Sistema de control d'humitat i temperatura per al terrari: 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

INTRODUCCIÓ:

Aquesta instrucció és per al desenvolupament d’un sistema modular de control d’humitat i temperatura mitjançant un Arduino Uno. Aquest sistema utilitza una sonda de temperatura i humitat impermeable per controlar els paràmetres ambientals i un Arduino Uno connectat a relés de 5V per controlar l’activació d’un humidificador i un ventilador de refrigeració. Un sistema secundari que utilitza un rellotge en temps real (RTC) garanteix un refresc diari d’aire humit i permet la programació d’humidificació i refrigeració programats. Les mesures d'humitat i temperatura es projecten a la pantalla LCD.

L’aplicació d’aquest dispositiu és controlar els paràmetres ambientals de les plantes tropicals. En aquest cas, aquestes plantes prefereixen una humitat més alta (normalment per sobre del 70%) i són sensibles a temperatures més altes (30-35C). Donada la moderació de la temperatura del sistema de climatització del meu edifici, puc assegurar-me que la temperatura no baixarà del llindar especificat (20 ° C). En aquest cas, l’efecte hivernacle és més preocupant, de manera que cal implementar un refredament a més de la humidificació.

PRECAUCIÓ:

Aquesta construcció implica treballar amb electricitat. Preneu precaucions especials per evitar electrocucions i xocs. Tingueu cura del cablejat per evitar crear curtmetratges o connexions deficients.

Tot i que aquest sistema està dissenyat per ser compatible amb dispositius de 120 V, no està pensat per ser utilitzat amb sistemes d’alta intensitat. Simples modificacions permetran un sistema d’aquest tipus, inclosos relés destinats a una potència superior, un sistema de refrigeració, etc.

MODIFICACIÓ:

Aquest sistema es pot modificar per afegir paràmetres de control addicionals, com ara un escalfador. A més, es pot executar sense un sistema de control actiu només aplicant aire humit de forma programada. Aquest factor depèn en gran mesura dels tipus d’organismes que es conreen al terrari.

REPOSITORI:

El programa, els diagrames i els models d'impressió 3D també es poden trobar a GitHub Here.

Subministraments

CONTROLADOR

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • Relé 1x 2 o 4 canals 5V 10A (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1 sonda de temperatura i humitat a prova d'aigua SHT 20 I2C (RobotShop SEN0227)
  • 1 mòdul LCD I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x escut de registre de dades amb mòdul RTC o RTC (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1 x blindatge de terminal de cargol per Arduino Uno (opcional, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • Cable d'extensió de 2 puntes de 120 V de 3x (també es pot utilitzar 3 puntes, assegureu-vos que puguin suportar 10A [1200W] o més)
  • 1 caixa de projectes com a mínim 7 "x5" x3 "(RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x tauler de PCB o tauler de muntatge per a caixa
  • 1x cable USB a / b

  • 1x adaptador de carregador de paret USB (120V)

HUMIDIFICADOR

• • 1 humidificador Homasy Cool Mist (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1x Tub de descàrrega de bomba PVG de 5/8 "x 6 '(o tub similar de 3/4" a 5/8 ", LOWES # 814327)
  • Acoblament de PVC 1x 3/4 "femella-femella (LOWES # 23850)
  • Conexió de colze de cargol de 2x 3/4 "de home a dona (LOWES # 126822)
  • 1x Conexió de colze de sortida lateral de 3/4 "de PVC (LOWES # 315496)
  • 1x adaptador de reg per a femella giratori de 3/4 "(LOWES # 194629)

VENTILADOR DE REFRIGERACIÓ

• • Ventilador d'ordinador 1x 12V
  • Adaptador d'alimentació 1x 12V 1A
  • 1x 12V mascle + femella 2,1x5,5MM Connector adaptador de presa de corrent continu CC

PEQUES PECES

• • 20x cables de pont
  • Premses de cable 4x (PH7)
  • 3x 22-10 AWG Wire Nuts
  • 12 x separacions i cargols i perns
  • 6x cargols i cargols M3-0.5 o UNC 4-40
  • 4x cargols (per fixar el tauler de muntatge a la caixa del projecte)
  • 3x ganxos de ventosa

