Hệ thống kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ cho Terrarium: 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

GIỚI THIỆU:

Hướng dẫn này dành cho việc phát triển hệ thống điều khiển nhiệt độ và độ ẩm mô-đun sử dụng Arduino Uno. Hệ thống này sử dụng đầu dò nhiệt độ và độ ẩm không thấm nước để theo dõi các thông số môi trường và Arduino Uno được kết nối với rơ le 5V để điều khiển kích hoạt máy tạo độ ẩm và quạt làm mát. Hệ thống thứ cấp sử dụng đồng hồ thời gian thực (RTC) đảm bảo không khí ẩm được làm mới hàng ngày và cho phép lập trình làm ẩm và làm mát theo lịch trình. Các phép đo độ ẩm và nhiệt độ được chiếu lên màn hình LCD.

Ứng dụng của thiết bị này là kiểm soát các thông số môi trường cho cây nhiệt đới. Trong trường hợp này, những cây này thích độ ẩm cao hơn (thường trên 70%) và nhạy cảm với nhiệt độ cao hơn (30-35C). Với việc điều chỉnh nhiệt độ từ hệ thống HVAC của tòa nhà, tôi có thể đảm bảo rằng nhiệt độ sẽ không giảm xuống dưới ngưỡng quy định (20C). Trong trường hợp này, hiệu ứng nhà kính đáng lo ngại hơn vì vậy việc làm mát cần được thực hiện bên cạnh việc tạo ẩm.

THẬN TRỌNG:

Việc xây dựng này liên quan đến việc làm việc với điện. Thực hiện các biện pháp phòng ngừa đặc biệt để tránh bị điện giật và sốc. Hãy cẩn thận hơn khi đi dây để tránh tạo ra bất kỳ đoạn ngắn hoặc kết nối kém nào.

Mặc dù hệ thống này được thiết kế để tương thích với các thiết bị 120V, nhưng nó không được thiết kế để sử dụng với các hệ thống hiện tại cao. Các sửa đổi đơn giản sẽ cho phép một hệ thống như vậy bao gồm các rơ le được thiết kế cho công suất cao hơn, hệ thống làm mát, v.v. Giới hạn tổng dòng điện tối đa 10A kết hợp cho tất cả các thiết bị được kết nối.

SỬA ĐỔI:

Hệ thống này có thể được sửa đổi để thêm các thông số điều khiển bổ sung như lò sưởi. Ngoài ra, nó có thể được chạy mà không cần hệ thống điều khiển hoạt động bằng cách chỉ cấp không khí ẩm theo lịch trình. Yếu tố này phụ thuộc nhiều vào các loại sinh vật được trồng trong hồ cạn.

KHO:

Chương trình, sơ đồ và mô hình in 3D cũng có thể được tìm thấy trên GitHub Tại đây.

Quân nhu

BỘ ĐIỀU KHIỂN

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2 hoặc 4 kênh 5V 10A Relay (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x Đầu dò nhiệt độ và độ ẩm không thấm nước SHT 20 I2C (RobotShop SEN0227)
  • Mô-đun LCD 1x I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x Tấm chắn trình ghi dữ liệu với Mô-đun RTC hoặc RTC (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x Tấm chắn đầu cuối vít cho Arduino Uno (tùy chọn, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • Dây nối dài 3x 120V 2-chấu (cũng có thể sử dụng 3-chấu, đảm bảo chúng có thể xử lý 10A [1200W] trở lên)
  • 1x Hộp dự án ít nhất 7 "x5" x3 "(RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x Bảng PCB hoặc Bảng gắn cho Hộp
  • 1x Cáp USB a / b

  • 1x Bộ chuyển đổi bộ sạc tường USB (120V)

