System kontroli wilgotności i temperatury dla terrarium: 11 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

WPROWADZANIE:

Ta instrukcja dotyczy opracowania modułowego systemu kontroli wilgotności i temperatury za pomocą Arduino Uno. Ten system wykorzystuje wodoodporną sondę wilgotności i temperatury do monitorowania parametrów środowiskowych oraz Arduino Uno podłączone do przekaźników 5 V do sterowania aktywacją nawilżacza i wentylatora chłodzącego. Wtórny system wykorzystujący zegar czasu rzeczywistego (RTC) zapewnia codzienne odświeżanie wilgotnego powietrza i pozwala na zaprogramowanie harmonogramu nawilżania i chłodzenia. Pomiary wilgotności i temperatury są wyświetlane na ekranie LCD.

Zastosowanie tego urządzenia to kontrola parametrów środowiskowych dla roślin tropikalnych. W tym przypadku rośliny te preferują wyższą wilgotność (zazwyczaj powyżej 70%) i są wrażliwe na wyższe temperatury (30-35C). Biorąc pod uwagę umiarkowanie temperatury z systemu HVAC mojego budynku, mogę zapewnić, że temperatura nie spadnie poniżej określonego progu (20C). W tym przypadku bardziej niepokojący jest efekt cieplarniany, dlatego oprócz nawilżania należy zastosować chłodzenie.

OSTROŻNOŚĆ:

Ta kompilacja wymaga pracy z elektrycznością. Podejmij specjalne środki ostrożności, aby uniknąć porażenia prądem i porażenia prądem. Zachowaj szczególną ostrożność przy okablowaniu, aby uniknąć zwarć lub słabych połączeń.

Chociaż ten system został zaprojektowany tak, aby był kompatybilny z urządzeniami 120 V, nie jest przeznaczony do użytku z systemami wysokoprądowymi. Proste modyfikacje pozwolą na taki system, w tym przekaźniki przeznaczone do wyższej mocy, system chłodzenia itp. Ogranicz całkowity pobór prądu do maksymalnie 10A łącznie dla wszystkich podłączonych urządzeń.

MODYFIKACJA:

System ten można zmodyfikować, aby dodać dodatkowe parametry sterujące, takie jak grzałka. Dodatkowo może działać bez aktywnego systemu sterowania, po prostu aplikując wilgotne powietrze zgodnie z harmonogramem. Czynnik ten jest silnie zależny od rodzaju organizmów, które mają być hodowane w terrarium.

MAGAZYN:

Program, schematy i modele wydruków 3D można również znaleźć na GitHub Tutaj.

Kieszonkowe dzieci

KONTROLER

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2 lub 4 kanałowy przekaźnik 5 V 10 A (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x wodoodporna sonda temperatury i wilgotności SHT 20 I2C (RobotShop SEN0227)
  • 1x moduł LCD I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x Osłona rejestratora danych z modułem RTC lub RTC (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x osłona zacisków śrubowych dla Arduino Uno (opcjonalnie, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • 3x 120V 2-bolcowy przedłużacz (można również użyć 3-bolcowego, upewnij się, że wytrzyma 10A [1200W] lub więcej)
  • 1x Project Box co najmniej 7"x5"x3" (RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x płytka drukowana lub płyta montażowa do pudełka
  • 1x kabel USB a/b

  • 1x ładowarka ścienna USB (120 V)

NAWILŻACZ

• • 1x Nawilżacz Homasy Cool Mist (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1x 5/8" x 6' PVG przewód odprowadzający do pompy żółciowej (lub podobny przewód 3/4" do 5/8", LOWES #814327)
  • 1x 3/4 "złączka żeńsko-żeńska PVC (LOWES #23850)
  • 2x 3/4 "męsko-żeński łącznik kolankowy PVC (LOWES #126822)
  • 1x 3/4" boczne kolanko wylotowe z PVC (LOWES #315496)
  • 1x 3/4" obrotowy adapter irygacyjny męski na żeński (LOWES #194629)

WENTYLATOR CHŁODZĄCY

• • 1x wentylator komputerowy 12 V
  • Zasilacz 1x12 V 1A
  • 1x12 V męski + żeński 2.1x5.5 MM DC Power Jack złącze adaptera wtyczki;

