CH32V003_简易3路独立温控风扇调速器

项目整体介绍

基于单片机CH32V003F4P6的三路独立检测控制的温控风扇调速器，设计有开窗，可以埋铜加锡以适配部分暴力风扇。

项目已经打样焊接测试，有一些小bug，不影响正常使用，介意的话可以看bug详情解释部分，按需修改。打样成本应该在3块钱以下，需要的多也可以自己手动拼板多打几块（有点擦边，狗头保命）。

所有电容电阻的封装均为0805（除了DC输入滤波电容为1210，但可以不焊接），理论上可以直接焊接0603，小伙伴可以根据自己手头的物料自行选择，也可以重新绘制0603封装版本来画更小的PCB。

风扇和热敏电阻接口均为XH2.54插针，也适配2510的风扇插针，可以根据需要选择适当的风扇。DC输入为5.5-2.1mm接口。代码设计上热敏电阻是按照100K，3950的NTC电阻来设计的，如果用别的类型的热敏电阻，需要适当修改代码以及分压电阻的阻值，详情请看ADC采样部分介绍。

下载调试使用WCH_LINK的三线调试（玩沁恒单片机多一点的建议搞一个，挺方便），我直接用公线手动插在孔里下载，所以外壳没留插针接口，有需要可以自己再开窗。

项目配套有风扇调速器的3D外壳，使用立创EDA专业版自带的设计器设计，经过多次微调打样，目前效果不错，当然建模水平强大的小伙伴也欢迎自己修改适配更好看的外壳。

调速器尺寸33*27mm，如果使用2510插针会占据空间导致总体略微长一些，大约3-4mm左右。

目前设计温度与速度范围为20-80度一共八档，详细请看代码解释部分。

MCU部分及代码简介

MCU使用沁恒的CH32V003F4P6，主要是因为便宜，某宝大概8毛左右一片，为了项目通用性买了不少F4P6，引脚有不少浪费，但是F4P6和引脚少的版本价格差不多，所以就这样了。

内部程序通过TIM1定时采样ADC中断，中断间隔1ms，更新频率为1HZ，可以修改代码来增加频率。

PWM输出频率为25kHZ，符合风扇控制PWM频率标准，使用TIM2作为PWM输出控制器（理论上TIM2能同时控制以及输出4路，但是TIM2CH4与RESET引脚共用，我还没怎么研究怎么设置屏蔽RESET，而且也用不到这么多路，所以就设计为3路了）。

温度范围以及PWM逻辑：温度为20-80度一共8档，其中20度以下关闭风扇，20-30度转速15%，30-40度转速30%，依次类推，70-80度转速90%，80度以上为100%速度。需要注意，因为电路结构设计，PWM输出为高电平时，风扇的控制电平为低，所以单片机的PWM的占空比值为100%时，风扇应该是关闭状态（部分风扇在占空比最大的时候依然会低速旋转），而PWM的占空比值为0%时，风扇为慢速状态，修改代码逻辑时需要注意。

其它代码在附件中，基本都有注释，有疑问也可以在评论留言，我有空会解答。

ADC采样部分介绍

采样通过一个分压电阻以及一个XH2.54插针外接的热敏电阻来完成，原设计为100K3950NTC电阻，如果选用别的电阻，需要手动计算相应温度的电压，以及ADC值，来调整代码逻辑。

NTC热敏电阻的变化曲线如下：

根据曲线可以看出，如果温度变化范围选取的过于大，可能会导致在温度较高的时候，ADC的误差变大，因此应当尽量选取合适的温度范围。如果3路风扇所需要的温度范围均不一样，应当为每一路风扇都选择合适的分压电阻，并相应的修改代码逻辑，以提升控制效果。

分压电阻的选取和电阻在所选的温度区间内变化有关，为了尽量让温度采集的准确，应选取合适的分压电阻，使得热敏电阻在相应温度区间阻值变化所带来的ADC采样点的电压变化范围最大，以减少ADC采集精度对结果的影响（虽然分档控制不需要这么高的精度，但是我因为好奇推导了一下发现是可以算出来的，在此分享一下，对推导不感兴趣的小伙伴可以直接看结论，若有错误的地方欢迎指出，理论上只要分压电阻选的不要太大或者太小，对ADC的采样都不会有太大的影响）。

首先说出结论：假设热敏电阻在目标温度区间内的最小电阻为R，最大电阻为tR（t>1），则最佳分压电阻为，总电压变化为。

接下来是推导过程（高中学过导数就能看懂）：

采样电压的最大值为：，最小值为。（欧姆定律）

则电压变化量为：。

其中除了分压电阻阻值为变量之外，其它量都在选取热敏电阻以及温度变化区间后为固定值，可以视为常量。为了使得电压变化量最大，则使得Δt的分母部分最小（因为变量都在分母），对其分母部分求导，求导变量为R分压电阻，可得：，由此可以看出，当R分压小于根号t倍的R热敏时，分母单调递减，反之单调递增，则最小值点为R分压等于根号下t倍的R热敏。代回可得，最大电压变化值为。

BUG部分介绍

1、LED原设计有点过于亮了，可以串联个更大的电阻来避免这个问题

2、在插入调试插针3.3V的时候，12V的LED竟然也会亮，貌似AMS1117并不能防止倒灌，所以尽量不要同时接着DC电源和调试器，可能有烧坏的风险。

3、在焊接2510插针的时候，R7，R8，R9会把底座顶起来一些，导致容易焊歪，布局的时候没注意这事，只能新的版本里面再改了。

4、风扇输出1，2，3的位置和热敏电阻的位置顺序相反，布局的时候粗心了，代码里面顺序已经修改了能对应了，丝印还没更新，如果发现输出不正常的话可以先检查一下。

5、3D外壳设计目前是按照焊接2510插针后的长度来设计的，如果只焊接XH2.54插针，板子会在外壳里晃动，可以加一点热熔胶填充或者修改外壳尺寸来减少晃动。

后续发现别的bug也会更新。

最后附上测试视频以及代码，欢迎感兴趣的小伙伴指出问题，以及对本工程的改造升级。