מערכת בקרת לחות וטמפרטורה לטרריום: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מבוא:

מדריך זה מיועד לפיתוח מערכת בקרת לחות וטמפרטורה מודולרית באמצעות Arduino Uno. מערכת זו משתמשת בבדיקת לחות וטמפרטורה עמידה במים כדי לפקח על פרמטרים סביבתיים ועל Arduino Uno המחובר לממסרי 5V לשליטה בהפעלת מכשיר אדים ומאוורר קירור. מערכת משנית באמצעות שעון בזמן אמת (RTC) מבטיחה רענון יומי של אוויר לח ומאפשרת תכנות של הלחות וקירור מתוזמנים. מדידות הלחות והטמפרטורה מוקרנות למסך ה- LCD.

היישום של מכשיר זה הוא לשלוט על פרמטרים סביבתיים לצמחים טרופיים. במקרה זה, צמחים אלה מעדיפים לחות גבוהה יותר (בדרך כלל מעל 70%) ורגישים לטמפרטורות גבוהות יותר (30-35C). בהתחשב בהתמתנות הטמפרטורה ממערכת HVAC של הבניין שלי, אני יכול להבטיח שהטמפרטורה לא תרד מתחת לסף שצוין (20C). במקרה זה, אפקט החממה מהווה יותר דאגה ולכן יש ליישם קירור בנוסף ללחות.

זְהִירוּת:

בנייה זו כוללת עבודה עם חשמל. נקט באמצעי זהירות מיוחדים כדי למנוע התחשמלות והלם. היזהר במיוחד בחיווט כדי להימנע מיצירת מכנסיים קצרים או חיבורים גרועים.

למרות שמערכת זו מיועדת להתאים למכשירי 120V, היא אינה מיועדת לשימוש במערכות עם זרם גבוה. שינויים פשוטים יאפשרו מערכת כזו כולל ממסרים המיועדים להספק גבוה יותר, מערכת קירור וכו '. הגבל את סך המשיכה הנוכחית ל -10A לכל היותר המשולבים לכל המכשירים המחוברים.

שינוי:

ניתן לשנות מערכת זו כדי להוסיף פרמטרי בקרה נוספים כגון תנור חימום. בנוסף, ניתן להפעיל אותו ללא מערכת בקרה פעילה על ידי יישום אוויר לח על בסיס מתוזמן. גורם זה תלוי במידה רבה בסוגי האורגניזמים שיגדלו בטרריום.

מאגר:

את התוכנית, התרשימים ודגמי ההדפסה התלת -ממדית ניתן למצוא גם ב- GitHub כאן.

אספקה

בקר

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • ממסר 1x 2 או 4 ערוצים 5V 10A (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x בדיקת טמפרטורה ולחות עמידה במים SHT 20 I2C (RobotShop SEN0227)
  • מודול LCD I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x מגן לוגר נתונים עם מודול RTC או RTC (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x מגן מסוף בורג עבור Arduino Uno (אופציונלי, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • 3x 120V כבל מאריך עם 2 שיניים (ניתן להשתמש גם ב- 3-Prong, וודא שהם יכולים להתמודד עם 10A [1200W] או יותר)
  • 1x תיבת פרוייקט לפחות 7 "x5" x3 "(RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x לוח PCB או לוח הרכבה לארגז
  • 1x כבל USB a/b
  • 1x מתאם מטען קיר USB (120V)

מכשיר אדים

• • 1x מכשיר אדים מגניב ערפל מגניב (ASIN B07RZSBSHJ)
  • צינור פריקה של משאבת מרה PVG 1x 5/8 "x 6 '(או צינורות דומות של 3/4" עד 5/8 ", LOWES #814327)
  • 1x 3/4 "צימוד PVC-צימוד נקבה-נקבה (LOWES #23850)
  • 2x 3/4 אינץ 'בורג PVC מרפק בורג (LOWES #126822)
  • 1x 3/4 אינץ 'פיליון מרפק PVC התאמה (LOWES #315496)
  • 1 x 3/4 אינץ 'מתאם השקיה מסתובב זכר לנקבה (LOWES #194629)

מאוורר

• • מאוורר מחשב 1x 12V
  • 1x מתאם מתח 12A 1A
  • 1x 12V זכר+נקבה 2.1x5.5MM DC מחבר מתאם

