加熱控制¶
本頁你將感應器、設定和電源部分連接到工作邏輯。設備將櫃內保持在設定的溫度，保護加熱器免過熱，並回應門戶命令。
邏輯在loop()中執行，位於網路維護旁邊。所有計時器和閾值——無阻塞，無delay()。
應該發生什麼¶
櫃的行為由三個簡單規則組成：
- 溫度維持。 如果櫃內空氣冷於目標溫度加滯後——開啟加熱。到達目標後——關閉。
- 加熱器保護。 溫敏電阻控制加熱器本身。如果超過允許溫度——加熱獨立關閉，無論空氣溫度如何。
- 風扇。 開啟以在櫃內傳播熱量，在不需要加熱時關閉。
加熱器和風扇開關¶
控制器透過開關控制加熱器和風扇：MOSFET模組（版本A）或SSR（版本B）——見接線圖。從程式碼角度，這只是GPIO引腳：HIGH — 開啟，LOW — 關閉。
用小結構描述此類開關，並製作兩個例項——一個用於加熱器，一個用於風扇。在src/main.cpp中新增這個（在setup()之前）：
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 — 加熱器控制
static GpioOutput myFan{5}; // GPIO5 — 風扇控制
引腳號與接線圖中的相同。在setup()中都應初始化：myHeater.begin();和myFan.begin();。
啟動時的安全狀態
begin()立即設定LOW — 加熱器和風扇關閉，直到邏輯決定否則。這很重要：開啟電源時，加熱器不應意外開啟。
透過滯後維持溫度¶
對於40-45 °C的櫃子，簡單的滯後就足夠了：加熱在目標周圍開啟和關閉。這比完整的PID更簡單，對於溫和的保溫效果可靠。
磁滯取自選單（menu.hysteresis）——它已在第 6 章中接入。目標溫度由使用者在裝置卡片上啟動儲料櫃時設定（s_targetC；卡片在本章後面接入）。只在 Storage 模式下加熱。新增狀態和判斷函式：
static bool s_heating = false;
static float s_targetC = 0.0f; // 本次執行的目標，來自卡片
static void controlLoop() {
// 只在 Storage 模式下加熱：停止後櫃子自然冷卻。
if (s_link.status.mode[0] != iDryer::UnitMode::Storage) {
s_heating = false;
return;
}
float air = s_link.telemetry.airTempC[0]; // SHT31
float target = s_targetC; // 來自卡片
float hyst = (float)menu.hysteresis; // 來自菜單
if (air < target - hyst) {
s_heating = true; // 冷卻 — 加熱
} else if (air >= target) {
s_heating = false; // 達到目標 — 停止
}
}
目標溫度隨卡片的啟動指令一起送達；它的範圍和預設值是選單中的 target_temp 項目。
根據溫敏電阻保護加熱器¶
空氣加熱緩慢，加熱器螺旋快速。沒有單獨的控制，加熱器會在空氣到達目標前就過熱。因此加熱器溫敏電阻設定了硬限制。
static const float HEATER_MAX_C = 80.0f; // 加熱器溫度上限
static void applyHeater() {
float heaterTemp = s_link.telemetry.heaterTempC[0]; // 溫敏電阻
bool allow = s_heating && heaterTemp < HEATER_MAX_C;
if (allow) {
myHeater.on();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 1.0f; // 反映在遙測中
} else {
myHeater.off();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 0.0f;
}
}
加熱器上限是保護，不是氣候控制
HEATER_MAX_C限制加熱器本身的溫度，不是空氣。值取決於加熱器構造和外殼材料。選擇時要有餘量，低於列印件變形的溫度——見熱耐受材料。
為了更平順的加熱，不是打開/關閉「全開或全閉」，可透過PWM控制功率，heaterPower01[0]接受0.0至1.0的值。對於帶溫和保溫的櫃子，上面的簡單邏輯通常足夠。
風扇¶
風扇在櫃內傳播熱量。最簡單的邏輯——在加熱時開啟：
static void applyFan() {
bool fanOn = s_heating; // 加熱時旋轉
if (fanOn) myFan.on(); else myFan.off();
s_link.telemetry.fanOn[0] = fanOn; // 反映在遙測中
}
在系列控制器中，風扇透過有單獨開啟和關閉閾值的溫度控制（例如，55 °C時開啟，35 °C時關閉），以免在邊界處抖動。對於櫃子，可以應用相同的方法，將閾值繫結到菜單參數。
在loop()中組裝¶
void loop() {
s_link.loop(); // 網路和自動發佈
// 感應器（見「感應器」步驟）：
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(); // 決定是否加熱
applyHeater(); // 應用到加熱器 + 保護
applyFan(); // 應用到風扇
}
遙測欄位（heaterPower01、fanOn）由外觀自動發佈——在門戶中看到設備現在是否加熱和風扇是否工作。
卡片：啟動和停止¶
啟動和停止來自門戶和應用程式中的裝置卡片。韌體把它們宣告為卡片 動作：核心庫把它們加入 card 清單，門戶和應用程式自行繪製表單和按鈕。程式碼中無需解析指令——核心庫會呼叫你的函式。
卡片由 card 清單組成：左邊是讀數，包括加熱功率和風扇，右邊是帶溫度欄位和啟動按鈕的表單。門戶原本對這個裝置一無所知——全部都來自韌體。