MAŁE CZĘŚCI

• • 20x kable rozruchowe
  • 4x dławiki kablowe (PH7)
  • 3x 22-10 Nakrętki z drutu AWG
  • 12x wsporniki i śruby i śruby
  • 6x śruby i śruby M3-0,5 lub UNC 4-40
  • 4x śruby (do mocowania płyty montażowej do skrzynki projektowej)
  • 3x haczyki na przyssawki

NARZĘDZIA

• • Narzędzie do ściągania izolacji
  • Śrubokręty (różne rozmiary)
  • Wiertarka
  • Narzędzie obrotowe (opcjonalnie)
  • Drukarka 3D (opcjonalnie)

PROGRAM

Program można znaleźć na tej stronie lub na GitHub Tutaj

Krok 1: Podłącz obwód Adruino

Ten krok dotyczy konfiguracji i podłączenia elektroniki. W tym przypadku wystarczy okablowanie Arduino UNO, SHT 20 i tylko części łączące Arduino z przekaźnikami. *Uwaga, podłączanie przedłużaczy 120V nie musi być teraz wykonywane.

DRUT ARDUINO

1. Zbierz elementy wymienione w części Materiały eksploatacyjne w SYSTEMIE KONTROLI.

2. Podłącz Arduino Uno zgodnie z załączonym schematem (rysunek). Nie podłączaj jeszcze przekaźnika.

   • Płytka rejestratora danych:

     Podłącz na górze Arduino Uno

   • Osłona zacisków śrubowych:

     Podłącz stronę analogową do strony analogowej płytki Dataloggera w Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Czerwony do 3,3 V
     • Zielony do GND
     • Czarny do A5
     • Biały do A4

   • Ekran LCD I2C 16x2:

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

   • 4-kanałowy przekaźnik (użyłem IN3 i IN4 z 4-kanałowego przekaźnika, może to również działać dla IN1 i IN2 na przekaźniku):

     • VCC do 5V
     • GND do GND
     • IN 3 do pinu 7
     • IN 4 do pinu 8
3. Jeśli używasz osłony zacisków śrubowych, możesz użyć 5 V i GND do bezpośredniego połączenia z ekranem, aby nie mieć 2 pinów wchodzących do tego samego wejścia.
4. Ekran lub sondę SHT 20 można podłączyć do innego wejścia SDA SCL znajdującego się w Arduino nad wejściem AREF. Pamiętaj, że nie wszystkie tarcze będą miały to na sobie.

Krok 2: Zaprogramuj Arduino i sprawdź

Ten krok polega na sprawdzeniu, czy wszystkie komponenty działają i czy program będzie działał zgodnie z przeznaczeniem.

PROGRAM ARDUINO

1. Za pomocą komputera pobierz Arduino IDE, które można znaleźć tutaj.
2. Podłącz Arduino do komputera za pomocą adaptera USB a/b.
3. Pobierz program Arduino z tutaj lub na tej stronie.
4. Wgraj oprogramowanie do Arduino (upewnij się, że masz wybrany odpowiedni port COM lub nie zostanie załadowany).

SPRAWDŹ ELEKTRONIKĘ

1. Sprawdź, czy program działa i wszystkie komponenty są poprawnie odczytywane.

   1. Wilgotność można sprawdzić, umieszczając włączony czujnik w pobliżu nawilżacza.

      • Przy wilgotności poniżej 70% przekaźnik powinien się włączyć, co często sygnalizowane jest kliknięciem i świeceniem przekaźnika (w zależności od modelu).
      • Przy wilgotności powyżej 85% powinien się wyłączyć, co często sygnalizowane jest kolejnym kliknięciem i wyłączeniem światła.

   2. Temperaturę można sprawdzić, trzymając sondę w dłoniach, aby podnieść temperaturę.

      Podobnie przy temperaturze powyżej 30C przekaźnik wentylatora powinien się załączyć

   3. Uwaga, sonda ma opóźnienie około 6 sekund, aby zgłosić zmianę środowiska.

2. Upewnij się, że wyświetlacz odczytuje wilgotność temperatury z rozsądną liczbą otoczenia.

   Możesz oszacować aktualną wilgotność i temperaturę za pomocą innego czujnika lub na podstawie lokalnej pogody

Krok 3: Utwórz skrzynkę projektową i zamontuj elektronikę

Teraz można zbudować skrzynkę projektową, a elektronikę zamontować, aby później umieścić ją w skrzynce.

