加熱制御¶
このページでは、センサー、設定、電力部を実際のロジックに接続します。デバイスはシャフト内の設定温度を保つ、加熱器を過熱から保護し、ポータルコマンドに応答します。
ロジックは、ネット保守と同じloop()内で実行されます。すべてのタイマーとしきい値は非ブロッキング（delay()なし）です。
何が起こるべきか¶
シャフトの動作は3つの単純なルールで構成されています：
- **温度保持。**シャフト内の空気が目標よりヒステリシス値だけ低い場合 - ヒートをオンにします。目標に達したら - オフにします。
- **加熱器保護。**温度計は加熱器自体を制御します。許容値より過熱した場合 - 空気温度に関係なく、ヒートはオフになります。
- **ファン。**シャフト周辺の熱を分散させるためにオンになり、ヒートが不要になるとオフになります。
加熱器とファンのキー¶
加熱器とファンはコントローラーがキーを通じてオンにします：MOSFETモジュール（バージョンA）またはSSR（バージョンB）。接続図を参照してください。コードの観点からは、これは単なるGPIOピンです：HIGH - オン、LOW - オフ。
小さな構造を通じてこのようなキーを説明し、加熱器とファン用の2つのインスタンスを作成します。src/main.cppに（setup()の前）追加：
struct GpioOutput {
int pin;
void begin() { pinMode(pin, OUTPUT); digitalWrite(pin, LOW); }
void on() { digitalWrite(pin, HIGH); }
void off() { digitalWrite(pin, LOW); }
};
static GpioOutput myHeater{4}; // GPIO4 - 加熱器制御
static GpioOutput myFan{5}; // GPIO5 - ファン制御
ピン番号は接続図と同じです。setup()では、両方のキーを初期化する必要があります：myHeater.begin();とmyFan.begin();。
開始時の安全な状態
begin()は直ちにLOWを設定します。加熱器とファンがオフ（ロジックが別の決定をするまで）。これが重要です：電源をオンする際、加熱器が誤ってオンになってはいけません。
ヒステリシスによる温度保持¶
40～45 °Cのシャフトの場合、単純なヒステリシスで十分です：ヒートは目標周辺でオン/オフします。これはフル機能のPIDよりもシンプルで、温かい保持に確実に機能します。
目標温度とヒステリシスはメニュー（menu.target_temp、menu.hysteresis）から取得します。6章で既に接続されています。フラグと決定関数を追加：
static bool s_heating = false;
static void controlLoop() {
float air = s_link.telemetry.airTempC[0]; // SHT31
float target = (float)menu.target_temp; // メニューから
float hyst = (float)menu.hysteresis; // メニューから
if (air < target - hyst) {
s_heating = true; // 冷えた - 暖める
} else if (air >= target) {
s_heating = false; // 目標に達した - 停止
}
}
目標温度とヒステリシスはメニューから取得されます。ユーザーはポータルから変更します。
温度計による加熱器保護¶
空気はゆっくり温まり、スパイラルヒーター は速く温まります。加熱器の単独制御がなければ、空気が目標に達する前に加熱器は過熱する可能性があります。したがって、加熱器の温度計は固いキャップを設定します。
static const float HEATER_MAX_C = 80.0f; // 加熱器温度キャップ
static void applyHeater() {
float heaterTemp = s_link.telemetry.heaterTempC[0]; // 温度計
bool allow = s_heating && heaterTemp < HEATER_MAX_C;
if (allow) {
myHeater.on();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 1.0f; // テレメトリーに反映
} else {
myHeater.off();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 0.0f;
}
}
加熱器キャップは保護です（気候設定ではありません）
HEATER_MAX_Cは空気ではなく加熱器自体の温度を制限します。値は加熱器の構造と材料に依存します。プリント部品が変形する温度より下で、十分に選択してください。耐熱材を参照してください。
より円滑な加熱のため、オン/オフ「すべてまたは何もない」の代わりにPWMを通じて電力を管理できます。フィールドheaterPower01[0]は0.0から1.0の値を受け入れます。温かい保持を持つシャフトの場合、上記の単純ロジックで十分です。
ファン¶
ファンはシャフル周辺の熱を分散させます。最も単純なロジックは、ヒートと同時にそれを有効にすることです：
static void applyFan() {
bool fanOn = s_heating; // 暖まっている間、回転
if (fanOn) myFan.on(); else myFan.off();
s_link.telemetry.fanOn[0] = fanOn; // テレメトリーに反映
}