חלקים קטנים

• • 20x כבלי מגשר
  • 4 בלוטות כבלים (PH7)
  • 3x 22-10 אגוזי חוט AWG
  • 12x סטנדים וברגים וברגים
  • ברגים וברגים 6x M3-0.5 או UNC
  • 4x ברגים (לחיבור לוח ההרכבה לתיבת הפרויקט)
  • 3x ווים כוס יניקה

כלים

• • חשפן חוטים
  • מברגים (בגדלים שונים)
  • תרגיל
  • כלי סיבוב (אופציונלי)
  • מדפסת תלת מימד (אופציונלי)

תכנית

ניתן למצוא את התוכנית בדף זה או ב- GitHub כאן

שלב 1: חוט את מעגל Adruino

שלב זה נועד להתקנה וחיבור של האלקטרוניקה. במקרה זה, כל מה שצריך לחבר הוא ה- Arduino UNO, SHT 20, ורק חלקי החיבור של Arduino לממסרים. *שימו לב, החיבור של כבלי ההארכה של 120 וולט לא צריך להתבצע כעת.

חוט ארדואינו

1. אסוף את הרכיבים המופיעים בחומרים מתכלים תחת CONTROL SYSTEM.

2. חברו את ה- Arduino Uno בהתאם לסכימה הכלולה (איור). אל תחבר את הממסר עדיין.

   • מועצת Datalogger:

     התחבר על גבי Arduino Uno

   • מגן מסוף בורג:

     חבר את הצד האנלוגי לצד האנלוגי של לוח Datalogger ב- Arduino Uno

   • SHT 20:

     • אדום עד 3.3V
     • ירוק עד GND
     • שחור עד A5
     • לבן עד A4

   • מסך LCD I2C 16x2:

     • SCL עד A5
     • SDA עד A4
     • GND ל- GND
     • VCC עד 5V

   • ממסר 4 ערוצים (השתמשתי ב- IN3 ו- IN4 ממסר 4 ערוצים, זה יכול לעבוד גם עבור IN1 ו- IN2 על ממסר):

     • VCC עד 5V
     • GND ל- GND
     • IN 3 לסיכה 7
     • IN 4 לסיכה 8
3. אם אתה משתמש במגן מסוף הבורג, תוכל להשתמש ב- 5V וב- GND לחיבור ישיר למסך, כך שלא יהיו לך 2 סיכות לאותו קלט.
4. ניתן לחבר את המסך או את בדיקת SHT 20 לכניסת SDA SCL האחרת שנמצאת ב- Arduinos מעל כניסת AREF. שים לב שלא על כל המגינים יהיה זה.

שלב 2: תכנית Arduino ובדוק

שלב זה הוא לבדוק שכל הרכיבים פועלים ושהתוכנית תפעל כמתוכנן.

תכנית ארדואינו

1. באמצעות מחשב, הורד את Arduino IDE שניתן למצוא כאן.
2. חבר את הארדואינו למחשב באמצעות מתאם USB a/b.
3. הורד את תוכנית Arduino מכאן או מדף זה.
4. העלה את התוכנה ל- Arduino (ודא שבחרת ביציאת COM הנכונה אחרת היא לא תעלה).

בדוק אלקטרוניקה

1. בדוק שהתוכנית פועלת וכל הרכיבים נקראים כראוי.

   1. ניתן לבדוק את הלחות על ידי הצבת החיישן ליד מכשיר האדים מופעל.

      • בלחות מתחת ל -70%, הממסר צריך להידלק, המסומן לעתים קרובות על ידי צליל לחיצה ונורית על הממסר (תלוי במודל).
      • בלחות מעל 85% היא אמורה להיכבות, המסומנת לרוב בלחיצה נוספת ובנורה כבויה.

   2. ניתן לבדוק את הטמפרטורה על ידי החזקת החללית בידיים שלך בכדי להעלות את הטמפרטורה.

      באופן דומה, בטמפרטורה מעל 30C, ממסר המאוורר צריך להידלק

   3. שימו לב, לגשש יש זמן השהיה של כ -6 שניות כדי לדווח על שינוי סביבתי.

2. ודא שהתצוגה קוראת לחות טמפרטורה עם מספר סביבה סביר.

   אתה יכול לאמוד את הלחות והטמפרטורה הנוכחיים שלך באמצעות חיישן אחר או בהתבסס על מזג אוויר מקומי

שלב 3: צור תיבת פרוייקט והר אלקטרוניקה

כעת ניתן לבנות את קופסת הפרויקט ולהרכיב את האלקטרוניקה להציב אותה בתוך התיבה מאוחר יותר.