應用程式中是同樣的內容，也來自同一份清單：讀數、溫度欄位和啟動按鈕。
溫度欄位的範圍和預設值透過橋接 card_menu_bridge.h 取自選單項目 target_temp（30–50 °C，45）。使用者輸入的值隨啟動指令送出，不會寫入選單。在第 6 章的選單標頭檔旁邊加入標頭檔：
動作回呼——放在 setup() 之前：
static void onStorage(uint8_t unit, JsonObjectConst args) {
s_targetC = args["temperature"].as<float>(); // 已在 30..50 範圍內
s_link.status.mode[unit] = iDryer::UnitMode::Storage;
s_link.status.targetTempC[unit] = s_targetC;
s_link.publishStatusNow();
}
static void onStop(uint8_t unit, JsonObjectConst) {
s_link.status.mode[unit] = iDryer::UnitMode::Idle;
s_link.status.targetTempC[unit] = 0.0f;
s_link.publishStatusNow();
}
在 setup() 中，在第 6 章的選單指令之後宣告動作。選單值已經在卡片讀取的快取中：從第 6 章起 setup() 就呼叫了 menu_sync_state_to_cache()。
auto& card = s_link.card();
idryer::card_menu::attach(card);
card.action("storage", "STORAGE", onStorage)
.name("ru", "Хранение").name("en", "Storage")
.param("temperature", "target_temperature", MENU_TARGET_TEMP);
card.action("stop", "IDLE", onStop)
.name("ru", "Стоп").name("en", "Stop");
"STORAGE"和"IDLE"—— 動作之後單元的模式。櫃子閒置時，卡片顯示啟動表單；模式為STORAGE時，顯示工作階段區塊和停止按鈕。MENU_TARGET_TEMP——target_temp項目的 id；產生器把它寫入menu_ids.h。s_link.status.mode[0]和targetTempC[0]顯示腔體目前狀態。每次改變後呼叫publishStatusNow()，卡片會立即切換。iDryer::UnitMode::Storage—— 溫和保溫模式。這是儲料櫃的主要模式。- 在門戶的裝置選單中修改儲存溫度——卡片欄位的預設值會隨之改變：核心庫會自己發現選單變化並重新發布清單。
核心庫在 card 清單中加入：
"actions": [
{"id": "storage", "mode": "STORAGE", "name": {"ru": "Хранение", "en": "Storage"}, "action": "card.storage",
"params": [{"id": "temperature", "purpose": "target_temperature", "type": "number",
"limits": [30, 50], "step": 1, "default": 45, "unit": "°C"}]},
{"id": "stop", "mode": "IDLE", "name": {"ru": "Стоп", "en": "Stop"}, "action": "card.stop"}
]
在門戶上，閒置儲料櫃的卡片出現 Temp. 欄位（45 °C）和 Storage 按鈕；啟動後顯示帶目標值的工作階段區塊和 Stop 按鈕。在應用程式中，首頁顯示讀數和進行中的工作階段，啟動和停止在裝置頁面。卡片的感測器、欄位和版面在空氣過濾器部分的 裝置卡片 一章中介紹。
回呼中不要使用 delay()
動作回呼由網路處理程式呼叫。回呼中的任何阻塞都會中斷 MQTT 工作階段。只修改目標值和狀態，實際工作放在 loop() 中。
本章後的完整src/main.cpp¶
這是最終完整的設備檔案。相對於上一章的新行標記為// ← 第7章。同一個檔案作為現成範例位於儲存庫的example/09-cabinet/資料夾中，並透過pio run -e cabinet命令構建。
第6章結束後的src/main.cpp
#include <iDryer.h>
#include <Wire.h>
#include <math.h>
#include "Sht31ClimateSensor.h"
#include "demo_sensors.h" // 沒有感應器時的讀數（-DDEMO_SENSORS=1）
#include <menu_state.h> // ← 第6章：參數（menu.target_temp …）
#include <menu_bindings.h> // ← 第6章：menu_apply_by_bind
#include <menu_commands.h> // ← 第6章：menu_buildFullJson
#include <local_access/device_publisher.h> // ← 第6章：publishConfigRaw
static const iDryer::Config CFG = {
.deviceType = iDryer::DeviceType::Unknown, // 自製裝置：卡片由 card 清單組成
.unitsCount = 1,
.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;
}
// 讀數：感應器，或者在 -DDEMO_SENSORS=1 時用櫃子模型
static void readSensors() {
#ifdef DEMO_SENSORS