PUDEŁKO PROJEKTU

1. W przypadku skrzynki projektowej należy wywiercić 4 otwory:

   • Przewód wejściowy 120V.
   • Wejście dla czujnika SHT20.
   • Wyjście do kontroli wilgotności.
   • Wyjście do kontroli temperatury.

2. Otwory można umieścić w dowolnym miejscu. W tym przykładowym pudełku zostały one umieszczone w następujący sposób:

   • Wejście 120V - u góry po prawej pośrodku.
   • Wejście SHT 20 - lewa strona pośrodku.
   • Wyjście kontroli wilgotności - w prawo u góry pośrodku.
   • Wyjście regulacji temperatury - w prawo w dół pośrodku.

3. Zaznacz i wywierć otwory wiertłem 11,5 mm.

   Uwaga: Można użyć wiertła 7/16", a następnie wyszlifować/wypiłować, aby powiększyć je na tyle, aby można je było włożyć do dławnicy

4. Zdejmij zaślepkę i uszczelkę z każdego dławnicy i przymocuj pozostałą część korpusu śruby i nakrętkę do korpusu, jak pokazano na rysunku.

MONTOWANIE

1. Używając kawałka plastiku, płyty montażowej lub płyty prototypowej przyciętej tak, aby zmieściła się w pudełku.
2. Wywierć otwory pasujące do otworów montażowych w pudełku.
3. Umieść elektronikę (Arduino Uno z osłonami i przekaźnikiem) tak, aby pasowała do płytki.
4. Zaznacz otwory i wywierć wiertłem o odpowiednim rozmiarze.
5. Używając dowolnie wybranych nagłówków, podłącz Arduino i przekaźniki do płytki (rysunek)

Krok 4: Konfiguracja elektroniki skrzynki projektu

Ten krok koncentruje się na umieszczeniu wszystkich komponentów w pudełku projektu, aby można było wykonać ostateczne okablowanie.

DODAJ ARDUINO I PRZEKAŹNIK

1. Ostrożnie odłącz czujnik SHT 20 i ekran.
2. Włóż panel montażowy do pudełka (rysunek). Nie wkręcaj go jeszcze.

PRZYGOTOWANIE KABLI

1. Przytnij przedłużacze do pożądanej długości.

   • Będziesz mieć 1 wejście bolcowe, które pozostanie w pudełku. Służy do zasilania Arduino i innych urządzeń, które można później dodać (np. wentylator, konwerter zasilania itp.).
   • 2 z tych wejść bolcowych będą używane do zasilania każdego nawilżacza i urządzenia chłodzącego. Możesz zrobić je o dowolnej długości, ale wolę trzymać je blisko urządzenia, aby uniknąć zwisających wszędzie przewodów.
   • Z jednego z tych przedłużaczy oszczędzasz końcówkę kabla do zasilania urządzenia. Jeśli przewód pod napięciem jest wskazany na przewodzie, użyj go (najczęściej mają paski, nie martw się, jeśli twój przewód ma to, po prostu ułatwia to zorganizowanie).
2. Zdejmij końcówki przewodu zasilającego i trzy wejścia zasilania.
3. Skręć obnażone końce, aby uniknąć strzępienia (rysunek, rysunek).
4. Założyć zaślepkę i gumową uszczelkę na wtyczkę, 2 wyjścia przekaźnika i sondę SHT 20.

DODAJ KABLE

Do dławic ustawionych na puszce można dodać kable (rysunek). Nie wkręcaj ich jeszcze

Krok 5: Okablowanie przekaźnika

W tej części dodałem dokładniejsze okablowanie, ponieważ może to być trudne. Będzie to przebiegać według tego samego okablowania, co schemat widoczny w kroku 2 (rysunek).

PRZEKAŹNIK OKABLOWANIA

1. Podłącz dwa luźne przewody do każdego ze wspólnych wejść (C) dwóch przekaźników za pomocą śrubokręta, aby zacisnąć przewód (rysunek).

   • Jest to zwykle centralne wejście przekaźnika i jest często oznaczane jako C lub linia pionowa.
   • Przewody mogą wymagać przycięcia, aby zapewnić ich prawidłowe dopasowanie.
   • Upewnij się, że prawie nie ma odsłoniętej miedzi, dopasowanie jest dobrze dopasowane i nie zwisają postrzępione przewody.
   • Być może będziesz musiał nieco podnieść płytkę, aby wprowadzić przewody.