MÁY GIỮ ẨM

• • 1x Máy tạo sương mù Homasy Cool (ASIN B07RZSBSHJ)
  • Ống xả bơm mật PVG 1x 5/8 "x 6 '(hoặc ống tương tự 3/4" đến 5/8 ", LOWES # 814327)
  • Khớp nối PVC 1x 3/4 "Nữ-Nữ (LOWES # 23850)
  • 2x 3/4 "Đầu nối PVC khuỷu tay vặn từ nam đến nữ (LOWES # 126822)
  • Đầu nối PVC 1x 3/4 "Side Outlet Elbow (LOWES # 315496)
  • 1x 3/4 "Bộ điều hợp tưới xoay nam-nữ (LOWES # 194629)

QUẠT LÀM MÁT

• • Quạt máy tính 1x 12V
  • Bộ đổi nguồn 1x 12V 1A
  • 1x 12V Nam + Nữ 2.1x5.5MM DC Jack cắm nguồn DC Đầu nối bộ chuyển đổi

CÁC BỘ PHẬN NHỎ

• • 20x Cáp Jumper
  • 4x Dây cáp (PH7)
  • 3x 22-10 AWG Dây Nuts
  • 12x Standoffs và vít và bu lông
  • 6x M3-0.5 hoặc UNC 4-40 vít và bu lông
  • 4x Vít (để gắn bảng gắn vào hộp dự án)
  • 3x móc cốc hút

CÔNG CỤ

• • Tua dây
  • Máy bắn vít (nhiều kích cỡ)
  • Máy khoan
  • Công cụ quay (tùy chọn)
  • Máy in 3D (tùy chọn)

CHƯƠNG TRÌNH

Chương trình có thể được tìm thấy trên trang này hoặc trên GitHub Tại đây

Bước 1: Nối dây mạch Adruino

Bước này là để thiết lập và kết nối các thiết bị điện tử. Trong trường hợp này, tất cả các thứ cần được nối dây là Arduino UNO, SHT 20 và chỉ các bộ phận kết nối Arduino với rơ le. * Lưu ý, việc kết nối các dây nối dài 120V không cần thực hiện ngay bây giờ.

DÂY ARDUINO

1. Thu thập các thành phần được liệt kê trong Vật tư thuộc HỆ THỐNG KIỂM SOÁT.

2. Nối dây Arduino Uno theo sơ đồ bao gồm (hình vẽ). Đừng móc tiếp sức vừa rồi.

   • Ban Datalogger:

     Kết nối trên đầu Arduino Uno

   • Tấm chắn đầu cuối vít:

     Kết nối phía Analog với phía Analog của Bảng Datalogger trên Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Đỏ đến 3,3V
     • Màu xanh lá cây đối với GND
     • Đen đến A5
     • Trắng sang A4

   • Màn hình LCD I2C 16x2:

     • SCL đến A5
     • SDA sang A4
     • GND sang GND
     • VCC đến 5V

   • 4 Channel Relay (Tôi đã sử dụng IN3 và IN4 từ 4 Channel Relay, điều này cũng có thể hoạt động cho IN1 và IN2 trên một relay):

     • VCC đến 5V
     • GND sang GND
     • IN 3 đến chân 7
     • IN 4 đến chân 8
3. Nếu bạn đang sử dụng tấm chắn đầu cuối bằng vít, bạn có thể sử dụng 5V và GND để kết nối trực tiếp với màn hình để bạn không có 2 chân đi vào cùng một đầu vào.
4. Màn hình hoặc đầu dò SHT 20 có thể được kết nối với đầu vào SDA SCL khác được tìm thấy trên Arduinos phía trên đầu vào AREF. Lưu ý rằng không phải tất cả các tấm chắn sẽ có điều này trên chúng.

Bước 2: Lập trình Arduino và kiểm tra

Bước này là để kiểm tra xem tất cả các thành phần hoạt động và chương trình sẽ chạy như dự định.

CHƯƠNG TRÌNH ARDUINO

1. Sử dụng máy tính, tải xuống Arduino IDE có thể được tìm thấy tại đây.
2. Kết nối Arduino với máy tính bằng bộ chuyển đổi a / b USB.
3. Tải xuống chương trình Arduino từ đây hoặc trên trang này.
4. Tải phần mềm lên Arduino (đảm bảo bạn đã chọn đúng cổng COM nếu không nó sẽ không tải lên).

