Sistem za kontrolu vlažnosti i temperature za terarij: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

UVOD:

Ovo uputstvo je za razvoj modularnog sistema za kontrolu vlažnosti i temperature pomoću Arduino Uno. Ovaj sustav koristi vodootpornu sondu za vlagu i temperaturu za praćenje parametara okoliša i Arduino Uno spojen na 5V releje za kontrolu aktiviranja ovlaživača zraka i ventilatora za hlađenje. Sekundarni sistem koji koristi sat u realnom vremenu (RTC) osigurava svakodnevno osvježavanje vlažnog zraka i omogućava programiranje planiranog ovlaživanja i hlađenja. Mjerenja vlažnosti i temperature projiciraju se na LCD ekran.

Primjena ovog uređaja je za kontrolu parametara okoliša za tropske biljke. U ovom slučaju, ove biljke preferiraju veću vlažnost (tipično iznad 70%) i osjetljive su na više temperature (30-35C). S obzirom na umjerenu temperaturu iz HVAC sistema moje zgrade, mogu osigurati da temperatura neće pasti ispod određenog praga (20C). U ovom slučaju, efekt staklenika više zabrinjava pa je potrebno dodatno vlaženje primijeniti i hlađenje.

OPREZ:

Ova konstrukcija uključuje rad s električnom energijom. Poduzmite posebne mjere opreza kako biste izbjegli strujni udar i udar. Posebno vodite računa o ožičenju kako ne biste stvorili kratke spojeve ili loše veze.

Iako je ovaj sistem dizajniran da bude kompatibilan sa 120V uređajima, nije namijenjen za upotrebu sa sistemima velike struje. Jednostavne izmjene će omogućiti takav sistem, uključujući releje namijenjene većoj snazi, sistem za hlađenje itd. Ograničite ukupnu potrošnju struje na maksimalno 10A zajedno za sve povezane uređaje.

IZMJENE:

Ovaj sistem se može modifikovati tako da se dodaju dodatni kontrolni parametri, poput grijača. Osim toga, može se pokrenuti bez aktivnog kontrolnog sistema jednostavnom primjenom vlažnog zraka prema rasporedu. Ovaj faktor uvelike ovisi o vrstama organizama koji će se uzgajati u terariju.

REPOZITORIJA:

Program, dijagrame i modele 3D štampe možete pronaći i na GitHub -u ovdje.

Supplies

KONTROLER

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2 ili 4-kanalni relej 5V 10A (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x SHT 20 I2C vodootporna sonda za temperaturu i vlagu (RobotShop SEN0227)
  • 1x LCD modul I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x štitnik zapisnika podataka sa RTC ili RTC modulom (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x vijčani terminalni štit za Arduino Uno (opcionalno, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • 3x 120V produžni kabel sa 2 zupca (može se koristiti i 3-zupčanik, pazite da mogu podnijeti 10A [1200W] ili više)
  • 1x Project Box najmanje 7 "x5" x3 "(RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x PCB ploča ili montažna ploča za kutiju
  • 1x USB a/b kabl

  • 1x USB adapter za zidni punjač (120V)

OVLAŽIVAČ

• • 1x ovlaživač zraka Homasy Cool Mist (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1x 5/8 "x 6 'PVG cijev za ispuštanje žučne pumpe (ili slične cijevi 3/4" do 5/8 ", LOWES #814327)
  • 1x 3/4 "žensko-ženska spojnica PVC spoj (LOWES #23850)
  • 2x 3/4 "muški na ženski vijčani lakat od PVC-a (LOWES #126822)
  • 1x 3/4 "bočni ispusni lakat PVC okov (LOWES #315496)
  • 1x 3/4 "rotirajući adapter za navodnjavanje muško-žensko (LOWES #194629)

VENTILATOR HLAĐENJA

• • 1x 12V računarski ventilator
  • 1x 12V 1A adapter za napajanje
  • 1x 12V muški+ženski 2.1x5.5MM utičnica za DC utičnicu utikač adaptera

