintPWMPin=1; analog_pin_tPotPin=A3; constunsignedcharrelayPin=0,buzzerPin=4; unsignedintrawTemp=0,out=0; unsignedcharcounter=0;

44、 voidsetup() { analogReference(INTERNAL1V1); pinMode(PWMPin,OUTPUT); pinMode(relayPin,OUTPUT); pinMode(buzzerPin,OUTPUT); digitalWrite(relayPin,0); digitalWrite(buzzerPin,0); //PhaseCorrectPWMMode,noPrescaler //PWMonPin1(PB1),Pin0(PB0)disabled //9.6MHz/192/2=25Khz TCCR0A=_BV(COM0B1)|_BV(WGM00); TCCR0B=_BV(WGM02)|_BV(CS00); //SetTOPandinitializedutycycletozero(0) OCR0A=192;//TOP-DONOTCHANGE,SETSPWMPULSERATE OCR0B=192;//dutycycleforPin1(PB1) }

45、 voidloop() { rawTemp=analogRead(PotPin)+rawTemp; counter++; if(counter==15){ rawTemp=rawTemp/15; if(rawTemp<232){ OCR0B=192; }else{ out=map(rawTemp,232,558,192,0); OCR0B=out; } if(rawTemp>560) { emergency_OFF(); } counter=0; rawTemp=0; } _delay_ms(25); }

46、 voidemergency_OFF(){ while(1){ digitalWrite(relayPin,1); digitalWrite(buzzerPin,1); _delay_ms(250); digitalWrite(buzzerPin,0); _delay_ms(250); } }

47、 我已将ADC参考电压定义为1.1V内部。这意味着对于1100mV的输入电压，ADC的最大值为1023。LM35温度传感器25度输出电压为250mV，60度输出电压为600mV。因此，它非常适合ADC输入范围，最高110度，无需任何硬件修改。

48、 要更改阈值，您应该修改out=map（rawTemp，232，558，192，0），例如，将温度上限阈值从60度增加到70度。

49、 要安装MicroCore，您应该在ArduinoIDE的首选项部分的AdditionalBoardsManagerURLs中插入此URL：

50、 https://mcudude.github.io/MicroCore/package_MCUdude_MicroCore_index.json

51、 图7显示了ArduinoIDE的这一部分。

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53、 图7-附加板管理器URL，ArduinoIDE首选项部分

54、 然后你应该去工具菜单和BoardsManager并安装MicroCore。然后您将看到已安装的板，如图8所示。

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56、 图8-安装了MicroCore库以支持ATtiny13MCU

57、 要生成HEX文件并对MCU进行编程，您应该转到Sketch菜单并按ExportCompiledBinary。图9显示了该过程的图片。

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59、 图9-在ArduinoIDE中生成HEX文件

60、 然后只需将您的编程器连接到PCB板的ISP接头并编程MCU。熔丝位应在9.6MHz内部时钟上设置，没有时钟分频。

61、 测试

62、 在设计原理图和PCB之前，我在面包板上测试了电路。因此，您可以确保一切正常。图10显示了FAN控制引脚的PWM信号。我使用SiglentSDS1104X-E示波器来捕获信号。

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64、 图10-25KHzPWM信号至风扇（SilentSDS1104X-E）

65、 材料清单

66、 图11显示了该项目的材料清单和零件编号。

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68、 图11-PWMCooling-FAN控制电路的物料清单

本文到此结束，希望对大家有所帮助。

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