2. Podłącz końcówkę przewodu pod napięciem z 2 wejść zasilania do normalnie otwartej (NO) części przekaźnika (rysunek).

   Jest to podobne do powyższego kroku, ale to wyjście jest oznaczone linią ustawioną pod kątem (jak przełącznik, który nie jest podłączony do wspólnego przewodu)

3. Zacznij od połączenia wszystkich przewodów pod napięciem. (Odpowiada to większemu z dwóch przewodów i jest często wskazywane przez paski na przewodzie lub czarnym przewodzie.) Kable do połączenia ze sobą to:

   • Żywy przewód z wtyczki
   • Przewód pod napięciem z wejścia wtykowego, który ma być używany do zasilania Arduino
   • 2 pozbawione izolacji przewody
4. Skręć przewody razem i zakryj zakrętką.

5. Połącz ze sobą wszystkie przewody neutralne.

   • Przewód neutralny z wtyczki
   • Przewód neutralny z wyjścia, który ma być używany do zasilania Arduino
   • Przewody powrotne z każdego z 2 wyjść zasilania
6. Skręć przewody razem i zakryj nakrętką (rysunek).

7. Upewnij się, że wszystkie nakrętki są dobrze dopasowane i nie odpadną.

   • Jeśli zakrętki nie pasują, użyj zakrętek o innym rozmiarze.
   • Alternatywnie przewody można łączyć po 2 na raz, a nadmiar przewodu można wykorzystać do połączenia ich ze sobą

DOŁĄCZ SHT20

1. Przykręcić SHT20 do płyty przykręcanej.

   Przewody można również wsunąć w przewody połączeniowe i/lub podłączyć do przewodów połączeniowych, jeśli nie jest używana płytka z wkrętami

DOKRĘĆ DŁAWIKI

1. Dokręć każdą z zaślepek dławika wokół przewodów

   Sznury można lekko szarpać, aby usunąć luz, ale zawsze upewnij się, że został trochę luzu

Krok 6: Konfiguracja pokrywy skrzynki kontrolnej

Ten krok polega na zamontowaniu ekranu na górze pudełka i dodaniu elementów drukowanych w 3D, aby wyglądał czysto.

ZRÓB OTWÓR NA LCD

1. Znajdź miejsce do zamontowania ekranu na pokrywie.

   Ten projekt umieścił go po lewej stronie 1" od góry i lewej strony

2. Śledź ekran i lokalizację dziur.
3. Używając narzędzia Dremel lub żyletki, wytnij prostokątny obszar, aby umieścić ekran.
4. Wywierć otwory pod ekran za pomocą odpowiedniego wiertła.

DODAJ KOMPONENTY WYDRUKOWANE W 3D (opcjonalnie)

1. Wydrukuj 2 dołączone pliki STL:

   • Ramka na wyświetlacz LCD do zakrycia wszelkich niespójności cięcia (Ramka ekranu LCD 16x2 (retro).stl).
   • Logo, aby wyglądało oficjalnie (Humidi_Control_Logo.stl).
2. Po wydrukowaniu umieść 2 wydrukowane elementy na wieczku w dowolnym miejscu.
3. Zaznacz otwory pod sito za pomocą odpowiedniego wiertła.
4. Pomaluj w razie potrzeby.

EKRAN DOŁĄCZ

1. Za pomocą małych śrubek i śrub (do tego sprawdzą się M3) przykręć ekran śrubami z przodu i ekranem z tyłu. Jeśli używasz ramki, przymocuj ją z przodu (rysunek).
2. Dołącz logo i dodaj śruby (opcjonalnie) (rysunek).
3. Upewnij się, że wszystkie śruby i śruby są dobrze dokręcone.

Krok 7: Zakończ skrzynkę systemu sterowania

Te kroki kończą konfigurowanie skrzynki projektu z systemem sterowania w środku.

ZASILANIE I ZAMYKANIE

1. Użyj wejścia przedłużacza, które zostało umieszczone wewnątrz pudełka, aby dodać złącze zasilania do Arduino.

   Lubię używać USB, więc mogę go łatwo otworzyć i chwycić za przewód, aby go przeprogramować

2. Włącz skrzynkę, aby upewnić się, że wszystkie połączenia działają.
3. Przykręć płytkę montażową za pomocą odpowiednich śrub.
4. Przykręć górną część do skrzynki za pomocą śrub z zestawu skrzynki projektowej.