demoSensors(s_link.telemetry);
#else
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();
#endif
}
// ← 第6章：門戶上的選單
static bool s_menuPending = false;
static void publishMenu() {
static char buf[MENU_FULL_JSON_BUF_SIZE];
const size_t len = menu_buildFullJson(buf, sizeof(buf));
if (len > 0) s_link.devicePublisher()->publishConfigRaw(buf, len);
}
static void applySet(JsonObjectConst data) {
const int id = data["id"] | -1;
float v = data["val"].is<bool>() ? (data["val"].as<bool>() ? 1.0f : 0.0f)
: data["val"].as<float>();
for (uint16_t i = 0; i < g_bindings_count; i++) {
if ((int)g_bindings[i].id != id) continue;
const MenuMeta& m = g_menu_meta[id];
if (v < m.min_val) v = m.min_val;
if (v > m.max_val) v = m.max_val;
menu_apply_by_bind(g_bindings[i].bind, v);
s_menuPending = true;
return;
}
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
Wire.begin(8, 9);
s_climateOk = s_climate.begin();
menu.initDefaults(); // ← 第6章
menu.loadFromNVS(); // ← 第6章
menu_sync_state_to_cache(); // ← 第6章
s_link.begin();
// 裝置在門戶上被解除綁定：清除金鑰，等待重新綁定。
s_link.onCommand("revoke", [](JsonObjectConst) { s_link.handleRevoke(); });
s_link.onCommand("get_config", [](JsonObjectConst) { s_menuPending = true; }); // ← 第6章
s_link.onCommand("set", [](JsonObjectConst data) { applySet(data); }); // ← 第6章
}
void loop() {
s_link.loop();
// ← 第6章：上線時和收到請求時發布選單
static bool s_wasOnline = false;
const bool online = s_link.isOnline();
if (online && !s_wasOnline) s_menuPending = true;
s_wasOnline = online;
if (s_menuPending) {
s_menuPending = false;
publishMenu();
}
readSensors();
}
#include <iDryer.h>
#include <Wire.h>
#include <math.h>
#include "Sht31ClimateSensor.h"
#include "demo_sensors.h" // 沒有感應器時的讀數（-DDEMO_SENSORS=1）
#include <menu_state.h>
#include <menu_bindings.h>
#include <menu_commands.h>
#include <local_access/device_publisher.h>
#include <card/card_menu_bridge.h> // ← 第7章
static const iDryer::Config CFG = {
.deviceType = iDryer::DeviceType::Unknown, // 自製裝置：卡片由 card 清單組成
.unitsCount = 1,
.hasHeater = true, // ← 第7章
.hasFan = true, // ← 第7章
.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;
}
// 讀數：感應器，或者在 -DDEMO_SENSORS=1 時用櫃子模型
static void readSensors() {
#ifdef DEMO_SENSORS
demoSensors(s_link.telemetry);
#else
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();
#endif
}
static bool s_menuPending = false;
static void publishMenu() {
static char buf[MENU_FULL_JSON_BUF_SIZE];
const size_t len = menu_buildFullJson(buf, sizeof(buf));
if (len > 0) s_link.devicePublisher()->publishConfigRaw(buf, len);
}
static void applySet(JsonObjectConst data) {
const int id = data["id"] | -1;
float v = data["val"].is<bool>() ? (data["val"].as<bool>() ? 1.0f : 0.0f)
