Systém regulace vlhkosti a teploty pro terárium: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

ÚVOD:

Tento návod je pro vývoj modulárního systému řízení vlhkosti a teploty pomocí Arduino Uno. Tento systém používá vodotěsnou sondu vlhkosti a teploty ke sledování parametrů prostředí a Arduino Uno připojené k 5V relé k ovládání aktivace zvlhčovače a chladicího ventilátoru. Sekundární systém využívající hodiny v reálném čase (RTC) zajišťuje každodenní osvěžení vlhkého vzduchu a umožňuje programování plánovaného zvlhčování a chlazení. Měření vlhkosti a teploty se promítá na LCD obrazovku.

Aplikace tohoto zařízení je ke kontrole environmentálních parametrů tropických rostlin. V tomto případě tyto rostliny preferují vyšší vlhkost (typicky nad 70%) a jsou citlivé na vyšší teploty (30-35 ° C). Vzhledem k umírněnosti teploty v systému vzduchotechniky mé budovy mohu zajistit, aby teplota neklesla pod stanovenou prahovou hodnotu (20 ° C). V tomto případě je skleníkový efekt spíše problémem, takže kromě zvlhčování je třeba implementovat i chlazení.

POZOR:

Tato stavba zahrnuje práci s elektřinou. Proveďte speciální opatření, aby nedošlo k úrazu elektrickým proudem a úrazu elektrickým proudem. Dbejte zvýšené opatrnosti při zapojování, aby nedošlo k vytváření zkratů nebo špatných připojení.

Přestože je tento systém navržen tak, aby byl kompatibilní se zařízeními 120 V, není určen pro použití v silnoproudých systémech. Jednoduché úpravy umožní takový systém včetně relé určených pro vyšší příkon, chladicího systému atd. Omezte celkový odběr proudu na maximum 10A v kombinaci pro všechna připojená zařízení.

ÚPRAVA:

Tento systém lze upravit tak, aby přidával další řídicí parametry, jako je ohřívač. Navíc jej lze provozovat bez aktivního řídicího systému pouhým pravidelným přívodem vlhkého vzduchu. Tento faktor je silně závislý na typech organismů, které mají být v teráriu pěstovány.

REPOZITOR:

Program, diagramy a modely 3D tisku najdete také na GitHubu zde.

Zásoby

OVLADAČ

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2 nebo 4 kanálové 5V 10A relé (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x Vodotěsná teplotní a vlhkostní sonda SHT 20 I2C (RobotShop SEN0227)
  • 1x LCD modul I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x štít záznamníku dat s modulem RTC nebo RTC (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x štít šroubového terminálu pro Arduino Uno (volitelně, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • 3x prodlužovací kabel 2-kolíkový 120V (lze použít i 3kolíkový, ujistěte se, že zvládnou 10A [1200W] nebo více)
  • 1x Project Box minimálně 7 "x5" x3 "(RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x deska plošných spojů nebo montážní deska pro krabici
  • 1x kabel USB a/b

  • 1x USB nabíječka do zdi (120V)

ZVLHČOVAČ

• • 1x zvlhčovač Homasy Cool Mist (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1 x 5/8 "x 6 'PVG žlučová pumpa Vypouštěcí trubice (nebo podobná 3/4" až 5/8 "trubice, NÍZKÉ #814327)
  • 1 x 3/4 "PVC-spojovací spojka PVC (NÍZKÉ #23850)
  • 2x 3/4 "šroubení s kolenem z PVC na muž a ženu (LOWES #126822)
  • 1x 3/4 "boční koleno PVC tvarovka (NÍZKÉ #315496)
  • 1x 3/4 "otočný zavlažovací adaptér muž-žena (LOWES #194629)

VĚTRÁK

• • 1x 12V počítačový ventilátor
  • 1x 12V 1A napájecí adaptér
  • 1x 12V samec+samice 2.1x5.5MM DC napájecí konektor konektor konektoru