KIỂM TRA ĐIỆN TỬ

1. Kiểm tra để đảm bảo rằng chương trình đã chạy và tất cả các thành phần được đọc đúng cách.

   1. Có thể kiểm tra độ ẩm bằng cách đặt cảm biến gần máy làm ẩm đã bật.

      • Ở độ ẩm dưới 70%, rơ le sẽ bật, thường được chỉ báo bằng âm thanh nhấp chuột và đèn trên rơ le (phụ thuộc vào kiểu máy).
      • Ở độ ẩm trên 85%, nó sẽ tắt, thường được chỉ báo bằng một lần nhấp khác và đèn tắt.

   2. Có thể kiểm tra nhiệt độ bằng cách cầm ngay đầu dò trên tay để tăng nhiệt độ.

      Tương tự, ở nhiệt độ trên 30C, rơ le cho quạt sẽ bật

   3. Lưu ý, đầu dò có thời gian trễ khoảng 6 giây để báo cáo sự thay đổi môi trường.

2. Đảm bảo rằng màn hình đọc độ ẩm nhiệt độ với một con số xung quanh hợp lý.

   Bạn có thể ước tính độ ẩm và nhiệt độ hiện tại của mình bằng một cảm biến khác hoặc dựa trên thời tiết địa phương

Bước 3: Tạo Project Box và Mount Electronics

Hộp dự án bây giờ có thể được xây dựng và các thiết bị điện tử được gắn vào sẽ được đặt trong hộp sau này.

HỘP DỰ ÁN

1. Đối với hộp dự án, 4 lỗ sẽ cần được khoan:

   • Dây đầu vào 120V.
   • Đầu vào cho cảm biến SHT20.
   • Đầu ra để kiểm soát độ ẩm.
   • Đầu ra để kiểm soát nhiệt độ.

2. Các lỗ có thể được đặt ở bất cứ đâu. Trong hộp ví dụ này, chúng được đặt như sau:

   • Đầu vào 120V - trên cùng bên phải ở trung tâm.
   • Đầu vào SHT 20 - bên trái ở giữa.
   • Đầu ra kiểm soát độ ẩm - ngay phía trên cùng ở trung tâm.
   • Đầu ra kiểm soát nhiệt độ - ngay phía dưới ở trung tâm.

3. Đánh dấu và khoan lỗ bằng mũi khoan 11,5mm.

   Lưu ý: Có thể sử dụng mũi khoan 7/16 "và sau đó chà nhám / dũa để phóng to đủ để đưa vào lỗ khoan

4. Tháo nắp và vòng đệm khỏi mỗi miếng đệm và gắn phần thân và đai ốc còn lại vào phần thân như trong hình.

GẮN

1. Sử dụng một miếng nhựa, bảng gắn hoặc bảng tạo mẫu cắt để lắp vào hộp.
2. Khoan lỗ để phù hợp với các lỗ lắp trên hộp.
3. Định vị thiết bị điện tử của bạn (Arduino Uno với Khiên và Rơle) sao cho chúng vừa với bảng.
4. Đánh dấu các lỗ và khoan với kích thước mũi khoan thích hợp.
5. Sử dụng bất kỳ tiêu đề nào bạn chọn, gắn Arduino và Rơle vào bảng (hình)

Bước 4: Thiết lập Project Box Electronics

Bước này tập trung vào việc đặt tất cả các thành phần trong hộp dự án để việc nối dây cuối cùng có thể được thực hiện.

