Sistem de control al umidității și temperaturii pentru terariu: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

INTRODUCERE:

Acest instructable este pentru dezvoltarea unui sistem modular de control al umidității și temperaturii folosind un Arduino Uno. Acest sistem utilizează o sondă de umiditate și temperatură impermeabilă pentru a monitoriza parametrii de mediu și un Arduino Uno conectat la relee de 5V pentru a controla activarea unui umidificator și a unui ventilator de răcire. Un sistem secundar care utilizează un ceas în timp real (RTC) asigură o reîmprospătare zilnică a aerului umed și permite programarea umidificării și răcirii programate. Măsurătorile de umiditate și temperatură sunt proiectate pe ecranul LCD.

Aplicația acestui dispozitiv este de a controla parametrii de mediu pentru plantele tropicale. În acest caz, aceste plante preferă umiditate mai mare (de obicei peste 70%) și sunt sensibile la temperaturi mai ridicate (30-35C). Având în vedere moderarea temperaturii din sistemul HVAC al clădirii mele, mă pot asigura că temperatura nu va scădea sub un prag specificat (20C). În acest caz, efectul de seră este mai mult o preocupare, astfel încât răcirea trebuie să fie pusă în aplicare pe lângă umidificare.

PRUDENȚĂ:

Această construcție implică lucrul cu electricitate. Luați măsuri speciale de precauție pentru a evita electrocutarea și șocurile. Aveți grijă la cablarea suplimentară pentru a evita crearea de scurte sau conexiuni slabe.

Deși acest sistem este conceput pentru a fi compatibil cu dispozitive de 120V, nu este destinat utilizării cu sisteme de curent mare. Modificările simple vor permite un astfel de sistem, inclusiv relee destinate puterii mai mari, un sistem de răcire etc. Limitați consumul total de curent la 10A maxim combinat pentru toate dispozitivele conectate.

MODIFICARE:

Acest sistem poate fi modificat pentru a adăuga parametri de control suplimentari, cum ar fi un încălzitor. În plus, poate fi rulat fără un sistem de control activ doar prin aplicarea de aer umed în mod programat. Acest factor depinde în mare măsură de tipurile de organisme care trebuie cultivate în terariu.

REPERTORIU:

Programul, diagramele și modelele de imprimare 3D pot fi găsite și pe GitHub Here.

Provizii

CONTROLOR

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • Releu 1x 2 sau 4 canale 5V 10A (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x Sonda de temperatură și umiditate impermeabilă SHT 20 I2C (RobotShop SEN0227)
  • 1x modul LCD I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x Scut Data Logger cu modul RTC sau RTC (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1 x Ecran terminal cu șurub pentru Arduino Uno (opțional, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • Cablu prelungitor 3x 120V cu 2 direcții (poate fi utilizat și 3 direcții, asigurați-vă că pot suporta 10A [1200W] sau mai mult)
  • 1x Project Box cel puțin 7 "x5" x3 "(RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x placa PCB sau placa de montare pentru cutie
  • 1x cablu USB a / b

  • 1x adaptor USB pentru încărcător de perete (120V)

UMIDIFICATOR

• • 1x umidificator Homasy Cool Mist (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1x Tub de descărcare a pompei biliare PVG 5/8 "x 6 '(sau tuburi similare de 3/4" până la 5/8 ", LOWES # 814327)
  • 1x Racord de cuplaj 3/4 "Femelă-Femelă din PVC (LOWES # 23850)
  • 2x Racord din PVC cu șurub de la bărbat la femeie 3/4 "(LOWES # 126822)
  • 1x Fiting din PVC cu cot de ieșire laterală 3/4 "(LOWES # 315496)
  • 1x adaptor rotativ de irigare de la bărbat la femeie de 3/4 "(LOWES # 194629)

VENTILATOR DE RĂCIRE

• • 1x ventilator computer 12V
  • 1x adaptor de alimentare 12V 1A
  • 1x 12V tată + mamă 2.1x5.5MM DC conector adaptor mufă