תיבת פרוייקט

1. עבור תיבת הפרויקט, יהיה צורך לקדוח 4 חורים:

   • כבל כניסה 120V.
   • קלט לחיישן SHT20.
   • פלט לבקרת הלחות.
   • פלט לבקרת הטמפרטורה.

2. ניתן להציב חורים בכל מקום. בתיבה לדוגמה זו הם הוצבו כדלקמן:

   • כניסת 120V - למעלה מימין במרכז.
   • קלט SHT 20 - צד שמאל במרכז.
   • פלט בקרת לחות - ממש כלפי מעלה במרכז.
   • פלט בקרת טמפרטורה - ממש כלפי מטה במרכז.

3. סמן ונקדח חורים בעזרת מקדח 11.5 מ מ.

   הערה: ניתן להשתמש במקדח בגודל 7/16 אינץ 'ולאחר מכן לשייף/להגיש אותו כדי להגדילו מספיק כדי להכניס את הבלוטה

4. הסר את המכסה ואת האיטום מכל בלוטה והצמד את גוף הבורג והאגוז הנותרים לגוף כפי שניתן לראות באיור.

הַרכָּבָה

1. באמצעות פיסת פלסטיק, לוח הרכבה או לוח אב טיפוס החתוך כך שיתאים לקופסה.
2. מקדחים חורים כך שיתאימו לחורי ההרכבה שבקופסה.
3. מקם את האלקטרוניקה שלך (Arduino Uno עם מגינים וממסר) כך שיתאימו ללוח.
4. סמן את החורים וקידוח בגודל המקדח המתאים.
5. חבר את כל הארדואינו והממסרים ללוח בעזרת כל כותרות לבחירתך (איור)

שלב 4: הגדרת אלקטרוניקה של Project Box

שלב זה מתמקד במיקום כל הרכיבים בתיבת הפרויקט כך שניתן לבצע חיווט סופי.

הוסף ארדואינו וממסר

1. נתק בזהירות את חיישן SHT 20 ואת המסך.
2. הכנס את לוח ההרכבה לתוך הקופסה (איור). אל תברג אותו עדיין.

כבלי הכנה

1. חותכים את כבלי המאריך באורך הרצוי.

   • תהיה לך כניסת שיניים אחת שתישאר בתוך הקופסה. זה מיועד להפעלת ה- Arduino והתקנים אחרים שניתן להוסיף מאוחר יותר (כלומר מאוורר, ממיר כוח וכו ').
   • 2 מתשומות השיניים הללו ישמשו להפעלת כל אחד ממכשיר האדים ומכשיר הקירור. אתה יכול להכין אותם בכל אורך שתבחר, אבל אני בוחר להשאיר אותם קרובים למכשיר כדי למנוע חבלים להשתלשל בכל מקום.
   • מאחד מכבלי ההארכה האלה, תחסוך את קצה הכבל כדי להפעיל את המכשיר. אם החוט החי מצוין על הכבל השתמש באותם (לרוב יש להם פסים, אל תדאג אם לכבל שלך יש את זה, זה פשוט מקל על ההתארגנות).
2. הפשיטו את קצות כבל החשמל ואת שלוש כניסות החשמל.
3. מסובבים את הקצוות המופשטים כדי להימנע מקריעה (איור, דמות).
4. הנח את המכסה ואת אטם הגומי על התקע, את 2 יציאות הממסר ואת בדיקת ה- SHT 20.

הוסף כבלים

ניתן להוסיף כבלים לבלוטות שהוצבו על הקופסה (איור). אל תברג אותם עדיין

שלב 5: חיווט ממסר

עבור חלק זה, כללתי חיווט יסודי יותר מכיוון שזה יכול להיות מסובך. צוואה זו תלויה באותו חיווט כמו הסכימה שנראתה בשלב 2 (איור).

ממסר חיווט

1. חבר את שני החוטים הרופפים לכל אחת מהכניסות הנפוצות (C) של שני הממסרים בעזרת מברג כדי להדק את החוט (איור).

   • בדרך כלל זהו הקלט המרכזי של הממסר ולעתים קרובות הוא מסומן כקו C או קו אנכי.
   • ייתכן שיהיה צורך לחתוך חוטים כדי לוודא שהם מתאימים כראוי.
   • וודא שכמעט לא נחשף נחושת, ההתאמה צמודה ואין חוטים מרופטים מסתובבים.
   • ייתכן שיהיה עליך להרים מעט את הלוח החוצה בכדי להכניס את החוטים.