MALI DIJELOVI

• • 20x prespojni kablovi
  • 4x kabelske uvodnice (PH7)
  • 3x 22-10 AWG žičane matice
  • 12x držači i vijci i vijci
  • 6 x M3-0.5 ili UNC 4-40 vijci i vijci
  • 4x vijci (za pričvršćivanje montažne ploče na projektnu kutiju)
  • 3x kuke za usisnu čašu

ALATI

• • Skidač žice
  • Odvijači (različitih veličina)
  • Drill
  • Rotacijski alat (opcionalno)
  • 3D štampač (opcionalno)

PROGRAM

Program se može pronaći na ovoj stranici ili na GitHub -u Ovdje

Korak 1: Ožičite Adruino kolo

Ovaj korak služi za postavljanje i povezivanje elektronike. U ovom slučaju sve što je potrebno za ožičenje je Arduino UNO, SHT 20 i samo Arduino spojni dijelovi na releje. *Imajte na umu da povezivanje produžnih kabela od 120 V sada ne mora biti obavljeno.

WIRE ARDUINO

1. Prikupite komponente navedene u Potrošni materijal pod CONTROL SYSTEM.

2. Ožičite Arduino Uno prema priloženoj shemi (slika). Nemojte još spajati relej.

   • Datalogger ploča:

     Povežite se na vrh Arduino Uno

   • Vijčani terminalni štit:

     Priključite analognu stranu na analognu stranu ploče za zapisivanje podataka na Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Crveno do 3.3V
     • Zelena za GND
     • Crna do A5
     • Bijela do A4

   • I2C 16x2 LCD ekran:

     • SCL do A5
     • SDA do A4
     • GND u GND
     • VCC na 5V

   • 4 -kanalni relej (koristio sam IN3 i IN4 iz 4 -kanalnog releja, ovo može raditi i za IN1 i IN2 na releju):

     • VCC na 5V
     • GND u GND
     • IN 3 na pin 7
     • IN 4 na pin 8
3. Ako koristite štitnik s vijčanim priključcima, možete koristiti 5V i GND za izravnu vezu s zaslonom tako da nemate 2 pina koji idu na isti ulaz.
4. Zaslon ili sonda SHT 20 mogu se spojiti na drugi SDA SCL ulaz koji se nalazi na Arduinosu iznad AREF ulaza. Imajte na umu da ovo neće imati svi štitovi.

Korak 2: Programirajte Arduino i provjerite

Ovim korakom provjeravate da li sve komponente rade i da li će program raditi kako je predviđeno.

PROGRAM ARDUINO

1. Pomoću računara preuzmite Arduino IDE koji se nalazi ovdje.
2. Spojite Arduino na računalo pomoću USB a/b adaptera.
3. Preuzmite Arduino program ovdje ili na ovoj stranici.
4. Prenesite softver na Arduino (provjerite jeste li odabrali pravi COM port ili se neće učitati).

PROVJERITE ELEKTRONIKU

1. Proverite da li program radi i da li se sve komponente pravilno čitaju.

   1. Vlažnost se može provjeriti stavljanjem senzora blizu uključenog ovlaživača zraka.

      • Pri vlažnosti zraka ispod 70%relej bi se trebao uključiti, često na to ukazuje zvuk klika i svjetlo na releju (ovisno o modelu).
      • Pri vlažnosti iznad 85% trebao bi se isključiti, često naznačeno drugim klikom i gašenjem svjetla.

   2. Temperaturu možete provjeriti držanjem sonde u rukama kako biste podigli temperaturu.

      Slično, na temperaturi iznad 30C, relej ventilatora bi se trebao uključiti

   3. Imajte na umu da sonda ima kašnjenje od oko 6 sekundi da prijavi promjenu okoline.

2. Uvjerite se da na ekranu piše temperaturna vlažnost sa razumnim brojem okoline.

   Trenutnu vlažnost i temperaturu možete procijeniti pomoću drugog senzora ili na temelju lokalnog vremena

Korak 3: Kreirajte Project Box i montirajte elektroniku

Projektna kutija se sada može konstruirati i elektronika montirati kako bi se kasnije stavila u kutiju.