EINES

• • Decapant de filferro
  • Tornavisos (diverses mides)
  • Trepant
  • Eina rotativa (opcional)
  • Impressora 3D (opcional)

PROGRAMA

El programa es pot trobar en aquesta pàgina o en GitHub Here

Pas 1: connecteu el circuit d'Adruino

Aquest pas és per a la configuració i connexió de l'electrònica. En aquest cas, només cal connectar-se a Arduino UNO, SHT 20 i només les parts de connexió Arduino als relés. * Tingueu en compte que ara no cal fer la connexió dels cables d’extensió de 120 V.

WIRE ARDUINO

1. Recopileu els components que figuren a Subministraments a SISTEMA DE CONTROL.

2. Connecteu l'Arduino Uno seguint l'esquema inclòs (figura). Encara no connecteu el relé.

   • Tauler de registre de dades:

     Connecteu-vos a la part superior d’Arduino Uno

   • Escut del terminal de cargol:

     Connecteu el costat analògic al costat analògic de la placa Datalogger de l’Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Vermell a 3,3V
     • De color verd a GND
     • Negre a A5
     • De blanc a A4

   • Pantalla LCD I2C 16x2:

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

   • Relé de 4 canals (he utilitzat IN3 i IN4 d'un relé de 4 canals, això també pot funcionar per a IN1 i IN2 en un relé):

     • VCC a 5V
     • GND a GND
     • EN 3 al pin 7
     • EN 4 al pin 8
3. Si feu servir el blindatge del terminal de cargol, podeu utilitzar el 5V i el GND per a la connexió directa a la pantalla de manera que no tingueu 2 pins connectats a la mateixa entrada.
4. La pantalla o la sonda SHT 20 es poden connectar a l’altra entrada SDA SCL que es troba a Arduinos a sobre de l’entrada AREF. Tingueu en compte que no tots els escuts hi tindran.

Pas 2: programa Arduino i comprova

Aquest pas consisteix a comprovar que tots els components funcionen i que el programa s'executarà tal com es pretenia.

PROGRAMA ARDUINO

1. Amb un ordinador, descarregueu l’IDE Arduino que podeu trobar aquí.
2. Connecteu l'Arduino a un ordinador mitjançant l'adaptador USB a / b.
3. Baixeu-vos el programa Arduino des d’aquí o en aquesta pàgina.
4. Pengeu el programari a l'Arduino (assegureu-vos que teniu el port COM adequat seleccionat o no es carregarà).

CHECK ELECTRONICS

1. Comproveu que el programa s’executa i que tots els components es llegeixen correctament.

   1. Es pot comprovar la humitat posant el sensor a prop de l’humidificador engegat.

      • A una humitat inferior al 70%, el relé s’ha d’encendre, sovint s’indica amb un so de clic i una llum al relé (depèn del model).
      • A una humitat superior al 85%, s’ha d’apagar, sovint s’indica amb un altre clic i s’apaga una llum.

   2. La temperatura es pot comprovar mantenint la sonda correctament a les mans per augmentar la temperatura.

      De la mateixa manera, a una temperatura superior a 30 ° C, el relé del ventilador hauria d’encendre’s

   3. Tingueu en compte que la sonda té un temps de retard d’uns 6 segons per informar d’un canvi ambiental.

2. Assegureu-vos que a la pantalla es mostri la humitat de la temperatura amb un nombre ambient raonable.

   Podeu estimar la vostra humitat i temperatura actuals mitjançant un altre sensor o segons el clima local

Pas 3: Creeu Project Box i monteu l'electrònica

Ara es pot construir la caixa del projecte i muntar l’electrònica per col·locar-la dins de la caixa més endavant.

CAPSA DE PROJECTES

1. Per a la caixa del projecte, caldrà practicar 4 forats:

   • Cable d’entrada de 120V.
   • Entrada per al sensor SHT20.
   • Sortida per al control de la humitat.
   • Sortida per al control de temperatura.

