Theo dõi độ ẩm và nhiệt độ trong nhà: 11 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Xin chào các bạn! Để bắt đầu một cách tốt nhất, một câu chuyện nhỏ về dự án. Tôi vừa mới tốt nghiệp và chuyển đến Áo với vị trí kỹ sư đầu tiên. Đất nước này xinh đẹp nhưng rất lạnh và ẩm vào mùa đông. Tôi nhanh chóng bắt đầu nhận thấy một số hơi nước đọng trên cửa sổ mỗi sáng thức dậy cũng như một số nấm mốc bò trên tường của căn hộ xinh đẹp mà tôi đang thuê. Đây là lần đầu tiên tôi gặp phải tình trạng có độ ẩm cao như vậy, đến từ miền nam nước Pháp, chúng tôi không thực sự có vấn đề như vậy ở đó. Vì vậy, tôi đã tìm kiếm các giải pháp trên internet và quyết định thu thập một số mảnh và xây dựng hệ thống giám sát của riêng mình, để kiểm tra độ ẩm của từng phòng trong căn hộ của tôi cũng như nhiệt độ môi trường xung quanh. Dự án sau đây có một số hướng dẫn chính:

1. Nó phải được rẻ.
2. Nó phải đủ chính xác.
3. Tôi muốn một cái gì đó nhỏ gọn, dễ mang theo và chạy bằng pin.
4. Tôi yêu cây cối và quyết định rằng nó có thể kiểm tra độ ẩm của đất để biết tôi có cần tưới cây hay không. (Ngoài ngữ cảnh nhưng tôi chỉ thích ý tưởng!: D)

Đây là một dự án khá dễ dàng, tuy nhiên đây là dự án hữu ích nhất mà tôi từng thực hiện. Tôi có thể kiểm tra mọi độ ẩm trong mọi phòng và xem liệu tôi có cần phản ứng để ngăn chặn nấm mốc hay không. Vậy hãy bắt đầu.

Bước 1: Thu thập các thành phần

Dự án của chúng tôi khá đơn giản. Chúng tôi sẽ sử dụng Arduino (trong trường hợp của tôi là nano) làm bộ não, vì nó rất đơn giản trong lập trình, rẻ và có thể thay thế nếu cần.

DHT-22 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, có một phiên bản thấp hơn được gọi là DHT-11, theo quan điểm của tôi là khá tào lao khi nói về độ chính xác và với 3 euro nữa, bạn có thể nhận được DHT-22 chính xác hơn nhiều. & có thể hoạt động ở nhiều nhiệt độ khác nhau. Màn hình OLED để hiển thị dữ liệu và có giao diện trực quan giữa các cảm biến và con người như tôi. Tôi thấy rằng 64 x 128 là hoàn hảo vì nó rất nhỏ, tôi có thể chứa đủ dữ liệu trên đó và rất dễ giao diện.

Một cảm biến độ ẩm của đất YL-69, để kiểm tra bất cứ khi nào tôi cần tưới nước cho những cây thân yêu của mình Và về cơ bản đây là tất cả những gì bạn cần cho dự án. Theo tùy chọn, tôi muốn dự án được cung cấp năng lượng bằng cách sử dụng Lipos mà tôi có xung quanh. -Bạn cũng có thể làm cho nó hoạt động với pin 9V bình thường rất dễ dàng. Tôi muốn có thể theo dõi điện áp của pin Lipo bằng cách sử dụng một số đầu vào tương tự trên arduino. Tôi sẽ cung cấp thêm thông tin trên các trang sau.

Ngoài ra, bạn sẽ cần những thứ sau:

1. Một miếng breadboard.
2. Công tắc BẬT / TẮT * 1
3. Một đầu nối pin 9V
4. Pin 9V

Và nếu bạn muốn thực hiện lipos & giám sát:

1. Điện trở 10K * 3
2. Điện trở 330R * 1
3. LED * 1
4. Công tắc trượt * 1
5. Chủ sở hữu Lipo (Hoặc tôi sẽ hiển thị cho bạn phiên bản in 3D mà tôi hiện đang sử dụng)
6. 2 tế bào Lipo.

Bước 2: Sơ đồ đầy đủ

Bạn sẽ tìm thấy sơ đồ đầy đủ đính kèm. Xin lưu ý rằng rõ ràng bạn chọn phần pin 9V của mạch hoặc phần pin LIPO được kết nối với VBAT. Tôi tách cả hai mạch bằng các ô vuông màu đỏ và đặt tiêu đề màu đỏ để làm nổi bật từng mạch.