シリーズコントローラーでは、ファンは温度で個別のしきい値（たとえば、オン時55 °C、オフ時35 °C）で制御され、境界でジャンプしないようにしています。シャフトの場合、同じアプローチを使用し、しきい値をメニューパラメーターに結合できます。
loop()に集めます¶
void loop() {
s_link.loop(); // ネットと自動発行
// センサー（「センサー」ステップを参照）：
s_climate.tick(millis());
SensorReading c = s_climate.get();
if (c.ok) {
s_link.telemetry.airTempC[0] = c.temperature;
s_link.telemetry.airHumidityPct[0] = c.humidity;
}
s_link.telemetry.heaterTempC[0] = readHeaterTempC();
controlLoop(); // 暖めるか決定
applyHeater(); // 加熱器に適用 + 保護
applyFan(); // ファンに適用
}
テレメトリーフィールド（heaterPower01、fanOn）はファサード自身で発行されます。ポータルに現在ヒートしているかとファンが動作しているかが見えます。
ポータルコマンド¶
ヒート保持の開始と停止はポータルからコマンドとして送信されます。ハンドラーはメソッドs_link.onCommand(name, callback)で登録されます。s_link.begin()の**後**。アクション命令は名前invokeで来て、フィールドaction（メニューロール、例：storage.start / storage.stop）を持っています。
JSONを解析するには、<ArduinoJson.h>と<string.h>（strcmp用）ヘッダーが必要です。ファイルの#includeの開始部に追加します。ハンドラー自身はsetup()に配置されます：
s_link.onCommand("invoke", [](JsonObjectConst data) {
const char* action = data["action"] | "";
if (strcmp(action, "storage.start") == 0) {
s_heating = true;
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Storage;
s_link.status.targetTempC[0] = (float)menu.target_temp;
s_link.publishStatusNow();
} else if (strcmp(action, "storage.stop") == 0) {
s_heating = false;
myHeater.off();
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Idle;
s_link.publishStatusNow();
}
});
storage.start/storage.stop- メニューで設定した同じロール；ポータルはそれらによってボタンを描画します。iDryer::UnitMode::Storage- ソフト暖かい保持モード。これはシャフトの主要モードです。s_link.status.mode[0]とtargetTempC[0]はポータルのカメラの現在の状態を表示します。- タイマーを待つのではなく、ポータルがすぐにそれを見られるように、ステータス変更後に
publishStatusNow()を呼び出してください。
ハンドラーで遅延をしない
onCommandハンドラーはネットワークコールバックから呼び出されます。その内部のブロッキングはMQTTセッションを破ります。フラグとステータスを変更し、実際の作業はloop()で行ってください。
この章の後の完全なsrc/main.cpp¶
これは最終的で完全なデバイスファイルです。前の章に対する新しい行は// ← 章7でマークされています。同じファイルはリポジトリのexample/09-cabinet/フォルダーに完成した例として存在し、pio run -e cabinetコマンドで構築されます。
#include <Wire.h>
#include <ArduinoJson.h> // ← 章7（onCommand：JsonObjectConst）
#include <string.h> // ← 章7（strcmp）
#include <math.h>
#include <iDryer.h>
#include "Sht31ClimateSensor.h"
#include <menu_state.h>
static const iDryer::Config CFG = {
.deviceType = iDryer::DeviceType::Dryer,
.unitsCount = 1,
.hasHeater = true,
.hasFan = true,
.hasAirTemp = true,
.hasAirHumidity = true,
.hasHeaterTemp = true,
.telemetryPeriodMs = 5000,
.statusPeriodMs = 10000,
.hardwareVersion = "1.0",
.firmwareVersion = "0.1.0",
.model = "DIY Storage Cabinet",
};
static iDryer::Link s_link(CFG);
static Sht31ClimateSensor s_climate(&Wire);
static bool s_climateOk = false;
static const int THERM_PIN = 2;
