加热管理¶
在本页中，你将传感器、设置和电源部分关联为工作逻辑。设备在柜中保持指定的温度，保护加热器免受过热，并响应来自门户网站的命令。
逻辑在 loop() 中旁边执行网络服务。所有计时器和阈值是非阻塞的，没有 delay()。
应该发生什么¶
柜的行为由三个简单规则组成：
- 温度维护。 如果柜内空气比目标低磁滞量 — 打开加热。到达目标时 — 关闭。
- 加热器保护。 温度计控制加热器本身。如果它过热 — 加热关闭，无论空气温度如何。
- 风扇。 打开以在柜中吹动热量，当不需要加热时关闭。
加热器和风扇开关¶
控制器通过开关管理加热器和风扇：MOSFET 模块（版本 A）或 SSR（版本 B）— 见接线图。从代码的角度来看，这只是一个 GPIO 引脚：HIGH — 打开，LOW — 关闭。
用小结构描述这样的开关并制作两个实例 — 用于加热器和风扇。在 src/main.cpp 中添加（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 — 加热器控制
static GpioOutput myFan{5}; // GPIO5 — 风扇控制
引脚号与接线图相同。在 setup() 中两个开关都应初始化：myHeater.begin(); 和 myFan.begin();。
启动时的安全状态
begin() 立即设置 LOW — 加热器和风扇关闭，直到逻辑决定另外。这很重要：打开电源时加热器不应意外打开。
按磁滞维护温度¶
对于 40-45 °C 的柜子，简单的磁滞足够：加热打开和关闭围绕目标。这比完整 PID 更简单，对温暖维护可靠。
磁滞取自菜单（menu.hysteresis）——它已在第 6 章中接入。目标温度由用户在设备卡片上启动储料柜时设置（s_targetC；卡片在本章后面接入）。只在 Storage 模式下加热。添加状态和判断函数：
static bool s_heating = false;
static float s_targetC = 0.0f; // 本次运行的目标，来自卡片
static void controlLoop() {
// 只在 Storage 模式下加热：停止后柜子自然冷却。
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; // 来自卡片
float hyst = (float)menu.hysteresis; // 从菜单
if (air < target - hyst) {
s_heating = true; // 冷了 — 加热
} else if (air >= target) {
s_heating = false; // 到达目标 — 停止
}
}
目标温度随卡片的启动命令一起到达；它的范围和默认值是菜单中的 target_temp 项。
通过温度计保护加热器¶
空气缓慢加热，加热器线圈很快。没有单独的控制，加热器可能在空气到达目标之前过热。这就是为什么加热器的温度计设置硬性限制。
static const float HEATER_MAX_C = 80.0f; // 加热器温度的上限
static void applyHeater() {
float heaterTemp = s_link.telemetry.heaterTempC[0]; // 温度计
bool allow = s_heating && heaterTemp < HEATER_MAX_C;
if (allow) {
myHeater.on();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 1.0f; // 反映在遥测中
} else {
myHeater.off();
s_link.telemetry.heaterPower01[0] = 0.0f;
}
}
加热器上限是保护，不是气候调节
HEATER_MAX_C 限制加热器本身的温度，而不是空气。值取决于加热器构造和外壳材料。选择它的余量低于打印部件变形的温度 — 见耐热材料。
为获得更平滑的加热，而不是"全部或无"的打开/关闭，你可以通过 PWM 管理功率，且 heaterPower01[0] 字段接受从 0.0 到 1.0 的值。对于温暖维护柜，上面的简单逻辑通常足够。
风扇¶
风扇在柜中吹动热量。最简单的逻辑是在我们加热时打开它：
static void applyFan() {
bool fanOn = s_heating; // 当我们加热时旋转
if (fanOn) myFan.on(); else myFan.off();
s_link.telemetry.fanOn[0] = fanOn; // 反映在遥测中
}
在系列控制器中，风扇通过温度以独立阈值管理（例如，在 55 °C 打开，在 35 °C 关闭），以防它在边界附近抖动。对于柜子，你可以应用相同的方法，将阈值绑定到菜单参数。
在 loop() 中汇总¶
void loop() {
s_link.loop(); // 网络和自动发布
// 传感器（见"传感器"步骤）：
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(); // 决定是否加热
applyHeater(); // 应用于加热器 + 保护
applyFan(); // 应用于风扇
}
遥测字段（heaterPower01、fanOn）外观自己发布 — 门户网站上可见设备现在是否在加热，风扇是否工作。
卡片：启动和停止¶
启动和停止来自门户和应用中的设备卡片。固件把它们声明为卡片 动作：核心库把它们加入 card 清单，门户和应用自行绘制表单和按钮。代码中无需解析命令——核心库会调用你的函数。
卡片由清单生成：左边是读数，包括加热功率和风扇，右边是带温度和启动按钮的表单。门户此前对这台设备一无所知——一切都来自固件。
应用中是一样的，而且出自同一份清单：读数、温度字段和启动按钮。
