نظام التحكم في الرطوبة ودرجة الحرارة لتراريوم: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

المقدمة:

هذه التعليمات لتطوير نظام معياري للرطوبة والتحكم في درجة الحرارة باستخدام Arduino Uno. يستخدم هذا النظام مسبارًا مقاومًا للرطوبة ودرجة الحرارة لمراقبة المعلمات البيئية و Arduino Uno متصل بمرحلات 5 فولت للتحكم في تنشيط المرطب ومروحة التبريد. يضمن النظام الثانوي الذي يستخدم ساعة الوقت الحقيقي (RTC) الانتعاش اليومي للهواء الرطب ويسمح ببرمجة عمليات الترطيب والتبريد المجدولة. يتم عرض قياسات الرطوبة ودرجة الحرارة على شاشة LCD.

يتم استخدام هذا الجهاز للتحكم في العوامل البيئية للنباتات الاستوائية. في هذه الحالة ، تفضل هذه النباتات رطوبة أعلى (عادة أعلى من 70٪) وتكون حساسة لدرجات حرارة أعلى (30-35 درجة مئوية). نظرًا لاعتدال درجة الحرارة من نظام HVAC الخاص بالمبنى ، يمكنني التأكد من أن درجة الحرارة لن تنخفض إلى ما دون عتبة معينة (20 درجة مئوية). في هذه الحالة ، يعد تأثير الاحتباس الحراري مصدر قلق أكبر ، لذا يجب تنفيذ التبريد بالإضافة إلى الترطيب.

حذر:

يتضمن هذا البناء العمل بالكهرباء. اتخذ احتياطات خاصة لتجنب الصعق بالكهرباء والصدمات. توخي الحذر الشديد في توصيل الأسلاك لتجنب إنشاء أي قصور أو وصلات ضعيفة.

بينما تم تصميم هذا النظام ليكون متوافقًا مع أجهزة 120 فولت ، إلا أنه غير مخصص للاستخدام مع أنظمة التيار العالي. ستسمح التعديلات البسيطة لمثل هذا النظام بما في ذلك المرحلات المخصصة لقوة كهربائية أعلى ، ونظام تبريد ، وما إلى ذلك. حدد إجمالي سحب التيار إلى 10 أمبير كحد أقصى مجتمعة لجميع الأجهزة المتصلة.

تعديل:

يمكن تعديل هذا النظام لإضافة معلمات تحكم إضافية مثل السخان. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تشغيله بدون نظام تحكم نشط بمجرد تطبيق الهواء الرطب على أساس مجدول. يعتمد هذا العامل بشكل كبير على أنواع الكائنات الحية المراد زراعتها في terrarium.

مخزن:

يمكن أيضًا العثور على البرنامج والرسوم البيانية ونماذج الطباعة ثلاثية الأبعاد على GitHub هنا.

اللوازم

مراقب

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2 أو 4 قنوات 5V 10A Relay (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x SHT 20 I2C مقاوم للماء درجة الحرارة والرطوبة مسبار (RobotShop SEN0227)
  • 1x I2C 16x2 LCD Module (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x Data Logger Shield with RTC أو RTC Module (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x درع طرفي برغي لـ Arduino Uno (اختياري ، RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • سلك تمديد ذو شقين 3 × 120 فولت (يمكن استخدام 3 فتحات أيضًا ، تأكد من أنها تستطيع التعامل مع 10 أمبير [1200 واط] أو أكثر)
  • 1x Project Box على الأقل 7 "x5" x3 "(RadioShack ، ASIN B0051YSCGO)
  • 1x لوحة دارات مطبوعة أو لوحة تركيب للصندوق
  • عدد 1 كابل USB a / b
  • 1x USB مهايئ شاحن الحائط (120 فولت)

المرطب

• • 1x Homasy Cool Mist Humidifier (ASIN B07RZSBSHJ)
  • أنبوب تفريغ مضخة صفراء 1x 5/8 "x 6 'PVG (أو أنبوب مماثل 3/4 بوصة إلى 5/8 بوصة ، LOWES # 814327)
  • 1x 3/4 "أنثى-أنثى اقتران تركيب PVC (LOWES # 23850)
  • 2x 3/4 "ذكر إلى أنثى برغي مرفق PVC (LOWES # 126822)
  • 1x 3/4 "الجانب منفذ الكوع تركيبات PVC (LOWES # 315496)
  • محول ري دوار من ذكر إلى أنثى 1 × 3/4 بوصة (LOWES # 194629)

مروحة تبريد

• • 1x 12V مروحة الكمبيوتر
  • 1x 12V 1A محول الطاقة
  • 1x 12 فولت ذكر + أنثى 2.1x5.5 مللي متر تيار مستمر محول قابس الطاقة جاك موصل

أجزاء صغيرة

• • 20x كابلات الطائر
  • 4x كابل الغدد (PH7)
  • 3x 22-10 AWG سلك المكسرات
  • 12x المواجهات والمسامير والبراغي
  • 6x M3-0.5 أو UNC 4-40 مسامير ومسامير
  • براغي 4x (لإرفاق لوحة التركيب بصندوق المشروع)
  • 3x خطاف كأس الشفط