2. Es poden col·locar forats a qualsevol lloc. En aquest quadre d'exemple es van col·locar de la següent manera:

   • Entrada de 120 V: a la part superior de la dreta al centre.
   • Entrada SHT 20: costat esquerre al centre.
   • Sortida de control d'humitat: cap a la part superior del centre.
   • Sortida de control de temperatura: dreta cap a la part inferior del centre.

3. Marqueu i practiqueu forats amb una broca de 11,5 mm.

   Nota: Es pot utilitzar una broca de 7/16 "i després esmolar-la per arxivar-la per ampliar-la prou per posar-la a la glàndula

4. Traieu la tapa i el segell de cada premsa i fixeu el cos del cargol i la femella restants al cos tal com es veu a la figura.

MUNTATGE

1. Utilitzant un tros de plàstic, un tauler de muntatge o un tauler de prototipat tallat per encabir-lo a la caixa.
2. Practicar forats perquè coincideixin amb els forats de muntatge de la caixa.
3. Col·loqueu l'electrònica (Arduino Uno amb escuts i relés) de manera que encaixi a la placa.
4. Marqueu els forats i taladreu amb la mida de la broca adequada.
5. Amb qualsevol capçalera que trieu, connecteu Arduino i Relays a la placa (figura)

Pas 4: Configuració de l'electrònica de Project Box

Aquest pas se centra a col·locar tots els components a la caixa del projecte perquè es pugui fer el cablejat final.

AFEGEIX ARDUINO I RELLEU

1. Desconnecteu amb cura el sensor SHT 20 i la pantalla.
2. Introduïu el tauler de muntatge a la caixa (figura). No el cargoleu encara.

CABLES PREP

1. Talleu els cables d’extensió a la longitud desitjada.

   • Tindreu 1 entrada de punt que romandrà dins de la caixa. Això serveix per alimentar l'Arduino i altres dispositius que es poden afegir més endavant (és a dir, ventilador, convertidor de potència, etc.).
   • 2 d'aquestes entrades de pinça s'utilitzaran per alimentar cadascun dels humidificadors i el dispositiu de refrigeració. Podeu fer-ne la mida que vulgueu, però jo decideixo mantenir-les a prop del dispositiu per evitar que els cordons pengin a tot arreu.
   • Des d’un d’aquests cables d’extensió, deseu l’extrem del cable per alimentar el dispositiu. Si el cable està indicat al cordó, utilitzeu-los (el més freqüent és que tinguin ratlles, no us preocupeu si el cable ho té, és més senzill organitzar-lo).
2. Tireu els extrems del cable d’alimentació i les tres entrades d’alimentació.
3. Gireu els extrems pelats per evitar el desgast (figura, figura).
4. Col·loqueu la tapa i la junta de goma a l'endoll, les 2 sortides del relé i la sonda SHT 20.

AFEGEIX CABLES

Es poden afegir cables a les glàndules instal·lades a la caixa (figura). No els cargoleu encara

Pas 5: cablejat del relé

Per a aquesta part, he inclòs un cablejat més complet, ja que pot ser complicat. Això seguirà el mateix cablejat que l’esquema que es veu al pas 2 (figura).

RELÈ DE CABLEATGE

1. Connecteu els dos cables solts a cadascuna de les entrades comuns (C) dels dos relés mitjançant un tornavís per fixar el cable (figura).

   • Normalment és l’entrada central del relé i sovint es designa com una línia C o vertical.
   • És possible que s’hagi de retallar els cables per assegurar-se que encaixen correctament.
   • Assegureu-vos que gairebé no hi ha coure exposat, que l’ajust és ajustat i que no hi ha filferros esfilagarsats.
   • És possible que hagueu d’elevar lleugerament el tauler per introduir els cables.