温度字段的范围和默认值通过桥接 card_menu_bridge.h 取自菜单项 target_temp（30–50 °C，45）。用户输入的值随启动命令发送，不会写入菜单。在第 6 章的菜单头文件旁边添加头文件：
动作回调——放在 setup() 之前：
static void onStorage(uint8_t unit, JsonObjectConst args) {
s_targetC = args["temperature"].as<float>(); // 已在 30..50 范围内
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 章的菜单命令之后声明动作。菜单值已经在卡片读取的缓存中：从第 6 章起 setup() 就调用了 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"—— 动作之后单元的模式。柜子空闲时，卡片显示启动表单；模式为STORAGE时，显示会话块和停止按钮。MENU_TARGET_TEMP——target_temp项的 id；生成器把它写入menu_ids.h。s_link.status.mode[0]和targetTempC[0]显示腔体当前状态。每次改变后调用publishStatusNow()，卡片会立即切换。iDryer::UnitMode::Storage—— 温和保温模式。这是储料柜的主要模式。- 在门户的设备菜单中修改存储温度——卡片字段的默认值会随之改变：核心库会自己发现菜单变化并重新发布清单。
核心库在 card 清单中加入：
"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"}
]
在门户上，空闲储料柜的卡片出现 Temp. 字段（45 °C）和 Storage 按钮；启动后显示带目标值的会话块和 Stop 按钮。在应用中，首页显示读数和正在进行的会话，启动和停止在设备页面。卡片的传感器、字段和布局在空气过滤器部分的 设备卡片 一章中介绍。
回调中不要使用 delay()
动作回调由网络处理程序调用。回调中的任何阻塞都会中断 MQTT 会话。只修改目标值和状态，实际工作放在 loop() 中。
本章后 src/main.cpp 的完整版本¶
这是最终的、完整的设备文件。相对于上一章的新行标记为 // ← 第 7 章。这个文件也位于存储库的 example/09-cabinet/ 文件夹中作为现成示例，并通过 pio run -e cabinet 命令构建。
第 6 章结束后的 src/main.cpp
#include <iDryer.h>
#include <Wire.h>
#include <math.h>
#include "Sht31ClimateSensor.h"
#include "demo_sensors.h" // 没有传感器时的读数（-DDEMO_SENSORS=1）
#include <menu_state.h> // ← 第 6 章：参数（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, // 自制设备：卡片由清单生成
.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;
}
// 读数：传感器，或者在 -DDEMO_SENSORS=1 时用柜子模型
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：门户上的菜单
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();
// 设备在门户上被解绑：清除密钥，等待重新绑定。
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：上线时和收到请求时发布菜单
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" // 没有传感器时的读数（-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, // 自制设备：卡片由清单生成
.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;
}
// 读数：传感器，或者在 -DDEMO_SENSORS=1 时用柜子模型
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：加热器和风扇开关
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：温度维护逻辑
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：卡片动作
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();
// 设备在门户上被解绑：清除密钥，等待重新绑定。
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
}
检查结果¶
刚启动后：Storage 模式，目标 45 °C，功率 100 %，风扇已开，开始计时。
三分钟后：柜内空气升温，湿度下降，加热器到达工作温度。图上可以看到功率按磁滞开合。
存储也可以从应用启动：出现"停止"按钮和计时。
三分钟后的应用：目标 45 °C 已到 43.9 °C，湿度从 51 % 降到 33 %。图上温度向上，湿度向下。
在这一步之后：
- 设备卡片上的
Storage按钮以输入的温度让储料柜进入 Storage 模式，设备开始加热； - 空气温度上升到目标并保持在磁滞范围内；
- 加热器不超过
HEATER_MAX_C； - 风扇和加热电源在遥测中可见；
Stop按钮关闭加热并转为 Idle；在下次启动前柜子不再加热。
接下来¶
逻辑准备好了。仍然在外壳中组装设备并在打开时检查 — 组装和检查。