KUTIJA ZA PROJEKTE

1. Za projektnu kutiju potrebno je izbušiti 4 rupe:

   • 120V ulazni kabel.
   • Ulaz za senzor SHT20.
   • Izlaz za kontrolu vlažnosti.
   • Izlaz za kontrolu temperature.

2. Rupe se mogu postaviti bilo gdje. U ovom primjeru okvir su postavljeni na sljedeći način:

   • 120V ulaz - gore desno na sredini.
   • Ulaz SHT 20 - lijeva strana u sredini.
   • Izlaz kontrole vlažnosti - desno prema vrhu u sredini.
   • Izlaz kontrole temperature - desno prema dnu u sredini.

3. Označite i izbušite rupe bušilicom od 11,5 mm.

   Napomena: Svrdlo od 7/16 "može se koristiti, a zatim brusiti/turpijati kako bi se povećalo dovoljno da se stavi u uvodnicu

4. Skinite poklopac i brtvu sa svake žlijezde i pričvrstite preostalo tijelo vijka i maticu na tijelo kako je prikazano na slici.

MONTIRANJE

1. Koristeći ili komad plastike, montažnu ploču ili ploču za izradu prototipa izrezanu da stane u kutiju.
2. Izbušite rupe koje odgovaraju otvorima za montažu u kutiji.
3. Postavite svoju elektroniku (Arduino Uno sa štitnicima i relejem) tako da stane na ploču.
4. Označite rupe i izbušite odgovarajuću veličinu svrdla.
5. Koristeći bilo koja zaglavlja po vašem izboru, pričvrstite Arduino i releje na ploču (slika)

Korak 4: Postavljanje elektronike Project Box-a

Ovaj korak se fokusira na stavljanje svih komponenti u kutiju projekta kako bi se moglo izvršiti konačno ožičenje.

DODAJTE ARDUINO I RELEJ

1. Pažljivo odspojite senzor SHT 20 i ekran.
2. Postavite montažnu ploču u kutiju (slika). Nemojte ga još uvrnuti.

PRIPREMNI KABLOVI

1. Odrežite produžne kabele na željenu duljinu.

   • Imat ćete 1 ulaz za zupce koji će ostati unutar kutije. Ovo služi za napajanje Arduina i drugih uređaja koji se kasnije mogu dodati (npr. Ventilator, pretvarač napajanja itd.).
   • 2 od ovih ulaza za zupce će se koristiti za napajanje svakog ovlaživača zraka i rashladnog uređaja. Možete ih napraviti bilo koje dužine koju odaberete, ali ja biram da ih držim blizu uređaja kako bih izbjegao da kablovi posvuda vise.
   • Od jednog od ovih produžnih kabela spremit ćete kraj kabela za napajanje uređaja. Ako je žica pod naponom naznačena na kabelu, koristite ih (najčešće imaju pruge, ne brinite ako vaš kabel to ima, samo će biti lakše organizirati).
2. Skinite krajeve kabela za napajanje i tri ulaza za napajanje.
3. Zakrenite ogoljene krajeve kako biste izbjegli habanje (slika, slika).
4. Postavite poklopac i gumenu brtvu na utikač, 2 izlaza za relej i sondu SHT 20.

DODAJTE KABLOVE

Kablovi se mogu dodati u uvodnice postavljene na kutiji (slika). Nemojte ih još uvrtati

Korak 5: Relejno ožičenje

Za ovaj dio uključio sam temeljitije ožičenje jer može biti zeznuto. Ovo će slijediti isto ožičenje kao i shema prikazana u koraku 2 (slika).

RELEJ OŽIČENJA

1. Spojite dvije labave žice u svaki od zajedničkih (C) ulaza dva releja pomoću odvijača za pričvršćivanje žice (slika).

   • To je obično središnji ulaz releja i često se označava kao C ili okomita linija.
   • Žice će možda trebati obrezati kako bi se osiguralo njihovo pravilno postavljanje.
   • Uvjerite se da gotovo da nema izloženog bakra, da je pričvršćen i da nema istrošenih žica.
   • Možda ćete morati malo podići ploču kako biste uvukli žice.