System sterowania jest teraz gotowy. Kolejne kroki to dodanie nawilżacza i wentylatora chłodzącego.

Krok 8: Konfiguracja nawilżacza

Służy do konfiguracji podstawowego systemu nawilżania przy użyciu komercyjnego nawilżacza ultradźwiękowego

NAWILŻACZ

1. Używając części z PVC, połącz je z przyrządem widocznym na rysunku

   • Przymocuj złącze 3/4" żeńskie-żeńskie z PVC do kolanka śrubowego męsko-żeńskiego PVC.
   • Przymocuj to kolanko śrubowe do innego kolanka śrubowego, aby uzyskać kąt prosty.
   • Dodaj męski na żeński adapter irygacyjny do końcówki śrubowej kolanka śrubowego.
   • Przymocuj kolanko PVC z wylotem bocznym do końcówki adaptera irygacyjnego.

2. Zmierz i przytnij rurkę na żądaną długość

   • Ta długość musi sięgać od szczytu terrarium do środka nawilżacza.
   • Linka musi mieć bardzo mały luz i powinna być jak najbardziej pionowa. Wszelkie pętle lub obszary, w których zbiera się woda, zatkają rurki i uniemożliwiają przepływ małych cząsteczek wody.
   • W przypadku tej konfiguracji rurki miały wytyczenie na każdej stopie i działały trzy stopy.

3. Podłącz rurkę do części z PVC

   W tym przypadku stosuje się przewód żółciowy 5/8", który ściśle pasuje do złącza 3/4"

4. Zdejmij białą nasadkę z wyjścia nawilżacza
5. Wepchnij rurkę do wyjścia, tak aby była dobrze dopasowana.
6. Umieść rurkę PCV wewnątrz terrarium tak, aby przylegała do krawędzi. Części PCV można wkręcić mniej więcej tak, aby dopasować szerokość obrzeża terrarium.

Krok 9: Konfiguracja wentylatora chłodzącego

Dodaje to wentylator chłodzący, aby w razie potrzeby obniżyć temperaturę poprzez chłodzenie konwekcyjne

WENTYLATOR CHŁODZĄCY

1. Podłącz przewody wyjściowe z wentylatora komputera do męskiej przejściówki 12V.

2. Za pomocą 2 przyssawek ustawić/zgiąć je tak, aby siedziały w otworach wentylatora (rysunek).

   Wentylator powinien być lekko pochylony w dół, aby wciągnąć powietrze z otoczenia i schłodzić mieszkańców

Krok 10: Podłączanie i sprawdzanie

To ostatni krok do sfinalizowania systemu sterowania!

MONTAŻ SHT 20

1. Za pomocą obręczy z przyssawką przymocuj SHT 20 do górnej części terrarium (rysunek).

   Teoretycznie gradient wody w powietrzu powinien być najmniejszy w kierunku górnej części terrarium, ponieważ tam miesza się z powietrzem w pomieszczeniu. W takim przypadku można mieć pewność, że reszta terrarium jest na poziomie lub nieco powyżej wilgotności mierzonej przez czujnik

PODŁĄCZ WSZYSTKO

1. Podłącz system sterowania do gniazdka i upewnij się, że jest prawidłowo zasilany i odczytuje
2. Podłącz nawilżacz do gniazda kontroli wilgotności.
3. Podłącz wentylator do gniazda regulacji temperatury.

TEST

Przetestuj system, dostosowując otoczenie wokół czujnika, aby upewnić się, że przekaźniki włączają się/wyłączają w razie potrzeby. Zobacz Krok 2, aby uzyskać więcej informacji

Krok 11: Ostatnie słowa

SŁOWA KOŃCOWE

System jest skonfigurowany i powinien być gotowy do pracy. Jak wspomniano wcześniej, system jest modułowy, ponieważ elementy można łatwo dostosowywać lub modyfikować, aby dostosować je do wszelkich potrzeb. Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że ten system nie jest inteligentny: nie będzie wiedział, czy jest awaria, i będzie tylko włączał lub wyłączał pewne rzeczy. System powinien być stale sprawdzany, aby upewnić się, że w nawilżaczu jest wystarczająca ilość wody, że linia nie jest zatkana, czy czujnik wilgotności nadal działa itp. Ogólnie rzecz biorąc, system ten powinien działać na tym samym poziomie, co komercyjne systemy sterowania i być bardziej funkcjonalne, elastyczne i opłacalne. Miłego budowania.