2. חבר את הקצה החי של החוט משתי כניסות החשמל לחלק הפתוח (NO) בדרך כלל של הממסר (איור).

   הדבר דומה לשלב שלמעלה, אך פלט זה מסומן על ידי קו בזווית (כמו מתג שאינו מחובר לחוט המשותף)

3. התחל בחיבור כל החוטים החיים יחד. (הדבר תואם את החוט הגדול מבין שני החוטים ולרוב מסומן על ידי כמה רצועות על החוט או החוט השחור.) הכבלים לחיבור ביחד הם:

   • חוט חי מהתקע
   • חוט חי מכניסת התקע לשמש להפעלת הארדואינו
   • 2 חוטים מפוספסים
4. סובב את החוטים יחד והכסה בעזרת מכסה בורג.

5. חבר את כל החוטים הנייטרליים יחד.

   • חוט נייטרלי מהתקע
   • חוט נייטרלי מהפלט שישמש להפעלת הארדואינו
   • החזר חוטים מכל אחת משתי יציאות החשמל
6. סובב את החוטים יחד ושכמייה בעזרת מכסה בורג (איור).

7. וודא שכל מכסי הבורג צמודים ולא ייפלו.

   • אם מכסי הבורג אינם מתאימים היטב, השתמש במכסה בגודל אחר.
   • לחלופין, ניתן לחבר חוטים 2 בכל פעם ולהשתמש בחוט עודף כדי לקפוץ אותם יחד

צרף SHT20

1. הברג את SHT20 ללוח הבורג.

   ניתן לדחוף את החוטים גם לתוך חוטי מגשר ו/או לחבר אותם לחוטי מגשר אם אין שימוש בלוח בורג

הדק את הכפות

1. הדק את כל מכסי הבלוטה סביב החוטים

   אפשר למשוך קצת את החבלים כדי להסיר קצת רפיון, אבל תמיד וודא שהם נותרים קצת רפויים

שלב 6: תצורת מכסה תיבת הבקרה

שלב זה הוא להרכיב את המסך בחלק העליון של הקופסה ולהוסיף רכיבים מודפסים בתלת -ממד כדי שייראה נקי.

עשה חור עבור LCD

1. מצא מקום להרכיב את המסך על המכסה.

   הפרויקט הזה הניח אותו בצד שמאל 1 אינץ 'מהחלק העליון והשמאלי

2. עקוב אחר המסך והמיקום לחורים.
3. בעזרת מכשיר Dremel או סכין גילוח, חתכו את האזור המלבני כדי לשים את המסך.
4. מקדחים חורים למסך בעזרת המקדח המתאים.

הוסף רכיבים מודפסים בתלת -ממד (אופציונלי)

1. הדפס את 2 קבצי ה- STL הכלולים:

   • מסגרת עבור ה- LCD להסתיר את חוסר העקביות בחיתוך (מסגרת מסך 16x2 LCD (רטרו).stl).
   • לוגו שייראה רשמי (Humidi_Control_Logo.stl).
2. לאחר ההדפסה, הניחו את 2 הרכיבים המודפסים על המכסה היכן שתרצו.
3. סמן חורי קידוח למסך בעזרת המקדח המתאים.
4. צובעים אם רוצים.

צרף מסך

1. שימוש בברגים וברגים קטנים (M3 עובדים היטב בשביל זה) בורג על המסך עם ברגים בחזית והמסך דרך הגב. אם אתה משתמש במסגרת, צרף זאת דרך החלק הקדמי (איור).
2. חבר את הלוגו והוסף ברגים (אופציונלי) (איור).
3. וודא שכל הברגים והברגים צמודים.

שלב 7: סיים את תיבת מערכת הבקרה

שלבים אלה מסיימים את הגדרת תיבת הפרויקט עם מערכת הבקרה בפנים.

כוח וסגירה

1. השתמש בכניסת כבל המאריך שהונח בתוך הקופסה כדי להוסיף את מחבר החשמל שלך ל- Arduino.

   אני אוהב להשתמש ב- USB כדי שאוכל פשוט לפתוח אותו ולתפוס את הכבל כדי לתכנת אותו מחדש

2. הפעל את הקופסה כדי לוודא שכל החיבורים פועלים.
3. הברג את לוח ההרכבה בעזרת הברגים המתאימים.
4. הברג את החלק העליון של הקופסה בעזרת הברגים מתוך ערכת תיבת הפרויקט.