PIESE MICI

• • 20x cabluri jumper
  • 4x presetupe (PH7)
  • 3x piulițe de sârmă 22-10 AWG
  • 12x Distanțe și șuruburi și șuruburi
  • 6x șuruburi și șuruburi M3-0.5 sau UNC 4-40
  • 4x șuruburi (pentru a atașa placa de montaj la cutia de proiectare)
  • 3x Cârlige de ventuză

INSTRUMENTE

• • Stripper de sârmă
  • Șurubelnițe (diferite dimensiuni)
  • Burghiu
  • Instrument rotativ (opțional)
  • Imprimantă 3D (opțional)

PROGRAM

Programul poate fi găsit pe această pagină sau pe GitHub Aici

Pasul 1: conectați circuitul Adruino

Acest pas este pentru configurarea și conectarea electronice. În acest caz, tot ce trebuie conectat este Arduino UNO, SHT 20 și numai piesele de conectare Arduino la relee. * Notă, conectarea cablurilor de extensie de 120V nu trebuie să se facă acum.

WIRE ARDUINO

1. Adunați componentele listate în Consumabile sub SISTEMUL DE CONTROL.

2. Conectați Arduino Uno urmând schema inclusă (figura). Nu conectați încă releul.

   • Datalogger Board:

     Conectează-te deasupra Arduino Uno

   • Ecranul terminalului cu șurub:

     Conectați partea analogică la partea analogică a plăcii Datalogger de pe Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Roșu la 3,3V
     • Verde spre GND
     • Negru până la A5
     • Alb la A4

   • Ecran LCD I2C 16x2:

     • SCL la A5
     • SDA la A4
     • GND la GND
     • VCC la 5V

   • Releu cu 4 canale (am folosit IN3 și IN4 dintr-un releu cu 4 canale, acest lucru poate funcționa și pentru IN1 și IN2 pe un releu):

     • VCC la 5V
     • GND la GND
     • IN 3 la pinul 7
     • IN 4 la pinul 8
3. Dacă utilizați ecranul terminalului cu șurub, puteți utiliza 5V și GND pentru conectarea directă la ecran, astfel încât să nu aveți 2 pini care intră în aceeași intrare.
4. Ecranul sau sonda SHT 20 pot fi conectate la cealaltă intrare SDA SCL găsită pe Arduinos deasupra intrării AREF. Rețineți că nu toate scuturile vor avea acest lucru pe ele.

Pasul 2: programați Arduino și verificați

Acest pas este de a verifica dacă toate componentele funcționează și că programul va rula conform intenției.

PROGRAM ARDUINO

1. Folosind un computer, descărcați Arduino IDE care poate fi găsit aici.
2. Conectați Arduino la un computer utilizând adaptorul USB a / b.
3. Descărcați programul Arduino de aici sau de pe această pagină.
4. Încărcați software-ul pe Arduino (asigurați-vă că ați selectat portul COM corect sau nu se va încărca).

VERIFICĂ ELECTRONICA

1. Verificați dacă programul rulează și toate componentele citite corect.

   1. Umiditatea poate fi verificată prin punerea senzorului în apropierea umidificatorului.

      • La o umiditate sub 70%, releul ar trebui să pornească, adesea indicat printr-un sunet de clic și o lumină pe releu (în funcție de model).
      • La o umiditate peste 85% ar trebui să se oprească, deseori indicată printr-un alt clic și o lumină stinsă.

   2. Temperatura poate fi verificată ținând în mod corect sonda în mâini pentru a crește temperatura.

      În mod similar, la o temperatură peste 30C, releul pentru ventilator ar trebui să pornească

   3. Rețineți că sonda are un timp de întârziere de aproximativ 6 secunde pentru a raporta o schimbare de mediu.

2. Asigurați-vă că afișajul indică umiditatea temperaturii cu un număr ambiant rezonabil.

   Puteți estima umiditatea și temperatura actuală utilizând un alt senzor sau pe baza vremii locale

Pasul 3: Creați Project Box și montați electronice

Cutia de proiect poate fi acum construită și electronica montată pentru a fi plasată ulterior în cutie.

CUTIE PROIECT

1. Pentru cutia proiectului, trebuie găurite 4 găuri:

   • Cablu de intrare 120V.
   • Intrare pentru senzorul SHT20.
   • Ieșire pentru controlul umidității.
   • Ieșire pentru controlul temperaturii.