2. Spojite kraj žice pod naponom sa 2 ulaza za napajanje u normalno otvoreni (NO) dio releja (slika).

   Ovo je slično prethodnom koraku, ali ovaj izlaz je označen linijom koja je pod kutom (poput prekidača koji nije spojen na zajedničku žicu)

3. Počnite s povezivanjem svih žica pod naponom. (Ovo odgovara većoj od dvije žice i često je označeno nekim trakama na žici ili crnoj žici.) Kablovi za povezivanje su:

   • Žica pod naponom od utikača
   • Žica pod naponom sa utikača koja će se koristiti za napajanje Arduina
   • 2 ogoljene žice
4. Uvijte žice zajedno i zatvorite ih navojnom kapicom.

5. Spojite sve neutralne žice zajedno.

   • Neutralna žica od utikača
   • Neutralna žica s izlaza koja će se koristiti za napajanje Arduina
   • Vratite žice sa svakog od 2 izlaza napajanja
6. Uvijte žice zajedno i pokrijte ih s navojnom kapicom (slika).

7. Uvjerite se da su svi zatvarači dobro pričvršćeni i da neće otpasti.

   • Ako poklopci vijaka ne odgovaraju dobro, upotrijebite poklopac druge veličine.
   • Alternativno, žice se mogu spojiti 2 odjednom, a višak žice koristiti za njihovo spajanje

PRILOG SHT20

1. Pričvrstite SHT20 na ploču sa vijcima.

   Žice se također mogu gurnuti u kratkospojnike i/ili spojiti na kratkospojnike ako se ne koristi vijčana ploča

ZAVRŠENE ŽLEZDE

1. Pritegnite svaki poklopac uvodnika oko žica

   Kablovi se mogu malo povući da se ukloni malo opuštenosti, ali uvijek pazite da ostanu malo opušteni

Korak 6: Konfiguracija poklopca kontrolne kutije

Ovaj korak je montiranje ekrana na vrh kutije i dodavanje 3D štampanih komponenti kako bi izgledao čisto.

NAPRAVITE RUPU ZA LCD

1. Pronađite mjesto za postavljanje ekrana na poklopac.

   Ovaj projekt postavio ga je s lijeve strane 1 "s gornje i lijeve strane

2. Nađite na ekranu i lokaciji rupe.
3. Pomoću Dremela ili oštrice za rezanje izrežite pravokutno područje za postavljanje ekrana.
4. Izbušite rupe za sito odgovarajućom burgijom.

DODAJTE 3D ŠTAMPANE KOMPONENTE (opcionalno)

1. Odštampajte 2 uključene STL datoteke:

   • Okvir za LCD da sakrije sve nedosljednosti u rezanju (okvir LCD ekrana 16x2 (retro).stl).
   • Logotip kako bi izgledao službeno (Humidi_Control_Logo.stl).
2. Nakon štampanja stavite 2 štampane komponente na poklopac gde god želite.
3. Označite izbušene rupe za sito odgovarajućom burgijom.
4. Po želji obojite.

PRIKLJUČITE EKRAN

1. Korištenjem malih vijaka i vijaka (M3 dobro funkcionira za to) pričvrstite ekran s vijcima na prednjoj strani i zaslonom kroz stražnju stranu. Ako koristite okvir, pričvrstite ga kroz prednji dio (slika).
2. Pričvrstite logotip i dodajte vijke (opcionalno) (slika).
3. Uvjerite se da su svi vijci dobro pričvršćeni.

Korak 7: Završite okvir kontrolnog sistema

Ovi koraci dovršavaju postavljanje projektne kutije sa unutrašnjim upravljačkim sistemom.

NAPAJANJE I ZATVARANJE

1. Upotrijebite ulaz produžnog kabela koji je postavljen unutar kutije da biste dodali priključak za napajanje u Arduino.

   Volim koristiti USB kako bih ga jednostavno mogao otvoriti i uhvatiti kabel za njegovo ponovno programiranje

2. Uključite kutiju kako biste bili sigurni da sve veze rade.
3. Pričvrstite montažnu ploču odgovarajućim vijcima.
4. Pričvrstite vrh kutije pomoću vijaka iz kompleta projektne kutije.

Kontrolni sistem je sada kompletan. Sljedeći koraci su dodavanje ovlaživača zraka i ventilatora za hlađenje.