MALÉ DÍLY

• • 20x propojovací kabely
  • 4x kabelové průchodky (PH7)
  • 3x 22-10 AWG drátěné matice
  • 12x Distanční sloupky a šrouby a šrouby
  • 6x šrouby a šrouby M3-0,5 nebo UNC 4-40
  • 4x šrouby (pro připevnění montážní desky k projektové krabici)
  • 3x přísavný hák

NÁSTROJE

• • Odizolovávač drátu
  • Šroubováky (různé velikosti)
  • Vrtat
  • Rotační nástroj (volitelně)
  • 3D tiskárna (volitelně)

PROGRAM

Program najdete na této stránce nebo na GitHubu zde

Krok 1: Zapojte obvod Adruino

Tento krok je určen k nastavení a připojení elektroniky. V tomto případě je vše, co je třeba zapojit, Arduino UNO, SHT 20 a pouze připojovací části Arduino k relé. *Všimněte si, že připojení 120V prodlužovacích kabelů není nutné nyní provádět.

DRÁT ARDUINO

1. Shromážděte součásti uvedené v části Spotřební materiál v části SYSTÉM ŘÍZENÍ.

2. Připojte Arduino Uno podle přiloženého schématu (obrázek). Relé zatím nezapojujte.

   • Datalogger Board:

     Připojte se k vrcholu Arduino Uno

   • Šroubový štít:

     Připojte analogovou stranu k analogové straně desky Datalogger na Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Červená až 3,3V
     • Zelená k GND
     • Černá až A5
     • Bílé až A4

   • LCD obrazovka I2C 16x2:

     • SCL až A5
     • SDA na A4
     • GND až GND
     • VCC až 5V

   • 4kanálové relé (použil jsem IN3 a IN4 ze 4kanálového relé, to může fungovat i pro IN1 a IN2 na relé):

     • VCC až 5V
     • GND až GND
     • IN 3 na pin 7
     • IN 4 na pin 8
3. Pokud používáte stínění šroubových svorek, můžete použít 5V a GND pro přímé připojení k obrazovce, takže nemáte 2 piny, které vstupují do stejného vstupu.
4. Obrazovku nebo sondu SHT 20 lze připojit k jinému vstupu SDA SCL na Arduinos nad vstupem AREF. Všimněte si, že ne všechny štíty to budou mít na sobě.

Krok 2: Naprogramujte Arduino a zkontrolujte

Tímto krokem je zkontrolovat, zda všechny součásti fungují a zda program poběží podle plánu.

PROGRAM ARDUINO

1. Z počítače si stáhněte Arduino IDE, které najdete zde.
2. Připojte Arduino k počítači pomocí adaptéru USB a/b.
3. Stáhněte si program Arduino buď zde, nebo na této stránce.
4. Nahrajte software do Arduina (ujistěte se, že máte vybraný správný COM port, jinak se nenahraje).

ZKONTROLUJTE ELEKTRONIKU

1. Zkontrolujte, zda je program spuštěn a zda všechny součásti správně čtou.

   1. Vlhkost lze zkontrolovat vložením senzoru do blízkosti zapnutého zvlhčovače.

      • Při vlhkosti pod 70%by se relé mělo zapnout, což je často indikováno zvukem kliknutí a kontrolkou na relé (v závislosti na modelu).
      • Při vlhkosti nad 85% by se měl vypnout, což je často indikováno dalším kliknutím a zhasnutím světla.

   2. Teplotu lze zkontrolovat držením sondy správně v rukou, aby se teplota zvýšila.

      Podobně při teplotě nad 30 ° C by se mělo zapnout relé pro ventilátor

   3. Všimněte si, že sonda má zpoždění asi 6 sekund, aby ohlásila změnu prostředí.

2. Ujistěte se, že displej zobrazuje teplotní vlhkost s rozumným okolním číslem.

   Svou aktuální vlhkost a teplotu můžete odhadnout pomocí jiného senzoru nebo podle místního počasí

Krok 3: Vytvořte Project Box a připojte elektroniku

Krabici projektu lze nyní zkonstruovat a elektroniku namontovat tak, aby byla do krabice umístěna později.