Đừng lo lắng mỗi kết nối sẽ được giải thích đúng cách trong các bước sau.

Bước 3: Thiết lập phù hợp

Đảm bảo rằng bạn đã cài đặt Arduino IDE. Và tải xuống các thư viện trong bước này. Tôi cũng sẽ đặt mã đầy đủ, nếu bạn không muốn bận tâm đến việc kiểm tra từng thành phần trong các bước sau.

Bước 4: Kết nối DHT-22

Bước đầu tiên của dự án là kết nối DHT-22 với arduino. Kết nối khá đơn giản: DHT-22 ------ Arduino

VCC ------ + 5V

DỮ LIỆU ------ D5

GND ------ GND

Để kiểm tra kết nối DHT-22 với Arduino của bạn, chúng tôi sẽ triển khai mã được nhúng ở bước này.

Bước 5: Kết nối màn hình OLED

Bước tiếp theo là kết nối màn hình OLED. Loại màn hình này kết nối bằng giao thức I2C. Công việc đầu tiên của chúng ta là tìm đúng chân I2C cho arduino của bạn, nếu bạn đang sử dụng Arduino nano thì chân I2C là A4 (SDA) & A5 (SCL). Nếu bạn đang sử dụng một arduino khác như UNO hoặc MEGA, hãy tìm kiếm trên trang web arduino chính thức hoặc trên thedatasheet để biết các chân I2C.

Kết nối như sau: OLED ------ Arduino

GND ------ GND

VCC ------ 3V3

SCL ------ A5

SDA ------ A4

Để kiểm tra OLED, chúng tôi sẽ hiển thị trực tiếp dữ liệu DHT trên màn hình OLED bằng cách tải lên mã được nhúng ở bước này.

Bạn sẽ thấy nhiệt độ và độ ẩm hiển thị trên màn hình OLED với tốc độ lấy mẫu rất nhanh vì chúng tôi chưa đưa ra bất kỳ độ trễ nào.

Bước 6: Theo dõi độ ẩm của đất

Vì tôi muốn theo dõi độ ẩm đất của cây, chúng tôi phải kết nối YL-69.

Cảm biến này rất thú vị với tôi và nó hoạt động như khi đất:

Ướt: điện áp đầu ra giảm.

Khô: điện áp đầu ra tăng lên.

Kết nối như sau:

YL69 ------ Arduino

VCC ------ D7

GND ------ GND

D0 ------ KHÔNG KẾT NỐI

A0 ------ A7

Như bạn có thể thấy, chúng tôi kết nối chân VCC của mô-đun với chân kỹ thuật số của Arduino. Ý tưởng đằng sau đó là cấp nguồn cho mô-đun chỉ khi chúng ta muốn thực hiện phép đo chứ không phải liên tục. Điều này là do thực tế là cảm biến hoạt động bằng cách đo dòng điện đi từ chân này sang chân kia của đầu dò. Do sự điện phân này xảy ra và nó có thể phá hủy đầu dò khá nhanh ở đất có độ ẩm cao.

Bây giờ chúng tôi sẽ thêm cảm biến độ ẩm vào mã của chúng tôi và hiển thị dữ liệu độ ẩm với dữ liệu DHT trên OLED. Tải lên mã được nhúng ở bước này.

Bước 7: Giám sát VBAT (Pin 9V)

Tôi muốn biết pin yếu đến mức nào để không có bất kỳ điều gì bất ngờ vào một ngày nào đó và hết pin mà không thể lường trước được. Cách theo dõi điện áp đầu vào là sử dụng một số chân Analog của arduino để biết điện áp nhận vào là bao nhiêu. Các chân Đầu vào của Arduino có thể sử dụng tối đa 5V nhưng pin được sử dụng đang tạo ra 9V. Nếu chúng tôi kết nối trực tiếp điện áp cao hơn này, chúng tôi sẽ phá hủy một số thành phần phần cứng, chúng tôi phải sử dụng bộ chia điện áp để đưa 9V xuống dưới ngưỡng 5V.

Tôi sử dụng hai điện trở 10k để làm bộ chia điện áp và chia cho hệ số 2 là 9V và đưa nó lên tối đa 4,5V.

