基于微控制器的心跳同步扇动的电子风扇

该系列将构建一个心跳风扇，该系列的这一部分将描述应用目的、检测和控制以及风扇选择。

构建您的第一个小工具是一种您想要记住的体验。

对于我们的第一个项目，让我们制作一个可以在闷热的夏日午后为我们降温的电子风扇。而且，为了增加挑战，让我们制作一个能与我们的心跳同步扇动的风扇。当我们的心率加快时，风扇会转动得更快——让我们冷静下来。我们将把这个小工具称为心跳风扇。

所以现在让我们考虑一下这个设备需要做什么。首先，它需要感知心率。其次，它需要与感应到的速率同步驱动风扇。实际上，它将需要三个部分：心率感应部分、风扇驱动部分和介于两者之间的控制部分。

感知心跳

对于感应部分，我们将使用光传感器来感应附近血管反射率的变化。每一次心跳都会引起血流的变化，这反过来又会导致周围血管的反射性发生变化。

控制风扇

今天，大多数电子设备都包含一个微控制器。该微控制器充当设备的“大脑”，负责控制硬件。因此，我们的控制部分也将使用微控制器。为了简化我们的工作，我们将使用 GR-SAKURA 板。

GR-SAKURA 板配备了一个内置的高性能多功能 RX63N 微控制器，适用于各种小工具项目——包括这个项目。瑞萨电子最初设计 GR-SAKURA 作为我们“Gadget Renesas”项目的一部分——该项目旨在使小工具构建既简单又有趣。

它还支持基于云的编程——更容易为微控制器编写程序；它也有强大的支持。由于这些原因，它是我们第一个项目的最佳板。在下一节中，我们将详细介绍我们将如何使用该板来构建我们的小工具。

挥动风扇

我们将使用伺服电机来驱动风扇。与大多数电机类型不同，伺服电机可以精确控制电机停止的位置。对于伺服电机，转子旋转量由输入信号控制：该信号的值“告诉”电机旋转多远。电机到达目标位置时停止运动。伺服电机广泛用​​于无线电控制设备。

*检测和控制之间：模拟/数字转换器*
让我们首先看看将信息从心跳检测部分发送到控制部分所需的处理。心跳传感器会输出模拟信号，但微控制器（控制部分）需要数字信号。因此，我们将使用模数转换器 (ADC) 将传感器的模拟输出转换为所需的数字信号。

ADC 分三步执行转换： (1) 采样，其中 ADC 定期读取（采样）信号；(2) 量化，其中每个读数都映射到一个离散数字，代表信号电平的近似值；(3)编码，将离散数转换为数字信号。（参见图 2）例如，采样频率为 10 Hz 且分辨率为 10 位的 ADC 将每秒读取 10 次信号电平，将每个读数映射到 1024 个数字之一，并将这些值转换为二进制数字信号携带的值。

在控制选择和风扇部分之间：PWM 控制

接下来，让我们看看控制和驱动风扇所需的处理。伺服电机的输入信号将是一系列脉冲，其中每个脉冲的宽度将决定电机将旋转多远（旋转角度）。例如，窄脉冲将导致不旋转（0°），而中等脉冲将导致电机旋转 90°。

因此，为了驱动伺服电机，我们每个周期（每帧）发送一个脉冲，脉冲宽度告诉电机在哪里停止。如果连续脉冲的脉冲宽度保持不变，电机将简单地保持其位置。以我们的风扇为例，我们可能会引导风扇从 0° 旋转到 60° 并返回到 0°，风扇在每个位置停止，直到脉冲宽度发生变化。

编辑：hfy