static const float SERIES_R = 4700.0f;
static const float NOMINAL_R = 100000.0f;
static const float NOMINAL_T = 25.0f;
static const float BETA = 3950.0f;
static float readHeaterTempC() {
int raw = analogRead(THERM_PIN);
float v = (float)raw / 4095.0f;
float r = SERIES_R * (1.0f - v) / v;
float tK = 1.0f / (1.0f / (NOMINAL_T + 273.15f) + logf(r / NOMINAL_R) / BETA);
return tK - 273.15f;
}
// ← 章7：加熱器とファンのキー
struct GpioOutput {
int pin;
void begin() { pinMode(pin, OUTPUT); digitalWrite(pin, LOW); }
void on() { digitalWrite(pin, HIGH); }
void off() { digitalWrite(pin, LOW); }
};
static GpioOutput myHeater{4};
static GpioOutput myFan{5};
// ← 章7：温度保持ロジック
static bool s_heating = false;
static const float HEATER_MAX_C = 80.0f;
static void controlLoop() {
float air = s_link.telemetry.airTempC[0];
float target = (float)menu.target_temp;
float hyst = (float)menu.hysteresis;
if (air < target - hyst) s_heating = true;
else if (air >= target) s_heating = false;
}
static void applyHeater() {
float heaterTemp = s_link.telemetry.heaterTempC[0];
bool allow = s_heating && heaterTemp < HEATER_MAX_C;
if (allow) myHeater.on(); else myHeater.off();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = allow ? 1.0f : 0.0f;
}
static void applyFan() {
if (s_heating) myFan.on(); else myFan.off();
s_link.telemetry.fanOn[0] = s_heating;
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
Wire.begin(8, 9);
s_climateOk = s_climate.begin();
myHeater.begin(); // ← 章7
myFan.begin(); // ← 章7
menu.initDefaults();
s_link.begin();
s_link.onCommand("invoke", [](JsonObjectConst data) { // ← 章7
const char* action = data["action"] | "";
if (strcmp(action, "storage.start") == 0) {
s_heating = true;
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Storage;
s_link.status.targetTempC[0] = (float)menu.target_temp;
s_link.publishStatusNow();
} else if (strcmp(action, "storage.stop") == 0) {
s_heating = false;
myHeater.off();
s_link.status.mode[0] = iDryer::UnitMode::Idle;
s_link.publishStatusNow();
}
});
}
void loop() {
s_link.loop();
if (s_climateOk) {
s_climate.tick(millis());
SensorReading r = s_climate.get();
if (r.ok) {
s_link.telemetry.airTempC[0] = r.temperature;
s_link.telemetry.airHumidityPct[0] = r.humidity;
}
}
s_link.telemetry.heaterTempC[0] = readHeaterTempC();
controlLoop(); // ← 章7
applyHeater(); // ← 章7
applyFan(); // ← 章7
}
結果の確認¶
このステップの後：
- ポータルから開始がストレージモードにシャフトを移動し、デバイスが暖め始めます；
- 空気温度がターゲットに上昇し、ヒステリシス内で保たれます；
- 加熱器は
HEATER_MAX_Cより上に行きません； - ファンと加熱電力がテレメトリーに表示されます；
- ポータルからの停止がヒートをオフにし、アイドルに移動します。
次のステップ¶
ロジックは完成しました。ケースにデバイスを組み立てるだけです。確認する準備 - 組み立てと確認。