מערכת הבקרה הושלמה כעת. השלבים הבאים הם הוספת מכשיר אדים ומאוורר קירור.

שלב 8: הגדרת מכשיר אדים

זה נועד להתקנת מערכת לחות בסיסית באמצעות מכשיר אדים קולי מסחרי

מכשיר אדים

1. באמצעות חלקי ה- PVC, חבר אותם למתקן הנראה באיור

   • חבר את צימוד ה- PVC מנקבה לנקבה בגובה 3/4 אינץ 'למרפק בורג ה- PVC זכר לנקבה.
   • חבר את מרפק הבורג למרפק בורג אחר כדי ליצור זווית ישרה.
   • הוסף את מתאם ההשקיה זכר לנקבה לקצה הבורג של מרפק הבורג.
   • חבר את מרפק ה- PVC לשקע הצדדי לקצה מתאם ההשקיה.

2. למדוד ולחתוך את הצינור לאורך הרצוי

   • אורך זה צריך להיות מהחלק העליון של הטרריום לאמצע מכשיר האדים.
   • צריך להיות מעט מאוד רפוי בקו והוא צריך להיות כמה שיותר אנכי. כל לולאה או אזורים שאוספים מים יסתמו את הצינור וימנעו מזרימת חלקיקי מים קטנים.
   • במקרה של התקנה זו, הצינורות היו עם התוויות ברגל של פעם ורגליים עבדו.

3. חבר את הצינור לחלק ה- PVC

   במקרה זה, נעשה שימוש בצינור מרה בגודל 5/8 אינץ 'המתאים היטב לצימוד 3/4"

4. הסר את המכסה הלבן מפלט האדים
5. דחוף את הצינור בתוך הפלט כך שיתאים.
6. הנח את צינור צינורות ה- PVC בתוך הטרריום כך שיושב לאורך השפה. ניתן להבריג את חלקי ה- PCV פחות או יותר כדי לאפשר את רוחב שפת הטרריום.

שלב 9: הגדרת מאוורר קירור

זה מוסיף מאוורר קירור כדי להפחית את הטמפרטורה באמצעות קירור הסעה בעת הצורך

מאוורר

1. חבר את חוטי הפלט ממאוורר המחשב למתאם זכר 12V.

2. בעזרת 2 כוס יניקה, מקמו/כופפו אותם כך שישבו בחורי המאוורר (איור).

   המאוורר צריך להיות זווית כלפי מטה מעט כדי למשוך אוויר מהסביבה כדי לצנן את התושבים

שלב 10: חיבור זה ובדיקה

זהו השלב האחרון לסיום מערכת הבקרה!

MOUNT SHT 20

1. בעזרת חישוק כוס יניקה, חבר את ה- SHT 20 לכיוון החלק העליון של הטרריום (איור).

   בתיאוריה, שיפוע המים באוויר צריך להיות הנמוך ביותר כלפי החלק העליון של הטרריום מכיוון שהוא מתערבב עם אוויר בחדר. במקרה זה, אפשר להיות בטוח ששאר הטרריום נמצא או מעט מעל הלחות הנמדדת על ידי החיישן

הכנס הכל

1. חבר את מערכת הבקרה לשקע וודא שהיא מופעלת וקוראת כראוי
2. חבר את מכשיר האדים לשקע בקרת הלחות.
3. חבר את המאוורר לשקע בקרת הטמפרטורה.

מִבְחָן

בדוק את המערכת על ידי התאמת הסביבה סביב החיישן כדי לוודא שהממסרים נדלקים/כבים בעת הצורך. עיין בשלב 2 למידע נוסף

שלב 11: מילים אחרונות

מילות הגמר

המערכת מוגדרת וצריכה להיות נוחה לפעולה. כפי שצוין קודם לכן המערכת היא מודולרית בכך שניתן להתאים או לשנות את הדברים בקלות בהתאם לדרישות הנדרשות. חשוב מאוד לזכור כי מערכת זו אינה חכמה: היא לא תדע אם יש תקלה ותדליק או תכבה את הדברים בלבד. יש לבדוק את המערכת כל הזמן כדי לוודא שיש מספיק מים במכשיר האדים, שהקו לא סתום, שחיישן הלחות עדיין פועל וכו '. בסך הכל מערכת זו צריכה לפעול באותה רמה כמו מערכות בקרה מסחריות ולהיות יותר פונקציונלי, ניתן להתאמה וחסכוני. שיהיה לך כיף לבנות.