2. Găurile pot fi amplasate oriunde. În această casetă de exemplu, acestea au fost plasate după cum urmează:

   • Intrare 120V - sus în dreapta în centru.
   • Intrare SHT 20 - partea stângă în centru.
   • Ieșire de control al umidității - chiar în partea de sus a centrului.
   • Ieșire de control al temperaturii - dreapta spre partea de jos a centrului.

3. Marcați și găuriți cu un burghiu de 11,5 mm.

   Notă: Se poate folosi un burghiu de 7/16 "și apoi șlefuit / așezat pentru ao mări suficient pentru a fi introdus în presetupă

4. Scoateți capacul și sigiliul de pe fiecare presetupă și atașați corpul șurubului și piulița rămasă la corp așa cum se vede în figură.

MONTARE

1. Folosind fie o bucată de plastic, o placă de montare, fie o placă de prototipare tăiată pentru a se potrivi în cutie.
2. Găuriți găuri pentru a se potrivi cu găurile de montare din cutie.
3. Poziționați dispozitivele electronice (Arduino Uno cu scuturi și releu) astfel încât să încapă pe tablă.
4. Marcați găurile și găuriți cu dimensiunea corespunzătoare a burghiului.
5. Folosind orice antet la alegere, atașați Arduino și Releele la placă (figura)

Pasul 4: Configurare electronică Project Box

Acest pas se concentrează pe plasarea tuturor componentelor în cutia de proiect, astfel încât să se poată realiza cablarea finală.

ADĂUGAȚI ARDUINO ȘI RELAIE

1. Deconectați cu atenție senzorul SHT 20 și ecranul.
2. Puneți panoul de montare în cutie (figura). Nu îl înșurubați încă.

CABLURI PREP

1. Tăiați cablurile prelungitoare la lungimea dorită.

   • Veți avea o intrare de vârf care va rămâne în interiorul cutiei. Aceasta este pentru alimentarea Arduino și a altor dispozitive care pot fi adăugate ulterior (de exemplu, ventilator, convertor de putere etc.).
   • 2 dintre aceste intrări cu vârf vor fi utilizate pentru a alimenta fiecare umidificator și dispozitivul de răcire. Le puteți face de orice lungime doriți, dar eu aleg să le țin aproape de dispozitiv pentru a evita cablurile care atârnă peste tot.
   • Din unul dintre aceste prelungitoare, veți salva capătul cablului pentru a alimenta dispozitivul. Dacă firul sub tensiune este indicat pe cablu, utilizați-le (cel mai adesea au dungi, nu vă faceți griji dacă cablul dvs. are acest lucru, este doar mai ușor de organizat).
2. Îndepărtați capetele cablului de alimentare și cele trei intrări de alimentare.
3. Răsuciți capetele dezbrăcate pentru a evita sfâșierea (figura, figura).
4. Așezați capacul și garnitura de cauciuc pe mufă, cele 2 ieșiri pentru releu și sonda SHT 20.

ADĂUGAȚI CABLURI

Cablurile pot fi adăugate în glandele montate pe cutie (figura). Nu le înșurubați încă

Pasul 5: Cablarea releului

Pentru această parte, am inclus o cablare mai aprofundată, deoarece poate fi dificilă. Aceasta va urma același cablaj ca schema văzută în Pasul 2 (figura).

REAU DE CÂNTARE

1. Conectați cele două fire libere în fiecare dintre intrările comune (C) ale celor două relee folosind o șurubelniță pentru a fixa firul (figura).

   • Aceasta este în mod normal intrarea centrală a releului și este deseori desemnată ca o linie C sau verticală.
   • Este posibil să fie necesară tăierea firelor pentru a se asigura că se potrivesc corect.
   • Asigurați-vă că nu există aproape niciun cupru expus, potrivirea este strânsă și că nu există fire șlefuite.
   • S-ar putea să trebuiască să ridicați ușor placa pentru a introduce firele.

2. Conectați capătul sub tensiune al firului de la cele 2 intrări de putere la partea normal deschisă (NO) a releului (figura).