PROJEKTOVÝ BOX

1. Pro krabici projektu bude nutné vyvrtat 4 otvory:

   • Vstupní kabel 120 V.
   • Vstup pro senzor SHT20.
   • Výstup pro regulaci vlhkosti.
   • Výstup pro regulaci teploty.

2. Otvory lze umístit kamkoli. V tomto příkladu byly umístěny následovně:

   • Vstup 120 V - nahoře vpravo uprostřed.
   • Vstup SHT 20 - levá strana uprostřed.
   • Výstup pro regulaci vlhkosti - vpravo směrem nahoru uprostřed.
   • Výstup pro regulaci teploty - vpravo směrem dolů ve středu.

3. Označte a vyvrtejte otvory vrtákem 11,5 mm.

   Poznámka: Lze použít vrták 7/16 "a poté jej obrousit/nabrousit, aby se dostatečně zvětšil a vložil do ucpávky

4. Sejměte víčko a těsnění z každé ucpávky a připevněte zbývající tělo šroubu a matici k tělu, jak je vidět na obrázku.

MONTÁŽ

1. Použijte buď kus plastu, montážní desku nebo prototypovou desku nařezanou tak, aby se vešla do krabice.
2. Vyvrtejte otvory tak, aby odpovídaly montážním otvorům v krabici.
3. Umístěte svou elektroniku (Arduino Uno se štíty a relé) tak, aby se vešla na desku.
4. Označte otvory a vyvrtejte příslušnou velikost vrtáku.
5. Pomocí libovolných záhlaví podle vašeho výběru připojte Arduino a relé k desce (obrázek)

Krok 4: Nastavení projektové elektroniky

Tento krok se zaměřuje na umístění všech komponent do krabice projektu, aby bylo možné provést konečné zapojení.

PŘIDAT ARDUINO A RELÉ

1. Opatrně odpojte snímač SHT 20 a obrazovku.
2. Vložte montážní panel do krabice (obrázek). Ještě to nešroubujte.

PŘIPRAVTE KABELY

1. Uřízněte prodlužovací kabely na požadovanou délku.

   • Budete mít 1 kolíkový vstup, který zůstane uvnitř krabice. Toto je pro napájení Arduina a dalších zařízení, která mohou být přidána později (tj. Ventilátor, měnič výkonu atd.).
   • 2 z těchto kolíkových vstupů budou použity k napájení každého zvlhčovače a chladicího zařízení. Můžete je vyrobit libovolnou délkou, kterou si zvolíte, ale já se rozhodnu je držet v blízkosti zařízení, aby se všude nevešly šňůry.
   • Z 1 z těchto prodlužovacích kabelů uložíte konec kabelu k napájení zařízení. Pokud je na kabelu uveden živý vodič, použijte jej (nejčastěji mají pruhy, nebojte se, pokud váš kabel toto má, jen to usnadní organizaci).
2. Odizolujte konce napájecího kabelu a tři napájecí vstupy.
3. Otočte odizolované konce, aby nedošlo k roztřepení (obrázek, obrázek).
4. Umístěte víčko a gumové těsnění na zástrčku, 2 výstupy pro relé a sondu SHT 20.

PŘIDAT KABELY

Do vývodek umístěných na krabici lze přidat kabely (obrázek). Zatím je nešroubujte

Krok 5: Reléové zapojení

Pro tuto část jsem zahrnul důkladnější zapojení, protože to může být složité. To bude následovat stejné zapojení jako schéma zobrazené v kroku 2 (obrázek).

SPOJOVACÍ RELÉ

1. Připojte dva uvolněné vodiče ke každému ze společných (C) vstupů dvou relé pomocí šroubováku a upněte vodič (obrázek).

   • Toto je obvykle středový vstup relé a je často označován jako C nebo svislá čára.
   • Dráty může být nutné oříznout, aby se zajistilo, že správně sedí.
   • Ujistěte se, že není téměř žádná měď odkrytá, fit je přiléhavý a žádné roztřepené dráty visí ven.
   • Možná budete muset desku mírně nadzvednout, aby se kabely dostaly dovnitř.

