Arduino控制器与乐高电池盒DIY设计的温控风扇和光感晾衣架

Arduino控制器与乐高电池盒的结合
     
首先谈谈Arduino控制器与乐高Technic电池盒结合的问题，通过乐高电池盒给Arduino电控供电，集成出如图1所示的一个体积最小化的Arduino控制系统。

         
图1 乐高电池盒供电下的Arduino控制器
 
这次创意作品采用的是DFRobot出品的Arduino UNO控制板、XBee传感器扩展板V5和360°连续旋转舵机。由于舵机驱动需要较大电流，所以单独给Arduino供电并驱动舵机，会使Arduino控制板上的电源芯片发热甚至烧毁，最好采用两套电源，一套电源用9V方形电池，通过电源线上的插头插到Arduino控制板的圆形插孔中，给Arduino控制板供电；另一套电源用乐高Technic电池盒单独给Arduino控制板上层叠的传感器扩展板上的舵机电源端子供电，来驱动舵机，XBee传感器扩展板可以自动隔离两套电源。记住舵机供电电压不能超过7.2V，在乐高Technic电池盒里，我装上了6节5号充电电池，每节充电电池的最大电压是1.2V，正好6节电池的电压小于7.2V。
    
乐高Technic电池盒的电源线由4根线组成，哪两根线是电源的VCC线和GND线，参见图2，是最边上的两根线。至于哪根线是VCC线，哪根是GND线，用万用表量一下，就可判断出来了。然后我用红、绿电工胶布分别标识了电源线的正负极，并把没用的另两根线绝缘了。

        
图2  乐高Technic电池盒电源线的组成
 
观察Arduino控制板上安装孔的位置和距离，找到匹配的乐高结构件，把它们的孔位对准，用螺丝、螺母紧固，于是Arduino控制板与乐高结构件也结合起来了，如图3所示。

         
图3  Arduino控制板与乐高结构件结合的步骤
 
舵机与乐高结构件的结合
    
乐高的皮带轮零件与舵机圆盘连接器的孔正好可以对上，我用了两个自攻螺丝把它们连接起来，然后通过皮带轮零件的十字孔和周围的圆孔来连接其他乐高零件，于是皮带轮零件便成为了舵机的输出轴，如图4所示。这个输出轴可以带动任何乐高结构件负载转动，例如乐高风扇和皮带运输机等。

舵机有很多规格，但所有的舵机外接3根控制线，分别用棕、红、橙3种颜色进行区分，棕色为接地线，红色为电源正极线，橙色为信号线（由于舵机品牌不同，颜色可能会有所差异）。把舵机的控制线插接在XBee传感器扩展板的数字端口上，插接方向要根据扩展板的标注来；把棕色线插在GND端子上；把红色线插在VCC端子上；把橙色线插在D端子上。

图4  舵机与乐高结构件的结合
 
温控风扇作品制作
 
这次的温控风扇就是Arduino与乐高结合的尝试，电控完全靠Arduino，机械完全靠乐高，两者通过360°连续旋转舵机来接口，如图5所示。
    
实验任务是：用手指温度捂热 LM35线性温度传感器，当Arduino控制器采集到的温度值超过32℃时，给舵机发出驱动命令，舵机带动风扇旋转，如果手指移开传感器，过一会，传感器表面温度下降，则风扇停转。

        
图5  温控风扇全景图