   Acest lucru este similar cu pasul de mai sus, dar această ieșire este desemnată printr-o linie unghiulară (ca un comutator care nu este conectat la firul comun)

3. Începeți cu conectarea tuturor firelor sub tensiune împreună. (Acest lucru corespunde celui mai mare dintre cele două fire și este adesea indicat de niște benzi pe fir sau fir negru.) Cablurile pentru conectarea împreună sunt:

   • Sârmă sub tensiune de la priză
   • Cablu sub tensiune de la intrarea fișei pentru a fi utilizat pentru alimentarea Arduino
   • 2 fire decupate
4. Răsuciți firele împreună și acoperiți cu un capac cu șurub.

5. Conectați toate firele neutre împreună.

   • Sârmă neutră de la priză
   • Sârmă neutră de la ieșire pentru a fi utilizat pentru alimentarea Arduino
   • Returnați firele de la fiecare dintre cele 2 ieșiri de putere
6. Răsuciți firele împreună și pelerina cu un capac cu șurub (figura).

7. Asigurați-vă că toate capacele cu șurub sunt strânse și nu vor cădea.

   • Dacă capacele cu șurub nu se potrivesc bine, utilizați un capac de dimensiuni diferite.
   • Alternativ, firele pot fi conectate 2 la un moment dat și excesul de sârmă poate fi folosit pentru a le sari împreună

ATAȘAȚI SHT20

1. Remontați SHT20 pe placa cu șuruburi.

   Firele pot fi, de asemenea, împinse în fire jumper și / sau conectate la fire jumper dacă nu se utilizează o placă cu șurub

Strângeți glandele

1. Strângeți fiecare capac al glandei în jurul firelor

   Cablurile pot fi strânse puțin pentru a elimina o slăbiciune, dar asigurați-vă întotdeauna că mai rămân slabe

Pasul 6: Configurarea capacului cutiei de control

Acest pas constă în montarea ecranului în partea de sus a cutiei și adăugarea de componente tipărite 3D pentru a face să pară curat.

REALIZAȚI OGRĂ PENTRU LCD

1. Găsiți un loc pentru a monta ecranul pe capac.

   Acest proiect l-a pus pe stânga 1 "din partea de sus și din stânga

2. Urmăriți ecranul și locația găurilor.
3. Folosind fie un Dremel, fie o lamă de ras, decupați zona dreptunghiulară pentru a pune ecranul.
4. Găuriți ecranul folosind burghiul corespunzător.

ADĂUGAȚI COMPONENTE IMPRIMATE 3D (opțional)

1. Imprimați cele 2 fișiere STL incluse:

   • Un cadru pentru ecranul LCD pentru a ascunde eventualele neconcordanțe de tăiere (Cadru ecran 16x2 LCD (retro).stl).
   • O siglă care să o facă oficială (Humidi_Control_Logo.stl).
2. După imprimare, așezați cele 2 componente tipărite pe capac oriunde doriți.
3. Marcați găurile pentru ecran folosind burghiul corespunzător.
4. Vopsiți dacă doriți.

ATAȘAȚI ECRANUL

1. Folosind șuruburi și șuruburi mici (M3 funcționează bine pentru aceasta) șurub pe ecran cu șuruburi în față și ecran în spate. Dacă utilizați cadrul, atașați-l prin față (figura).
2. Atașați sigla și adăugați șuruburi (opțional) (figura).
3. Asigurați-vă că toate șuruburile și șuruburile sunt strânse.

Pasul 7: Finalizați caseta sistemului de control

Acești pași finalizează configurarea casetei de proiect cu sistemul de control în interior.

ALIMENTARE ȘI ÎNCHIDERE

1. Utilizați intrarea cablului prelungitor care a fost plasat în interiorul cutiei pentru a adăuga conectorul de alimentare la Arduino.

   Îmi place să folosesc USB-ul, astfel încât să îl pot deschide cu ușurință și să apuc cablul pentru a-l reprograma

2. Porniți cutia pentru a vă asigura că toate conexiunile funcționează.
3. Înșurubați placa de montaj cu șuruburile corespunzătoare.
4. Înșurubați partea superioară a cutiei folosind șuruburile din setul cutiei de proiect.