2. Connecteu l'extrem viu del cable de les 2 entrades de potència a la part normalment oberta (NO) del relé (figura).

   Això és similar al pas anterior, però aquesta sortida es designa mitjançant una línia inclinada (com un commutador que no està connectat al cable comú)

3. Comenceu per connectar tots els cables actius. (Això correspon al més gran dels dos cables i sovint s'indica amb algunes tires al fil o fil negre.) Els cables per connectar-se són:

   • Filferro viu de l’endoll
   • Cable en directe de l'entrada d'endoll que s'utilitzarà per alimentar l'Arduino
   • 2 cables despullats
4. Gireu els cables junts i tapeu-los amb un tap cargol.

5. Connecteu tots els cables neutres.

   • Cable neutre de l’endoll
   • Cable neutre de la sortida que s’utilitzarà per alimentar l’Arduino
   • Retorna els cables de cadascuna de les 2 sortides de potència
6. Gireu els cables junts i mantigueu-los amb una tapa de rosca (figura).

7. Assegureu-vos que tots els taps de rosca estiguin ben ajustats i no caiguin.

   • Si els taps de cargol no encaixen bé, utilitzeu un tap de mida diferent.
   • Com a alternativa, els cables es poden connectar 2 alhora i es pot utilitzar l'excés de fil per saltar-los junts

UNEIX SHT20

1. Torneu a col·locar SHT20 a la placa de cargol.

   Els cables també es poden introduir en cables de pont i / o connectar-se a cables de pont si no s’utilitza una placa de cargol

APRETEU LES GLÀNDULES

1. Estrenyiu cadascun dels taps de les glàndules al voltant dels cables

   Els cordons es poden estirar una mica per eliminar una mica de joc, però sempre assegureu-vos que en quedin

Pas 6: Configuració de la tapa de la caixa de control

Aquest pas consisteix a muntar la pantalla a la part superior de la caixa i afegir components impresos en 3D perquè quedi neta.

FER FORAT PER A LCD

1. Cerqueu un lloc per muntar la pantalla a la tapa.

   Aquest projecte el situava a l'esquerra a 1 "de la part superior i esquerra

2. Traça la pantalla i la ubicació dels forats.
3. Amb un dremel o una fulla d’afaitar, retalleu l’àrea rectangular per posar la pantalla.
4. Feu forats per a la pantalla amb la broca adequada.

AFEGEIX COMPONENTS IMPRESSOS EN 3D (opcional)

1. Imprimiu els 2 fitxers STL inclosos:

   • Un marc per a la pantalla LCD que amaga qualsevol incoherència de tall (marc de pantalla LCD de 16x2 (retro).stl).
   • Un logotip perquè sigui oficial (Humidi_Control_Logo.stl).
2. Després d'imprimir, col·loqueu els 2 components impresos a la tapa on vulgueu.
3. Marqueu els forats de la pantalla amb la broca adequada.
4. Pinta si ho desitges.

UNEIX LA PANTALLA

1. Utilitzeu cargols i cargols petits (M3 funciona bé per a això) cargoli a la pantalla amb cargols a la part frontal i pantalla a la part posterior. Si utilitzeu el marc, fixeu-lo per la part frontal (figura).
2. Adjunteu el logotip i afegiu cargols (opcional) (figura).
3. Assegureu-vos que tots els cargols i cargols estiguin ben ajustats.

Pas 7: Finalitzar la caixa del sistema de control

Aquests passos acaben de configurar la caixa del projecte amb el sistema de control dins.

ALIMENTACIÓ I TANCAMENT

1. Utilitzeu l’entrada del cable d’extensió que es va col·locar dins de la caixa per afegir el connector d’alimentació a l’Arduino.

   M'agrada utilitzar l'USB per poder obrir-lo fàcilment i agafar el cable per reprogramar-lo

2. Enceneu la caixa per assegurar-vos que totes les connexions funcionen.
3. Enrosqueu el tauler de muntatge amb els cargols adequats.
4. Cargoleu la part superior de la caixa amb els cargols del kit de la caixa del projecte.

El sistema de control ja està complet. Els passos següents són l’addició d’un humidificador i un ventilador de refrigeració.