THÊM ARDUINO VÀ RELAY

1. Cẩn thận ngắt kết nối cảm biến SHT 20 và màn hình.
2. Đặt bảng lắp vào hộp (hình vẽ). Đừng vặn nó vào chưa.

TRƯỚC CÁP

1. Cắt dây nối của bạn theo chiều dài mong muốn của chúng.

   • Bạn sẽ có 1 đầu vào ngạnh sẽ ở bên trong hộp. Điều này là để cấp nguồn cho Arduino và các thiết bị khác có thể được thêm vào sau này (ví dụ: quạt, bộ chuyển đổi nguồn, v.v.).
   • 2 trong số các đầu vào ngạnh này sẽ được sử dụng để cấp nguồn cho mỗi máy làm ẩm và thiết bị làm mát. Bạn có thể làm cho chúng bất kỳ độ dài nào bạn chọn, nhưng tôi chọn để chúng gần với thiết bị để tránh dây lủng lẳng ở khắp mọi nơi.
   • Từ 1 trong các dây nối này, bạn sẽ lưu đầu dây để cấp nguồn cho thiết bị. Nếu dây trực tiếp được chỉ định trên dây, hãy sử dụng những cái đó (hầu hết chúng thường có sọc, đừng lo lắng nếu dây của bạn có cái này, nó chỉ giúp bạn dễ dàng tổ chức hơn).
2. Tháo các đầu của dây nguồn và ba đầu vào nguồn.
3. Xoắn các đầu đã tước để tránh bị sờn (hình, hình vẽ).
4. Đặt nắp và miếng đệm cao su trên phích cắm, 2 đầu ra cho rơ le và đầu dò SHT 20.

THÊM CÁP

Cáp có thể được thêm vào các tuyến được thiết lập trên hộp (hình). Đừng vặn chúng vào

Bước 5: Nối dây chuyển tiếp

Đối với phần này, tôi đã bao gồm hệ thống dây kỹ lưỡng hơn vì nó có thể phức tạp. Điều này sẽ theo cùng một hệ thống dây điện như sơ đồ đã thấy ở Bước 2 (hình).

DÂY RELAY

1. Nối hai dây lỏng lẻo vào mỗi đầu vào (C) chung của hai rơ le bằng tuốc nơ vít để kẹp vào dây (hình vẽ).

   • Đây thường là đầu vào trung tâm của rơle và thường được ký hiệu là chữ C hoặc đường thẳng đứng.
   • Có thể cần phải cắt dây để đảm bảo chúng vừa khít.
   • Đảm bảo hầu như không có đồng nào bị lộ ra ngoài, khớp vừa khít, không bị sờn dây ra ngoài.
   • Bạn có thể phải nhấc bảng ra ngoài một chút để luồn dây vào.

2. Nối đầu dây có điện từ 2 đầu vào nguồn với phần thường mở (NO) của rơ le (hình vẽ).

   Điều này tương tự như bước trên, nhưng đầu ra này được chỉ định bởi một đường thẳng góc (giống như một công tắc không được kết nối với dây chung)

3. Bắt đầu với việc kết nối tất cả các dây trực tiếp với nhau. (Điều này tương ứng với dây lớn hơn trong hai dây và thường được biểu thị bằng một số dải trên dây hoặc dây đen.) Các loại cáp để kết nối với nhau là:

   • Dây trực tiếp từ phích cắm
   • Dây trực tiếp từ đầu vào phích cắm được sử dụng để cấp nguồn cho Arduino
   • 2 dây rút
4. Xoắn các dây lại với nhau và đậy bằng nắp vặn.

5. Kết nối tất cả các dây trung tính với nhau.

   • Dây trung tính từ phích cắm
   • Dây trung tính từ đầu ra được sử dụng để cấp nguồn cho Arduino
   • Trả lại dây từ mỗi đầu ra của 2 nguồn điện
6. Xoắn các dây lại với nhau và bịt bằng nắp vặn (hình vẽ).

7. Đảm bảo tất cả các nắp vặn vừa khít và không bị rơi ra.