Để hiển thị thực tế rằng pin sắp hết bằng cách sử dụng đèn LED bình thường có điện trở giới hạn dòng 330 ohm.

Chúng tôi sẽ sử dụng chân Analog A0 để giám sát VBAT.

Theo dõi sơ đồ để biết cách kết nối các thành phần:

Bây giờ chúng tôi sẽ thêm nó vào mã mã của chúng tôi được nhúng ở bước này.

Bước 8: Giám sát VBAT (Cấu hình 2 Lipos)

Tôi muốn biết pin yếu đến mức nào để không có bất kỳ điều gì bất ngờ xảy ra vào một ngày nào đó và hết pin mà không thể lường trước được.

Cách theo dõi điện áp đầu vào là sử dụng một số chân Analog của arduino để biết điện áp nhận vào là bao nhiêu. Các chân Đầu vào của Arduino có thể lấy tối đa 5V nhưng Lipos đang tạo ra tối đa 4,2 * 2 = 8,4V.

Sự khác biệt với bước trước là trong trường hợp sử dụng 2 lipos nối tiếp để tạo ra điện áp> 5V để cấp nguồn cho board Arduino, chúng ta phải theo dõi từng tế bào lipo vì chúng có thể phóng điện với tốc độ khác nhau. Hãy nhớ rằng bạn không muốn xả quá mức pin lipo, nó rất nguy hiểm.

Đối với Lipo đầu tiên, không có vấn đề gì vì điện áp danh định 4,2V nằm dưới ngưỡng 5V có thể chịu đựng các chân đầu vào của arduino. tuy nhiên khi đặt 2 pin mắc nối tiếp hiệu điện thế của chúng cộng lại: Vtot = V1 + V2 = 4.2 + 4.2 = 8.4 cực đại.

Nếu chúng tôi kết nối trực tiếp điện áp cao hơn này với chân analog, chúng tôi sẽ phá hủy một số thành phần phần cứng, chúng tôi phải sử dụng bộ chia điện áp để đưa 8,4V xuống dưới ngưỡng 5V. Tôi đã sử dụng hai điện trở 10k để làm bộ chia điện áp và chia cho hệ số 2 là 8,4V và đưa nó lên mức tối đa 4,2V.

Chúng tôi sẽ sử dụng chân Analog A0 để giám sát VBAT. Theo dõi sơ đồ để biết cách kết nối các thành phần:

Để hiển thị thực tế rằng pin sắp hết bằng cách sử dụng đèn LED bình thường có điện trở giới hạn dòng 330 ohm.

Bây giờ chúng tôi sẽ thêm nó vào mã của chúng tôi được nhúng ở bước này.

Bước 9: Bao vây

Tôi có cơ hội sở hữu một chiếc máy in 3D nên tôi quyết định in vỏ máy bằng PLA tiêu chuẩn.

Bạn sẽ tìm thấy các tệp đính kèm, tôi đã thiết kế bao vây bằng Autodesk Inventor & Fusion360.

Bạn cũng có thể tạo thiết kế của riêng mình hoặc chỉ giữ nguyên breadboard, bản thân hộp không bổ sung gì cho các chức năng. Nhận các bộ phận được chụp trên Amazon. Chỉnh sửa: nó hiện đã được in và bạn có thể nhìn thấy nó trên hình ảnh.

Bước 10: Cải thiện quan điểm

Hiện tại, dự án hoàn toàn phù hợp với nhu cầu của tôi. Tuy nhiên, chúng tôi có thể nghĩ về một số điểm mà chúng tôi có thể cải thiện:

1. Giảm mức tiêu thụ pin, chúng tôi có thể cải thiện mức tiêu thụ hiện tại hoặc thay đổi phần cứng hoặc cải thiện phần mềm.
2. Thêm bluetooth để kết nối với APP hoặc để lưu trữ dữ liệu và thực hiện một số phân tích khác theo thời gian.
3. Thêm mạch sạc LIPO để sạc lại kết nối trực tiếp với tường.

Nếu bạn nghĩ về bất cứ điều gì đừng ngần ngại viết nó ra trong phần bình luận.

Bước 11: Cảm ơn bạn

Cảm ơn bạn đã đọc bài hướng dẫn này, đừng ngần ngại tương tác với tôi & những người khác trong phần bình luận. Tôi hy vọng bạn thích dự án và tôi sẽ gặp bạn lần sau cho một dự án khác!