Xây dựng máy đo độ ẩm tại nhà bằng Raspberry Pi và SI7021: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Hôm nay trời có ẩm không? Tôi cảm thấy hơi ẩm ướt

Đôi khi đối với chúng ta, độ ẩm cao thực sự gây khó chịu cũng như không tốt cho sức khỏe. Đối với chủ nhà, nó cũng có thể gây ra thiệt hại tiềm ẩn. Đối với một ngôi nhà, độ ẩm cao sẽ làm hỏng sàn và đồ nội thất bằng gỗ, khuyến khích sự phát triển của cơ bắp xung quanh chúng ta. Thật may mắn, có những phương pháp cho phép bạn theo dõi và kiểm soát độ ẩm trong nhà.

Trong cuộc thập tự chinh này, chúng tôi sẽ chế tạo Máy đo độ ẩm, một hệ thống được sử dụng để đo độ ẩm trong khí quyển, sử dụng cảm biến Độ ẩm và Nhiệt độ Raspberry Pi và SI7021. Mục đích của chúng tôi là kiểm tra độ ẩm và nhiệt độ tương đối trong căn hộ (độ ẩm tương đối lý tưởng là khoảng 40-50%, nhiệt độ phòng lý tưởng là khoảng từ 15 ° C (59 ° F) đến 30 ° C (86 ° F)) và một cách là sử dụng ẩm kế. Tất nhiên, chúng tôi có thể đã mua một chiếc, nhưng với Raspberry Pi và cảm biến Độ ẩm & Nhiệt độ trong tay, chúng tôi nghĩ mình sẽ làm một chiếc (Tại sao không!).

Bước 1: Thiết bị bắt buộc cần thiết

Nếu không biết chính xác các bộ phận, giá trị của chúng và nơi trên trái đất để lấy chúng, điều đó thực sự khó chịu. Đừng lo lắng. Chúng tôi đã sắp xếp điều đó cho bạn. Khi bạn đã có tất cả các phần bình phương, bạn sẽ nhanh chóng thực hiện dự án này.

1. Raspberry Pi

Bước đầu tiên là lấy một bảng Raspberry Pi. Raspberry Pi là một máy tính chạy hệ điều hành Linux một bo mạch. Chiếc PC nhỏ bé này có sức mạnh tính toán, được sử dụng trong các dự án điện tử và các hoạt động đơn giản như bảng tính, xử lý văn bản, duyệt web, e-mail và trò chơi.

2. I²C Shield cho Raspberry Pi

Theo ý kiến của chúng tôi, điều duy nhất mà Raspberry Pi 2 và Pi 3 thực sự thiếu là một cổng I²C. INPI2 (bộ điều hợp I2C) cung cấp cho Raspberry Pi 2/3 cổng I²C để sử dụng với nhiều thiết bị I²C. Nó có sẵn trên Dcube Store.

3. Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ SI7021

Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ 2 vùng SI7021 I²C là một vi mạch CMOS nguyên khối tích hợp các phần tử cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, một bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, xử lý tín hiệu, dữ liệu hiệu chuẩn và Giao diện I²C. Chúng tôi đã mua cảm biến này từ Dcube Store.

4. Cáp kết nối I²C

Chúng tôi đã có sẵn cáp kết nối I²C tạiDcubeStore.

5. Cáp micro USB

Ít phức tạp nhất, nhưng nghiêm ngặt nhất về yêu cầu năng lượng là Raspberry Pi! Cách dễ nhất để cấp nguồn cho Raspberry Pi là thông qua cáp Micro USB.

6. Cáp Ethernet (LAN) / Bộ điều hợp WiFi USB

Bạn có bao giờ nhìn vào cuộc sống của mình và nghĩ, Internet đã làm gì với tôi không?

Cách cổ điển để kết nối Raspberry Pi của bạn là sử dụng cáp Ethernet và cắm nó vào bộ định tuyến mạng của bạn. Ngoài ra, kết nối WiFi có thể được thực hiện bằng cách cắm một khóa WiFi và nhấp chuột trái vào biểu tượng mạng để hiển thị danh sách các mạng WiFi khả dụng.

7. Cáp HDMI / Truy cập từ xa

Với cáp HDMI trên bo mạch, bạn có thể kết nối nó với TV kỹ thuật số hoặc với Màn hình. Muốn một cách thanh đạm! Raspberry Pi có thể được truy cập từ xa bằng các phương pháp khác nhau như-SSH và Truy cập qua Internet. Bạn có thể sử dụng phần mềm mã nguồn mở PuTTY.