أدوات

• • متجرد الأسلاك
  • مفكات براغي (أحجام مختلفة)
  • تدريبات
  • أداة دوارة (اختياري)
  • طابعة ثلاثية الأبعاد (اختياري)

برنامج

يمكن العثور على البرنامج في هذه الصفحة أو على GitHub هنا

الخطوة 1: قم بتوصيل دائرة Adruino

هذه الخطوة مخصصة لإعداد وتوصيل الأجهزة الإلكترونية. في هذه الحالة ، كل ما يجب أن يكون سلكيًا هو Arduino UNO و SHT 20 وأجزاء اتصال Arduino بالمرحلات فقط. * ملاحظة ، لا يلزم توصيل أسلاك التمديد 120 فولت الآن.

واير أردوينو

1. اجمع المكونات المدرجة في المستلزمات ضمن نظام التحكم.

2. قم بتوصيل Arduino Uno باتباع التخطيطي المتضمن (الشكل). لا تقم بتوصيل التتابع بعد.

   • مجلس Datalogger:

     قم بتوصيل الجزء العلوي من Arduino Uno

   • درع محطة المسمار:

     قم بتوصيل الجانب التناظري بالجانب التناظري للوحة Datalogger في Arduino Uno

   • SHT 20:

     • أحمر إلى 3.3 فولت
     • أخضر إلى GND
     • أسود إلى A5
     • أبيض إلى A4

   • شاشة LCD I2C 16x2:

     • SCL إلى A5
     • SDA إلى A4
     • GND إلى GND
     • VCC إلى 5V

   • ترحيل 4 قنوات (لقد استخدمت IN3 و IN4 من مرحل 4 قنوات ، يمكن أن يعمل هذا مع IN1 و IN2 على مرحل أيضًا):

     • VCC إلى 5V
     • GND إلى GND
     • في 3 إلى دبوس 7
     • في 4 إلى دبوس 8
3. إذا كنت تستخدم درع طرف المسمار ، فيمكنك استخدام 5V و GND للاتصال المباشر بالشاشة حتى لا يكون لديك دبابيس تدخل في نفس الإدخال.
4. يمكن توصيل الشاشة أو مجس SHT 20 بمدخل SDA SCL الآخر الموجود في Arduinos أعلى مدخل AREF. لاحظ أنه لن يكون هذا على كل الدروع.

الخطوة 2: برمجة Arduino والتحقق

هذه الخطوة هي التحقق من أن جميع المكونات تعمل وأن البرنامج سيعمل على النحو المنشود.

برنامج أردوينو

1. باستخدام الكمبيوتر ، قم بتنزيل Arduino IDE الذي يمكن العثور عليه هنا.
2. قم بتوصيل Arduino بجهاز كمبيوتر باستخدام محول USB a / b.
3. قم بتنزيل برنامج Arduino من هنا أو من هذه الصفحة.
4. قم بتحميل البرنامج على Arduino (تأكد من تحديد منفذ COM الصحيح وإلا فلن يتم تحميله).

تحقق من الإلكترونيات

1. تأكد من أن البرنامج يعمل وأن جميع المكونات تقرأ بشكل صحيح.

   1. يمكن التحقق من الرطوبة عن طريق وضع المستشعر بالقرب من المرطب قيد التشغيل.

      • في الرطوبة التي تقل عن 70٪ ، يجب أن يتم تشغيل المرحل ، وغالبًا ما يشار إليه بصوت نقرة وضوء على المرحل (يعتمد على الطراز).
      • في الرطوبة التي تزيد عن 85٪ ، يجب أن تنطفئ ، وغالبًا ما يشار إليها بنقرة أخرى وينطفئ الضوء.

   2. يمكن التحقق من درجة الحرارة عن طريق إمساك المسبار بشكل صحيح بين يديك لرفع درجة الحرارة.

      وبالمثل ، عند درجة حرارة أعلى من 30 درجة مئوية ، يجب تشغيل مرحل المروحة

   3. لاحظ أن المسبار لديه وقت تأخير يبلغ حوالي 6 ثوانٍ للإبلاغ عن تغيير بيئي.

2. تأكد من أن الشاشة تقرأ درجة حرارة الرطوبة برقم محيط معقول.

   يمكنك تقدير الرطوبة الحالية ودرجة الحرارة باستخدام مستشعر آخر أو بناءً على الطقس المحلي

الخطوة 3: إنشاء Project Box و Mount Electronics

يمكن الآن إنشاء صندوق المشروع وتركيب الأجهزة الإلكترونية داخل الصندوق لاحقًا.

صندوق المشروع

1. بالنسبة لصندوق المشروع ، سوف تحتاج إلى حفر 4 ثقوب:

   • سلك إدخال 120 فولت.
   • مدخلات مستشعر SHT20.
   • خرج للتحكم في الرطوبة.
   • خرج التحكم في درجة الحرارة.

