回路図 Circuit Diagram
秋葉原などに出回っている直径１４cmほどのUSB扇風機は当然5Vで動き、電流を最大で300mA位 消費する。電源には最大で1A出力出来る市販のUSB ACアダプターを使う。2回路6接点ロータリーSWは1本のシャフトに2回路の6接点(合計12接点)がペア（図右下のCT1vs PCT1など）を成して回転する。図にある様に配線すると回路1（Pole1）の接点がCT1 - CT4の位置にある時のみ、もう一方の回路2（Pole2）のPCT1 – PCT4を通じて１２F６２９に5Vの電圧が加わる。回路1の残りの2つの接点（接続なし）の位置にある場合は、回路2の２つの接点も電源への接続はないので１２F６２９への給電はない。CT1の位置で回転速度が最大になり、順次遅くなり、CT4で最小なる。
今回製作した装置： USB ５V電源からの給電には基板の左端中央部に見えるように電源用マイクロUSBコネクタを使った。回転速度を変えるロータリーSWはプラスチックボックス（１２x９x５cm）にネジ止めされている。赤く見えるのは電源SWである。１２F６２９に５Vが供給されているときはLEDが点灯する。
Controller circuit in plastic box
プラスチックボックスの横面にはロータリーSWが設置してあり、１、２、３、４ 位置で回転速度が変わる。１は最速、４が最低速。４以上に回すとOFFで１２F６２９へ電源供給は停止。右側のものは電源SW。
Side view of plastic box. You can see Rotary SW and Power SW
装置をUSB扇風機と組合せて使ってみているところ
Controller
driving a USB fan
ロータリーSWの位置とUSB扇風機に消費される電流の関係
Relationship between Position of Rotary SW and Current Consumption
by System
|
ロータリーSWの位置 Position of Rotary SW |
消費電流 Current consumption (mA) |
|
1 |
245 |
|
2 |
201 |
|
3 |
153 |
|
4 |
120 |
結果＆コメント
１）
正常に４段階に回転速度が変化することが確認された。
２） プログラムで４段階のどの位置からも確実に扇風機が起動するルーチンを発見したのは収穫。n var Wordとしたのは、n var Byteでは２５５毎にちょっと回転に振動が入るような現象（多分nの値が２５５を超える時に出るように思える）を、Wordだと２の１６乘 ６５５３６ 毎のより頻度の少ない微振動発生に変わると思ったからである。実際、後者ではこの現象は確認できなかった。多分、扇風機の回転数からして、カウントして６５５３６の値をOverflowするには２０分間かかるためと思われる？。
３） USB ACアダプタから電源用マイクロUSBコネクタ（DIP化キット秋月￥１２０）を経由してPICの電源にするのは初めての経験。
４） 寝にくい夏の夜に、寝床で頭上に吊るして顔や頭部を冷やしのに使うつもり。
５） USB扇風機とUSB ACアダプタを除いた費用は大体１０００円ほど。
６） 上記の回路図が幾つかの改変の後に作成出来たのが決め手。脳トレにも良い。
７） 一回り大きいUSB扇風機が、１４８０円とかで売っていた。確か、５００mA位の電流消費なのでそのままこの装置に繋いで使えそう。
８） ワイヤレス方式も面白そう。
プログラム Program
USB扇風機のDCモーターの回転をPWM（Pulse Width
Modulation パルス幅変調）というテクニックを使って制御することにした。幸いPicBasic Proには、専用のコマンドがあり、これを使うといとも簡単にパルス幅変調が出来てしまう。PWM
Pin, Duty, CycleとゆうコマンドのPinは出力するピン、DutyはDuty比のことで出力パワーの大きさを、そして、Cycleは何Cycle数出力するかを決める係数で、PICが４MHzで動作している場合1Cycleは５msなので、例えば、２００（cycles）を入れると5msX200/sec=1000ms/secとパルスが繰り返し１秒間出力されることになる？。なお、今回使った回転速度に関係するDuty比の値（２５５、２４８、２３５、２２０）は風量を観察しながら試行錯誤方式で決めた。回転速度が遅い方から2接点の各位置で、停止から電源SWを入れると扇風機が回転しないことがあり、この問題を解決する為に100msという短い時間PWMのパルス幅を狭くして電流量を一時的に増やすようにしている。これで確実に回転するようになった。つまり、プログラム中に、この部分n=n+1、If
n=1 Then Gosub Startup、PWM GPIO.5,235,100、n=n+1 を追加して目的を達した。
'***********************************************
'USBFanSpeedControllerA.bas 2017.5.28
'Using 12F629 and PicBasic Pro V2.50A
'***********************************************
'Pin 1: Vdd(5V)
'Pin 8: Vss(GND)
'Pin 7: GPIO.0 - CT4 Input
'Pin 6: GPIO.1 - CT3 Input
'Pin 5: GPIO.2 - CT2 Input
'Pin 3: GPIO.4 - CT1 Input CT=Contact of Rotary Switch
'Pin 4: GPIO.3 - Reset Input
'Pin 2: GPIO.5 - Drive Mosfet
'********* Program *************
CMCON=7 'Comparator off
CT1input var GPIO.4
CT2input var GPIO.2
CT3input var GPIO.1
CT4input var GPIO.0
MosfetDrive var GPIO.5
TRISIO=%011111
n var Word
n=0
Loop:
If CT1input=0 then Goto PWM100
IF CT2input=0 Then Goto PWM75
IF CT3input=0 Then Goto PWM50
IF CT4input=0 then Goto PWM30
Goto Loop
PWM100: ‘Generating the fastest rotational speed of fan
PWM GPIO.5,255,100
Goto Loop
PWM75 ‘Generating the second fastest rotational speed of fan:
PWM GPIO.5,248,100
Goto Loop
PWM50: ' Generating the third fastest rotational speed of fan
n=n+1 ‘以下の４行は扇風機を確実に起動させる為のもの
If n=1 Then Gosub Startup 'A trick to start up the fan without fail
PWM GPIO.5,235,100
n=n+1
Goto Loop
PWM30: ' Generating the slowest rotational speed of fan
n=n+1
IF n=1 Then Gosub Startup
PWM GPIO.5,220,100
n=n+1
Goto Loop
Startup: 'Allowing the 'GPIO.5,248,100' mode rotation of fan for 100 ms
PWM GPIO.5,248,100 ‘このサブルーチンで確実に起動するPWMを１００ms間提供している
Pause 100 '0.1 sec
Return
End
'**********End of Program********
'Note:
'melabs U2 Programmer's configurations for 12F629:
'Oscillator - INTOSC, WDTE - Enable, PWRTE - Disable, MCLR - Input Pin, BODEN - Enable, CD - Disable, CDP - Disable
'***************************************************************************************************
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