Tôi ghét toán học, nhưng tôi thích đếm tiền

Bước 2: Thực hiện kết nối phần cứng

Nói chung, mạch khá thẳng về phía trước. Làm cho mạch theo sơ đồ được hiển thị. Bố cục tương đối đơn giản và bạn sẽ không gặp vấn đề gì.

Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi đã sửa đổi một số điều cơ bản về thiết bị điện tử chỉ để tân trang lại bộ nhớ cho phần cứng và phần mềm. Chúng tôi muốn vẽ một sơ đồ điện tử đơn giản cho dự án này. Sơ đồ điện tử giống như một bản thiết kế cho điện tử. Lên một bản thiết kế và làm theo thiết kế một cách cẩn thận.

Kết nối Raspberry Pi và I²C Shield

Trước hết, hãy lấy Raspberry Pi và đặt I²C Shield lên đó. Nhấn nhẹ Tấm chắn lên các chân GPIO. Làm những gì đúng, không phải những gì dễ dàng (Xem hình trên).

Kết nối cảm biến và Raspberry Pi

Lấy cảm biến và kết nối Cáp I²C với nó. Để cáp này hoạt động tốt, hãy nhớ Đầu ra I²C LUÔN LUÔN kết nối với Đầu vào I²C. Điều tương tự cũng phải được tuân theo đối với Raspberry Pi với tấm chắn I²C được gắn trên nó.

Lợi thế lớn của việc sử dụng Tấm chắn / Bộ điều hợp I²C và cáp kết nối là chúng tôi không còn gặp phải các vấn đề sửa chữa hệ thống dây dẫn có thể gây ra sự cố và tốn thời gian để khắc phục, đặc biệt là khi bạn không biết phải bắt đầu khắc phục sự cố từ đâu. Chỉ là quá trình đơn giản mà chúng tôi đã đề cập. Đó là tùy chọn cắm và chạy.

Lưu ý: Dây màu nâu phải luôn đi theo kết nối Nối đất (GND) giữa đầu ra của một thiết bị và đầu vào của thiết bị khác

Kết nối Internet là quan trọng

Để làm cho dự án của chúng tôi thành công, chúng tôi cần có kết nối Internet cho Raspberry Pi của mình. Bạn có hai sự lựa chọn ở đây. Bạn có thể kết nối Raspberry Pi với mạng bằng cáp Ethernet hoặc sử dụng Bộ điều hợp USB sang WiFi cho Kết nối WIFI. Dù bằng cách nào, miễn là nó được kết nối với internet mà bạn đang sử dụng.

Cấp nguồn cho mạch

Cắm cáp Micro USB vào giắc cắm nguồn của Raspberry Pi. Bật nguồn và chúng ta lên đường.

Thế hệ của chúng ta đã chuẩn bị tốt hơn cho ngày tận thế Zombie hơn một giờ không có điện

Kết nối với màn hình

Chúng tôi có thể kết nối cáp HDMI với màn hình / TV mới hoặc chúng tôi có thể kết nối Raspberry Pi từ xa bằng các công cụ truy cập từ xa như-SSH / PuTTY tiết kiệm chi phí. Đó là một chút phương pháp tiếp cận sáng tạo nếu bạn thấy việc sử dụng các nguồn lực xung quanh.

Bước 3: Lập trình Raspberry Pi bằng Python

Bạn có thể xem mã Python cho Raspberry Pi và SI7021 trong Githubrepository của chúng tôi.

Trước khi tiếp tục chương trình, hãy đảm bảo rằng bạn đã xem các hướng dẫn được cung cấp trong tệp Readme và thiết lập Raspberry Pi của bạn theo nó.

Độ ẩm đề cập đến sự hiện diện của chất lỏng, đặc biệt là nước, thường ở dạng vi lượng. Có thể tìm thấy một lượng nhỏ nước, ví dụ, trong không khí (độ ẩm), trong thực phẩm và trong các sản phẩm thương mại khác nhau. Độ ẩm cũng đề cập đến lượng hơi nước có trong không khí.

Dưới đây là mã python và bạn có thể sao chép nó và có thể ứng biến nếu cần.