   • Nếu các nắp vặn không vừa khít, hãy sử dụng một nắp có kích thước khác.
   • Ngoài ra, có thể kết nối 2 dây cùng một lúc và dây thừa được sử dụng để nối chúng lại với nhau

ATTACH SHT20

1. Vặn lại SHT20 vào bảng vít.

   Các dây cũng có thể được đẩy vào dây nhảy và / hoặc kết nối với dây nhảy nếu không sử dụng bảng vít

KÍNH TIGHTEN

1. Thắt chặt từng nắp đệm xung quanh dây dẫn

   Các dây có thể được kéo một chút để loại bỏ một số điểm chùng, nhưng luôn đảm bảo rằng chúng còn một số điểm chùng

Bước 6: Cấu hình nắp hộp điều khiển

Bước này là gắn màn hình lên trên cùng của hộp và thêm các thành phần in 3D vào để làm cho màn hình trông sạch sẽ.

LÀM LỖI CHO LCD

1. Tìm một nơi để gắn màn hình trên nắp.

   Dự án này đặt nó ở bên trái 1 "từ trên xuống và bên trái

2. Theo dõi màn hình và vị trí cho các lỗ.
3. Sử dụng Dremel hoặc một lưỡi dao cạo, cắt khu vực hình chữ nhật để đặt màn hình.
4. Khoan lỗ cho màn hình bằng mũi khoan thích hợp.

THÊM CÁC THÀNH PHẦN IN 3D (tùy chọn)

1. In 2 tệp STL đi kèm:

   • Khung cho màn hình LCD để che giấu mọi sự không nhất quán khi cắt (Khung màn hình LCD 16x2 (retro).stl).
   • Một biểu trưng để làm cho nó trông chính thức (Humidi_Control_Logo.stl).
2. Sau khi in, đặt 2 thành phần đã in trên nắp bất cứ nơi nào bạn muốn.
3. Đánh dấu các lỗ khoan cho màn hình bằng cách sử dụng mũi khoan thích hợp.
4. Sơn nếu muốn.

MÀN HÌNH ATTACH

1. Sử dụng vít và bu lông nhỏ (M3 hoạt động tốt cho điều này) bắt vít vào màn hình bằng vít ở mặt trước và màn hình xuyên qua mặt sau. Nếu sử dụng khung, hãy gắn cái này qua mặt trước (hình vẽ).
2. Gắn logo và thêm ốc vít (tùy chọn) (hình vẽ).
3. Đảm bảo tất cả các vít và bu lông đều khít.

Bước 7: Hoàn thành Hộp Hệ thống Điều khiển

Các bước này kết thúc việc thiết lập hộp dự án với hệ thống điều khiển bên trong.

NGUỒN ĐIỆN VÀ ĐÓNG CỬA

1. Sử dụng đầu vào dây mở rộng được đặt bên trong hộp để thêm đầu nối nguồn của bạn vào Arduino.

   Tôi thích sử dụng USB vì vậy tôi có thể dễ dàng mở nó lên và lấy dây để lập trình lại nó

2. Bật nguồn hộp để đảm bảo tất cả các kết nối hoạt động.
3. Bắt vít vào bảng lắp bằng các vít thích hợp.
4. Vặn phần trên cùng của hộp bằng cách sử dụng các vít từ bộ hộp dự án.

Hệ thống điều khiển hiện đã hoàn tất. Các bước tiếp theo là bổ sung máy tạo độ ẩm và quạt làm mát.

Bước 8: Thiết lập máy tạo ẩm

Điều này dành cho việc thiết lập hệ thống tạo ẩm cơ bản sử dụng máy tạo ẩm siêu âm thương mại

MÁY GIỮ ẨM

1. Sử dụng các bộ phận PVC, kết nối chúng vào bộ phận được thấy trong hình

   • Gắn khớp nối PVC 3/4 "dành cho nữ với nữ vào khuỷu tay vặn PVC từ nam sang nữ.
   • Gắn khuỷu tay vít đó vào một khuỷu tay vít khác để tạo thành một góc vuông.
   • Thêm bộ điều hợp tưới nam-nữ vào đầu vít của khuỷu tay vít.
   • Gắn khuỷu tay PVC đầu ra bên cạnh vào đầu của bộ điều hợp tưới.