Pas 8: Configuració de l’humidificador

Això és per a la configuració d’un sistema bàsic d’humidificació mitjançant un humidificador d’ultrasons comercial

HUMIDIFICADOR

1. Feu servir les peces de PVC per connectar-les a l’article mostrat a la figura
   • Connecteu l'acoblament de PVC femella a femella de 3/4 "al colze de cargol de PVC femella a femella.
   • Connecteu aquest colze de cargol a un altre colze de cargol per fer un angle recte.
   • Afegiu l'adaptador de reg mascle a femella a l'extrem del cargol del colze del cargol.
   • Connecteu el colze de PVC de sortida lateral a l'extrem de l'adaptador de reg.
2. Mesureu i talleu el tub a la longitud desitjada
   • Aquesta longitud ha de ser des de la part superior del terrari fins a la meitat de l’humidificador.
   • Hi ha d’haver molt poca folga a la línia i ha de ser el més vertical possible. Qualsevol bucle o àrea que reculli l'aigua obstruirà el tub i evitarà que flueixin petites partícules d'aigua.
   • En el cas d’aquesta configuració, el tub tenia delineacions a cada peu i tres peus treballats.

3. Connecteu el tub a la part de PVC

   En aquest cas, s'utilitza un conducte biliar de 5/8 "que s'adapta perfectament a l'acoblament de 3/4"

4. Traieu la tapa blanca de la sortida de l’humidificador
5. Introduïu el tub dins de la sortida de manera que quedi ben ajustat.
6. Col·loqueu el costat del tub de PVC dins del terrari de manera que quedi al llarg de la vora. Les peces de PCV es poden cargolar més o menys per permetre l’amplada de la vora del terrari.

Pas 9: Configuració del ventilador de refrigeració

Això afegeix un ventilador de refrigeració per reduir la temperatura mitjançant refrigeració convectiva quan sigui necessari

VENTILADOR DE REFRIGERACIÓ

1. Connecteu els cables de sortida del ventilador de l'ordinador a un adaptador macho de 12V.

2. Amb 2 ventoses, col·loqueu-les / doblegueu-les de manera que s’asseguin als forats del ventilador (figura).

   El ventilador ha d’estar inclinat lleugerament cap avall per treure aire de l’entorn per refrescar els habitants

Pas 10: connecteu-lo i comproveu-lo

Aquest és l'últim pas per finalitzar el sistema de control.

MUNTATGE SHT 20

1. Amb un cèrcol de ventosa, fixeu el SHT 20 cap a la part superior del terrari (figura).

   En teoria, el gradient d'aigua a l'aire hauria de ser més baix cap a la part superior del terrari, ja que és on es barreja amb l'aire de l'habitació. En aquest cas, es pot assegurar que la resta del terrari és igual o lleugerament superior a la humitat mesurada pel sensor

CONECTAR TOT

1. Connecteu el sistema de control a una presa de corrent i assegureu-vos que s’encén i es llegeix correctament
2. Connecteu l’humidificador a la presa de control d’humitat.
3. Connecteu el ventilador a la sortida de control de temperatura.

PROVA

Proveu el sistema ajustant l’entorn al voltant del sensor per assegurar-vos que els relés s’encenen / apaguen quan calgui. Consulteu el pas 2 per obtenir més informació

Pas 11: Paraules finals

PARAULES FINALS

El sistema està configurat i hauria de ser bo. Com es va dir anteriorment, el sistema és modular, ja que les coses es poden ajustar o modificar fàcilment per adaptar-se als requisits que siguin necessaris. És molt important recordar que aquest sistema no és intel·ligent: no sabrà si hi ha un error i només activarà o desactivarà les coses. El sistema s’ha de revisar constantment per assegurar-se que hi hagi prou aigua a l’humidificador, que la línia no estigui obstruïda, que el sensor d’humitat continuï funcionant, etc. En general, aquest sistema hauria de funcionar al mateix nivell que els sistemes de control comercial i funcional, adaptable i rendible. Diverteix-te construint.