# Được phân phối với giấy phép tự do. # Sử dụng nó theo bất kỳ cách nào bạn muốn, lợi nhuận hoặc miễn phí, miễn là nó phù hợp với giấy phép của các tác phẩm liên quan. # SI7021 # Mã này được thiết kế để hoạt động với Mô-đun I2C I2C SI7021_I2CS có sẵn trên ControlEverything.com. #

nhập khẩu smbus

thời gian nhập khẩu

# Nhận xe buýt I2C

bus = smbus. SMBus (1)

Địa chỉ # SI7021, 0x40 (64)

# 0xF5 (245) Chọn Độ ẩm Tương đối KHÔNG GIỮ bus chế độ chính.write_byte (0x40, 0xF5)

time.sleep (0,3)

Địa chỉ # SI7021, 0x40 (64)

# Đọc lại dữ liệu, 2 byte, Độ ẩm MSB dữ liệu đầu tiên0 = bus.read_byte (0x40) data1 = bus.read_byte (0x40)

# Chuyển đổi dữ liệu

độ ẩm = ((data0 * 256 + data1) * 125 / 65536.0) - 6

time.sleep (0,3)

Địa chỉ # SI7021, 0x40 (64)

# 0xF3 (243) Chọn nhiệt độ KHÔNG GIỮ chế độ chính bus.write_byte (0x40, 0xF3)

time.sleep (0,3)

Địa chỉ # SI7021, 0x40 (64)

# Đọc lại dữ liệu, 2 byte, Dữ liệu đầu tiên của Nhiệt độ MSB0 = bus.read_byte (0x40) data1 = bus.read_byte (0x40)

# Chuyển đổi dữ liệu

cTemp = ((data0 * 256 + data1) * 175,72 / 65536,0) - 46,85 fTemp = cTemp * 1,8 + 32

# Xuất dữ liệu ra màn hình

print "Độ ẩm tương đối là:%.2f %%"% độ ẩm in "Nhiệt độ tính bằng C là:%.2f C"% cTemp print "Nhiệt độ tính bằng F là:%.2f F"% fTemp

Bước 4: Chế độ làm việc

Bây giờ, hãy tải xuống (hoặc git pull) mã và mở nó trong Raspberry Pi.

Chạy các lệnh để Biên dịch và Tải lên mã trên thiết bị đầu cuối và xem kết quả đầu ra trên Màn hình. Sau một vài phút, nó sẽ hiển thị tất cả các biến. Bắt đầu với một vài suy nghĩ hoặc chủ đề và xem bạn có thể nghĩ ra điều gì.

Bước 5: Ứng dụng và tính năng

SI7021 cung cấp giải pháp kỹ thuật số chính xác, công suất thấp, được hiệu chuẩn tại nhà máy, lý tưởng để đo độ ẩm, điểm sương và nhiệt độ, trong các ứng dụng như HVAC / R, Máy điều nhiệt / Máy giữ ẩm, Trị liệu hô hấp, Hàng trắng, Trạm thời tiết trong nhà, Môi trường vi mô / Trung tâm dữ liệu, Kiểm soát và đào thải khí hậu ô tô, Truy tìm tài sản và hàng hóa, Điện thoại di động và Máy tính bảng.

Ví dụ Bạn có thể cải thiện dự án này thành Chỉ số HVAC cho Tiện nghi Môi trường Trong nhà và Xe cộ. Nó duy trì môi trường nhiệt xác định kiểm soát nhiệt độ, bổ sung oxy và loại bỏ độ ẩm, mùi hôi, khói, nhiệt, bụi, vi khuẩn trong không khí, carbon dioxide và các loại khí khác. Ngoài cảm biến Độ ẩm và Nhiệt độ, bạn có thể hỗ trợ dự án này với các cảm biến khác nhau, từ cảm biến áp suất, Chất lượng không khí, Máy dò khói đến cảm biến Ánh sáng & Khoảng cách. Bạn có thể thực hiện các cải tiến trong mã theo phần cứng mong muốn được áp dụng và sau đó bạn có thể tự thiết lập để tạo cho mình sự thoải mái về mặt nhiệt độ. Dự án này rất tuyệt vời cho trẻ em và bạn muốn cho chúng xem một số thứ tuyệt vời, bạn biết vừa học vừa chơi. Một dự án nhỏ như thế này có thể khá tuyệt vời đối với trẻ em.

Bước 6: Kết luận

Nếu bạn đang tự hỏi nhìn vào thế giới của Raspberry Pi, thì bạn có thể ngạc nhiên khi sử dụng các kiến thức cơ bản về điện tử, mã hóa, thiết kế, hàn và những gì không. Trong quá trình này, có một số dự án có thể dễ dàng, trong khi một số dự án có thể kiểm tra bạn, thử thách bạn. Nhưng bạn có thể tạo ra một cách và hoàn thiện nó bằng cách sửa đổi và tạo ra một tác phẩm của bạn. Để được hỗ trợ, chúng tôi có một video hướng dẫn tuyệt vời trên YouTube có thể giúp bạn khám phá và giải thích thêm về mọi khía cạnh của dự án. Chúng tôi hy vọng bạn thấy điều này tuyệt vời và hữu ích. Vui lòng trả lời chúng tôi nếu có bất kỳ sửa đổi nào.