Sistemul de control este acum complet. Următorii pași sunt adăugarea unui umidificator și a unui ventilator de răcire.

Pasul 8: Configurarea umidificatorului

Aceasta este pentru configurarea unui sistem de umidificare de bază folosind un umidificator cu ultrasunete comercial

UMIDIFICATOR

1. Folosind piesele din PVC, conectați-le la elementul de artizanat văzut în figură

   • Atașați cuplajul din PVC de la 3/4 "mamă la mamă la cotul cu șurub din PVC mamă la mamă.
   • Atașați cotul cu șurub la un alt cot cu șurub pentru a face un unghi drept.
   • Adăugați adaptorul de irigare de la tată la tată la capătul șurubului cotului șurubului.
   • Atașați cotul de ieșire laterală din PVC la capătul adaptorului de irigare.

2. Măsurați și tăiați tubulatura la lungimea dorită

   • Această lungime trebuie să fie de la vârful terariului până la mijlocul umidificatorului.
   • Trebuie să fie foarte puțin slăbit în linie și ar trebui să fie cât mai vertical posibil. Orice buclă sau zonă care colectează apă va înfunda tubulatura și va împiedica curgerea particulelor mici de apă.
   • În cazul acestei configurații, tubulatura avea delimitări la picioare și trei picioare lucrate.

3. Conectați tubulatura la partea din PVC

   În acest caz, se utilizează o conductă biliară de 5/8 "care se potrivește perfect în cuplajul de 3/4"

4. Scoateți capacul alb de pe ieșirea umidificatorului
5. Împingeți tubulatura în interiorul ieșirii astfel încât să se potrivească perfect.
6. Așezați partea tubului din PVC în interiorul terariului, astfel încât să se așeze de-a lungul jantei. Părțile PCV pot fi înșurubate mai mult sau mai puțin pentru a permite lățimea marginii terariului să fie găzduită.

Pasul 9: Configurarea ventilatorului de răcire

Acest lucru adaugă un ventilator de răcire pentru a reduce temperatura prin răcire convectivă atunci când este necesar

VENTILATOR DE RĂCIRE

1. Conectați firele de ieșire de la ventilatorul computerului la un adaptor tată de 12V.

2. Folosind 2 ventuze, poziționați-le / îndoiți-le astfel încât să stați în găurile ventilatorului (figura).

   Ventilatorul ar trebui să fie înclinat ușor în jos pentru a trage aer din împrejurimi pentru a răci locuitorii

Pasul 10: conectarea și verificarea

Acesta este ultimul pas pentru finalizarea sistemului de control!

MONTAJ SHT 20

1. Folosind un cerc de ventuză, atașați SHT 20 către partea superioară a terariului (figura).

   În teorie, gradientul de apă din aer ar trebui să fie cel mai scăzut spre vârful terariului, deoarece acesta se amestecă cu aerul din cameră. În acest caz, putem fi siguri că restul terariului este la sau puțin peste umiditatea măsurată de senzor

PLUG-IN TOT

1. Conectați sistemul de control la o priză și asigurați-vă că acesta se pornește și citește corect
2. Conectați umidificatorul la priza de control a umidității.
3. Conectați ventilatorul la priza de control a temperaturii.

TEST

Testați sistemul reglând mediul din jurul senzorului pentru a vă asigura că releele pornesc / se opresc atunci când este necesar. Consultați Pasul 2 pentru mai multe informații

Pasul 11: Cuvinte finale

CUVINTE FINALE

Sistemul este configurat și ar trebui să fie bun. După cum sa menționat mai devreme, sistemul este modular în sensul că lucrurile pot fi ușor ajustate sau modificate pentru a se potrivi oricăror cerințe necesare. Este foarte important să ne amintim că acest sistem nu este inteligent: nu va ști dacă există un eșec și va porni sau dezactiva doar lucrurile. Sistemul trebuie verificat constant pentru a se asigura că există suficientă apă în umidificator, că linia nu este înfundată, că senzorul de umiditate funcționează în continuare etc. În general, acest sistem ar trebui să funcționeze la același nivel cu sistemele de control comercial și să fie mai mult funcțional, adaptabil și rentabil. Distrează-te construind.