: data["val"].as<float>();
for (uint16_t i = 0; i < g_bindings_count; i++) {
if ((int)g_bindings[i].id != id) continue;
const MenuMeta& m = g_menu_meta[id];
if (v < m.min_val) v = m.min_val;
if (v > m.max_val) v = m.max_val;
menu_apply_by_bind(g_bindings[i].bind, v);
s_menuPending = true;
return;
}
}
// ← 第7章：加熱器和風扇開關
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};
// ← 第7章：溫度維持邏輯
static bool s_heating = false;
static float s_targetC = 0.0f;
static const float HEATER_MAX_C = 80.0f;
static void controlLoop() {
if (s_link.status.mode[0] != iDryer::UnitMode::Storage) { s_heating = false; return; }
float air = s_link.telemetry.airTempC[0];
float target = s_targetC;
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;
}
// ← 第7章：卡片動作
static void onStorage(uint8_t unit, JsonObjectConst args) {
s_targetC = args["temperature"].as<float>();
s_link.status.mode[unit] = iDryer::UnitMode::Storage;
s_link.status.targetTempC[unit] = s_targetC;
s_link.publishStatusNow();
}
static void onStop(uint8_t unit, JsonObjectConst) {
s_link.status.mode[unit] = iDryer::UnitMode::Idle;
s_link.status.targetTempC[unit] = 0.0f;
s_link.publishStatusNow();
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
Wire.begin(8, 9);
s_climateOk = s_climate.begin();
myHeater.begin(); // ← 第7章
myFan.begin(); // ← 第7章
menu.initDefaults();
menu.loadFromNVS();
menu_sync_state_to_cache();
s_link.begin();
// 裝置在門戶上被解除綁定：清除金鑰，等待重新綁定。
s_link.onCommand("revoke", [](JsonObjectConst) { s_link.handleRevoke(); });
s_link.onCommand("get_config", [](JsonObjectConst) { s_menuPending = true; });
s_link.onCommand("set", [](JsonObjectConst data) { applySet(data); });
auto& card = s_link.card(); // ← 第7章
idryer::card_menu::attach(card);
card.action("storage", "STORAGE", onStorage)
.name("ru", "Хранение").name("en", "Storage")
.param("temperature", "target_temperature", MENU_TARGET_TEMP);
card.action("stop", "IDLE", onStop)
.name("ru", "Стоп").name("en", "Stop");
}
void loop() {
s_link.loop();
static bool s_wasOnline = false;
const bool online = s_link.isOnline();
if (online && !s_wasOnline) s_menuPending = true;
s_wasOnline = online;
if (s_menuPending) {
s_menuPending = false;
publishMenu();
}
readSensors();
controlLoop(); // ← 第7章
applyHeater(); // ← 第7章
applyFan(); // ← 第7章
}
驗證結果¶
剛啟動時：Storage 模式、目標 45 °C、功率 100 %、風扇開啟，時間開始倒數。
三分鐘後：櫃內空氣溫度上升，濕度下降，加熱器達到工作溫度。圖表上可以看到功率如何按滯後開開關關。
儲存也可以從應用程式啟動：出現「停止」按鈕和時間倒數。
三分鐘後在應用程式中：45 °C 中的 43.9 °C，濕度從 51 % 降到 33 %。圖表上溫度向上，濕度向下。
此步驟後：
- 裝置卡片上的
Storage按鈕以輸入的溫度讓儲料櫃進入 Storage 模式，裝置開始加熱； - 空氣溫度逼近目標，保持在滯後範圍內；
- 加熱器不會超過
HEATER_MAX_C； - 風扇和加熱功率在遙測中可見；
Stop按鈕關閉加熱並轉為 Idle；在下次啟動前櫃子不再加熱。
下一步¶
邏輯已準備好。剩下的是將設備組裝到外殼中並檢查在打開——組裝和檢查。