2. Připojte živý konec vodiče ze 2 napájecích vstupů k normálně otevřené (NO) části relé (obrázek).

   To je podobné výše uvedenému kroku, ale tento výstup je označen přímkou, která je šikmá (jako přepínač, který není připojen ke společnému vodiči)

3. Začněte spojením všech živých vodičů dohromady. (To odpovídá většímu ze dvou vodičů a je často indikováno některými proužky na vodiči nebo černým vodičem.) Kabely, které se mají spojit, jsou:

   • Živý vodič ze zástrčky
   • Živý vodič ze vstupního konektoru, který bude použit k napájení Arduina
   • 2 odizolované dráty
4. Otočte dráty k sobě a zakryjte šroubovacím uzávěrem.

5. Připojte všechny neutrální vodiče dohromady.

   • Neutrální vodič ze zástrčky
   • Neutrální vodič z výstupu, který bude použit k napájení Arduina
   • Vraťte vodiče z každého ze 2 výkonových výstupů
6. Otočte dráty k sobě a zakryjte je šroubovacím uzávěrem (obrázek).

7. Zajistěte, aby všechny šroubovací uzávěry přiléhaly a nespadly.

   • Pokud šroubovací uzávěry dobře nesedí, použijte víčko jiné velikosti.
   • Alternativně mohou být propojeny vodiče 2 a přebytečný vodič použit k jejich vzájemnému propojení

PŘIPOJTE SHT20

1. Znovu zašroubujte SHT20 na šroubovací desku.

   Dráty lze také zasunout do propojovacích vodičů a/nebo připojit k propojovacím vodičům, pokud není použita šroubovací deska

UTAHNĚTE SKŘÍŇKY

1. Utáhněte každé víčko ucpávky kolem vodičů

   Šňůry lze trochu zatáhnout, aby se odstranily určité vůle, ale vždy se ujistěte, že zůstaly trochu volné

Krok 6: Konfigurace víka ovládací skříňky

Tímto krokem je připevnit obrazovku na horní část krabice a přidat 3D vytištěné komponenty, aby vypadala čistě.

VYROBTE OTVOR pro LCD

1. Najděte místo pro připevnění obrazovky na víko.

   Tento projekt jej umístil vlevo 1 “z horní a levé strany

2. Vytáhněte obrazovku a místo pro otvory.
3. Pomocí dremelu nebo žiletky vyřízněte obdélníkovou oblast a vložte obrazovku.
4. Pomocí vhodného vrtáku vyvrtejte otvory pro obrazovku.

PŘIDAT 3D TISKOVÉ KOMPONENTY (volitelně)

1. Vytiskněte si 2 přiložené soubory STL:

   • Rámeček pro LCD, který skryje případné nesrovnalosti při řezání (Rámeček obrazovky 16x2 LCD (retro).stl).
   • Logo, aby vypadalo oficiálně (Humidi_Control_Logo.stl).
2. Po vytištění umístěte 2 potištěné součásti na víko, kdekoli je to požadováno.
3. Pomocí příslušného vrtáku označte otvory pro obrazovku.
4. V případě potřeby namalujte.

PŘIPOJTE OBRAZOVKU

1. Pomocí malých šroubů a šroubů (na to dobře funguje M3) přišroubujte obrazovku pomocí šroubů na přední straně a stínění přes zadní část. Pokud používáte rám, připevněte jej přes přední část (obrázek).
2. Připojte logo a přidejte šrouby (volitelné) (obrázek).
3. Zajistěte, aby všechny šrouby a šrouby dobře přiléhaly.

Krok 7: Dokončete ovládací systém

Tyto kroky dokončují nastavení schránky projektu s řídicím systémem uvnitř.

Napájení a zavírání

1. Pomocí vstupu prodlužovacího kabelu, který byl umístěn uvnitř krabice, přidejte napájecí konektor do Arduina.

   Rád používám USB, takže jej mohu jednoduše otevřít a uchopit kabel a přeprogramovat jej

2. Zapněte krabici, abyste se ujistili, že všechna připojení fungují.
3. Zašroubujte montážní desku pomocí příslušných šroubů.
4. Našroubujte horní část na krabici pomocí šroubů ze sady projektové krabice.