2. Đo và cắt ống theo chiều dài mong muốn

   • Chiều dài này cần phải từ đỉnh của hồ cạn đến giữa của máy làm ẩm.
   • Cần có rất ít độ chùng trong dòng và nó phải thẳng đứng nhất có thể. Bất kỳ vòng lặp hoặc các khu vực thu thập nước sẽ làm tắc nghẽn đường ống và ngăn các hạt nước nhỏ chảy ra.
   • Trong trường hợp của thiết lập này, đường ống có các đường nét ở từng chân và ba chân đã hoạt động.

3. Kết nối ống với phần PVC

   Trong trường hợp này, ống mật 5/8 "được sử dụng vừa khít với khớp nối 3/4"

4. Tháo nắp trắng khỏi đầu ra của máy tạo ẩm
5. Đẩy ống vào bên trong đầu ra sao cho vừa khít.
6. Đặt cạnh ống PVC bên trong hồ cạn sao cho nó nằm dọc theo vành. Các bộ phận PCV có thể được vặn vào nhiều hoặc ít hơn để cho phép chiều rộng của vành của hồ cạn.

Bước 9: Thiết lập quạt làm mát

Điều này bổ sung một quạt làm mát để giảm nhiệt độ thông qua làm mát đối lưu khi cần thiết

QUẠT LÀM MÁT

1. Kết nối các dây đầu ra từ quạt máy tính với bộ chuyển đổi phích cắm nam 12V.

2. Sử dụng 2 cốc hút, định vị / uốn cong chúng sao cho nằm trong các lỗ của quạt (hình vẽ).

   Quạt nên được đặt nghiêng một chút xuống để hút gió từ xung quanh vào làm mát cho cư dân

Bước 10: Cắm nó vào và kiểm tra

Đây là bước cuối cùng để hoàn thiện hệ thống điều khiển!

MOUNT SHT 20

1. Sử dụng một vòng ống hút, gắn SHT 20 về phía đỉnh của hồ cạn (hình).

   Về lý thuyết, độ dốc của nước trong không khí nên thấp nhất về phía đỉnh của hồ cạn vì đó là nơi nó hòa trộn với không khí trong phòng. Trong trường hợp này, người ta có thể chắc chắn rằng phần còn lại của hồ cạn bằng hoặc cao hơn một chút so với độ ẩm mà cảm biến đo được

CẮM VÀO MỌI THỨ

1. Cắm hệ thống điều khiển vào ổ cắm và đảm bảo hệ thống được cấp nguồn và đọc đúng cách
2. Cắm máy làm ẩm vào ổ cắm kiểm soát độ ẩm.
3. Cắm quạt vào ổ cắm điều khiển nhiệt độ.

KIỂM TRA

Kiểm tra hệ thống bằng cách điều chỉnh môi trường xung quanh cảm biến để đảm bảo rằng các rơ le bật / tắt khi cần thiết. Xem Bước 2 để biết thêm thông tin

Bước 11: Lời cuối cùng

TỪ CUỐI CÙNG

Hệ thống đã được thiết lập và sẽ hoạt động tốt. Như đã nêu trước đó, hệ thống có tính mô-đun trong đó mọi thứ có thể dễ dàng điều chỉnh hoặc sửa đổi để đáp ứng bất kỳ yêu cầu nào cần thiết. Điều rất quan trọng cần nhớ là hệ thống này không thông minh: Nó sẽ không biết nếu có hỏng hóc xảy ra hay không và chỉ bật hoặc tắt mọi thứ. Hệ thống nên được kiểm tra liên tục để đảm bảo có đủ nước trong máy tạo ẩm, đường dây không bị tắc, cảm biến độ ẩm vẫn hoạt động, v.v. Nhìn chung, hệ thống này phải hoạt động ở mức độ giống như các hệ thống điều khiển thương mại và hơn thế nữa. chức năng, thích ứng và hiệu quả về chi phí. Chúc bạn xây dựng vui vẻ.