Korak 8: Postavljanje ovlaživača zraka

Ovo je za postavljanje osnovnog sistema ovlaživanja pomoću komercijalnog ultrazvučnog ovlaživača zraka

OVLAŽIVAČ

1. Pomoću PVC dijelova spojite ih u konstrukciju prikazanu na slici

   • Pričvrstite 3/4 "PVC-spojnicu žensko-žensko na PVC-vijak muško-žensko.
   • Pričvrstite taj lakat vijka na drugi koljeno vijka da napravite pravi kut.
   • Dodajte muški i ženski adapter za navodnjavanje na zavrtanj vijka.
   • Pričvrstite PVC koljeno bočne utičnice na kraj adaptera za navodnjavanje.

2. Izmjerite i odrežite cijev na željenu dužinu

   • Ova dužina mora biti od vrha terarija do sredine ovlaživača zraka.
   • Mora postojati vrlo malo opuštenosti u liniji i ona bi trebala biti što vertikalnija. Svaka petlja ili područja koja prikupljaju vodu začepit će cijev i spriječiti istjecanje malih čestica vode.
   • U slučaju ovog postavljanja, cijevi su imale razgraničenja pri nozi i tri stope su radile.

3. Spojite cijev na PVC dio

   U ovom slučaju koristi se žučni kanal od 5/8 "koji se čvrsto uklapa u 3/4" spojnicu

4. Uklonite bijeli poklopac s izlaza ovlaživača
5. Gurnite cijev unutar izlaza tako da se dobro uklapa.
6. Postavite stranu PVC cijevi unutar terarija tako da sjedne uz rub. PCV dijelovi se mogu više ili manje uvrnuti kako bi se omogućilo prilagođavanje širine oboda terarija.

Korak 9: Postavljanje ventilatora za hlađenje

Ovo dodaje ventilator za hlađenje za smanjenje temperature putem konvekcijskog hlađenja po potrebi

VENTILATOR HLAĐENJA

1. Priključite izlazne žice iz ventilatora računara na 12V muški adapter.

2. Pomoću 2 usisne čaše postavite ih/savijte tako da sjednu u otvore ventilatora (slika).

   Ventilator treba blago nagnuti prema dolje kako bi izvukao zrak iz okoline kako bi rashladio stanovnike

Korak 10: Uključite ga i provjerite

Ovo je posljednji korak za finalizaciju upravljačkog sistema!

NOSAČ SHT 20

1. Pomoću obruča za usisnu čašu pričvrstite SHT 20 prema vrhu terarija (slika).

   U teoriji, nagib vode u zraku trebao bi biti najmanji prema vrhu terarija jer se tu miješa sa sobnim zrakom. U ovom slučaju možete biti sigurni da je ostatak terarija na ili malo iznad vlažnosti koju mjeri senzor

PRIKLJUČITE SVE

1. Uključite upravljački sistem u utičnicu i provjerite da li se napaja i pravilno čita
2. Uključite ovlaživač u utičnicu za kontrolu vlažnosti.
3. Uključite ventilator u utičnicu za kontrolu temperature.

TEST

Testirajte sistem prilagođavanjem okruženja oko senzora kako biste bili sigurni da se releji uključuju/isključuju po potrebi. Za više informacija pogledajte 2. korak

Korak 11: Završne riječi

ZAVRŠNE REČI

Sistem je postavljen i trebao bi biti spreman za rad. Kao što je ranije rečeno, sistem je modularni tako da se stvari mogu lako prilagoditi ili izmijeniti kako bi se prilagodili svim zahtjevima koji su potrebni. Vrlo je važno zapamtiti da ovaj sistem nije pametan: neće znati da li je došlo do kvara i samo će uključiti ili isključiti stvari. Sistem treba stalno provjeravati kako bi se osiguralo da ima dovoljno vode u ovlaživaču, da vod nije začepljen, da senzor vlažnosti još uvijek radi itd. Sve u svemu, ovaj sistem bi trebao raditi na istom nivou kao komercijalni kontrolni sistemi i biti više funkcionalan, prilagodljiv i isplativ. Uživajte u izgradnji.