Řídicí systém je nyní kompletní. Dalšími kroky jsou přidání zvlhčovače a chladicího ventilátoru.

Krok 8: Nastavení zvlhčovače

Toto je pro nastavení základního zvlhčovacího systému pomocí komerčního ultrazvukového zvlhčovače

ZVLHČOVAČ

1. Pomocí dílů z PVC je spojte s mašinkou, jak je vidět na obrázku

   • Připevněte 3/4 "spojku z PVC na vnitřní a vnitřní stranu PVC na koleno šroubu PVC na vnitřní stranu.
   • Připojte koleno šroubu k jinému kolenu šroubu, abyste vytvořili pravý úhel.
   • Na konec šroubu kolena šroubu přidejte zavlažovací adaptér muž-žena.
   • Připojte boční koleno z PVC na konec zavlažovacího adaptéru.

2. Změřte a ořízněte hadičku na požadovanou délku

   • Tato délka musí být od horní části terária po střed zvlhčovače.
   • V linii musí být velmi malá vůle a měla by být co nejvíce svislá. Jakákoli smyčka nebo oblasti, které shromažďují vodu, ucpávají hadičky a zabraňují proudění malých částic vody.
   • V případě tohoto nastavení měla trubice vymezení na někdy stopu a tři stopy fungovaly.

3. Připojte hadičku k části z PVC

   V tomto případě je použit 5/8 "žlučovod, který pohodlně zapadá do 3/4" spojky

4. Sejměte bílé víčko z výstupu zvlhčovače
5. Zatlačte hadičku dovnitř výstupu tak, aby dobře přiléhala.
6. Umístěte stranu PVC trubky do terária tak, aby seděla podél okraje. Části PCV lze zašroubovat více či méně, aby bylo možné přizpůsobit šířku okraje terária.

Krok 9: Nastavení chladicího ventilátoru

V případě potřeby je přidán chladicí ventilátor, který snižuje teplotu pomocí konvekčního chlazení

VĚTRÁK

1. Připojte výstupní vodiče z ventilátoru počítače k adaptéru 12 V se zástrčkou.

2. Pomocí 2 přísavek je umístěte/ohněte tak, aby seděly v otvorech ventilátoru (obrázek).

   Ventilátor by měl být nakloněn mírně dolů, aby nasával vzduch z okolí, aby obyvatele ochladil

Krok 10: Zapojte jej a zkontrolujte

Toto je poslední krok k dokončení řídicího systému!

MOUNT SHT 20

1. Pomocí přísavného rámečku připevněte SHT 20 k horní části terária (obrázek).

   Teoreticky by měl být gradient vody ve vzduchu nejnižší k horní části terária, protože tam se mísí se vzduchem v místnosti. V tomto případě si můžete být jisti, že zbytek terária je na nebo mírně nad vlhkostí měřenou senzorem

PŘIPOJTE VŠE

1. Zapojte řídicí systém do zásuvky a ujistěte se, že se napájí a čte správně
2. Zapojte zvlhčovač do zásuvky pro regulaci vlhkosti.
3. Zapojte ventilátor do zásuvky pro regulaci teploty.

TEST

Otestujte systém úpravou prostředí kolem snímače, abyste se ujistili, že se relé v případě potřeby zapnou/vypnou. Další informace najdete v kroku 2

Krok 11: Závěrečná slova

ZÁVĚREČNÁ SLOVA

Systém je nastaven a měl by být dobrý. Jak již bylo uvedeno dříve, systém je modulární v tom, že věci lze snadno upravit nebo upravit tak, aby vyhovovaly všem potřebným požadavkům. Je velmi důležité si uvědomit, že tento systém není chytrý: Nebude vědět, zda došlo k selhání, a pouze zapne nebo vypne věci. Systém by měl být neustále kontrolován, aby se zajistilo, že je ve zvlhčovači dostatek vody, že potrubí není ucpané, že snímač vlhkosti stále funguje atd. Celkově by tento systém měl fungovat na stejné úrovni jako komerční řídicí systémy a měl by být více funkční, přizpůsobivé a nákladově efektivní. Bavte se stavět.