2. يمكن وضع الثقوب في أي مكان. في مربع المثال هذا تم وضعها على النحو التالي:

   • إدخال 120 فولت - أعلى اليمين في المنتصف.
   • إدخال SHT 20 - الجانب الأيسر في المنتصف.
   • خرج التحكم في الرطوبة - يمينًا نحو الأعلى في المنتصف.
   • خرج التحكم في درجة الحرارة - يمينًا نحو الأسفل في المنتصف.

3. قم بتمييز الثقوب وحفرها باستخدام مثقاب مقاس 11.5 مم.

   ملحوظة: يمكن استخدام مثقاب مقاس 7/16 بوصة ثم صنفرته / حشره لتكبيره بدرجة كافية لوضعه في الغدة

4. قم بإزالة الغطاء والختم من كل غدة وإرفاق الجزء المتبقي من جسم البرغي والصمولة بالجسم كما هو موضح في الشكل.

تصاعد

1. باستخدام قطعة من البلاستيك ، أو لوحة تثبيت ، أو لوحة نماذج أولية مقطوعة لتلائم الصندوق.
2. حفر ثقوب لتتناسب مع الثقوب المتصاعدة في المربع.
3. ضع إلكترونياتك (Arduino Uno مع Shields و Relay) بحيث تناسبها على السبورة.
4. قم بتمييز الثقوب وحفرها بحجم لقمة الحفر المناسب.
5. باستخدام أي رؤوس من اختيارك ، قم بإرفاق Arduino و Relays باللوحة (الشكل)

الخطوة 4: إعداد Project Box Electronics

تركز هذه الخطوة على وضع جميع المكونات في صندوق المشروع بحيث يمكن إجراء الأسلاك النهائية.

أضف ARDUINO و RELAY

1. افصل بعناية مستشعر SHT 20 والشاشة.
2. ضع لوحة التركيب في الصندوق (الشكل). لا تقم بربطه بعد.

تحضير الكابلات

1. اقطع أسلاك التمديد إلى الطول المطلوب.

   • سيكون لديك إدخال شق واحد سيبقى داخل الصندوق. هذا لتشغيل Arduino والأجهزة الأخرى التي يمكن إضافتها لاحقًا (مثل المروحة ومحول الطاقة وما إلى ذلك).
   • سيتم استخدام 2 من هذه المدخلات الشق لتشغيل كل من المرطب وجهاز التبريد. يمكنك جعلها بأي طول تختاره ، لكنني اخترت إبقائها قريبة من الجهاز لتجنب الأسلاك المتدلية في كل مكان.
   • من أحد أسلاك التمديد هذه ، ستحفظ طرف السلك لتشغيل الجهاز. إذا تم الإشارة إلى السلك المباشر على السلك ، فاستخدم هؤلاء (غالبًا ما يكون لديهم خطوط ، فلا تقلق إذا كان سلكك يحتوي على هذا ، فهذا فقط يجعل تنظيمه أسهل).
2. قم بفك أطراف سلك الطاقة ومدخلات الطاقة الثلاثة.
3. قم بلف الأطراف المجردة لتجنب الاهتراء (الشكل ، الشكل).
4. ضع الغطاء والحشية المطاطية على القابس ، والمخرجات 2 للمرحل ، ومسبار SHT 20.

أضف الكابلات

يمكن إضافة الكابلات إلى الغدد الموجودة في الصندوق (الشكل). لا تقم بتثبيتها بعد

الخطوة 5: ترحيل الأسلاك

بالنسبة لهذا الجزء ، قمت بتضمين المزيد من الأسلاك الشاملة لأنها قد تكون صعبة. سيتبع هذا نفس الأسلاك مثل التخطيطي الموضح في الخطوة 2 (الشكل).

تتابع الأسلاك

1. قم بتوصيل السلكين المفكوكين في كل من المدخلات المشتركة (C) للمرحلين باستخدام مفك البراغي لتثبيت السلك (الشكل).

   • عادة ما يكون هذا هو المدخل المركزي للمرحل وغالبًا ما يتم تعيينه على أنه C أو خط عمودي.
   • قد يلزم قطع الأسلاك للتأكد من ملاءمتها بشكل صحيح.
   • تأكد من عدم وجود نحاس مكشوف تقريبًا ، وأن الملاءمة محكمة ، ولا توجد أسلاك بالية معلقة.
   • قد تضطر إلى رفع اللوح قليلاً لإدخال الأسلاك.

2. قم بتوصيل الطرف المباشر للسلك من مدخلي الطاقة 2 إلى الجزء المفتوح عادة (NO) من التتابع (الشكل).

   هذا مشابه للخطوة أعلاه ، ولكن يتم تحديد هذا الإخراج بواسطة خط مائل بزاوية (مثل مفتاح غير متصل بالسلك المشترك)

3. ابدأ بتوصيل جميع الأسلاك الحية معًا. (يتوافق هذا مع أكبر سلكين وغالبًا ما يشار إليه ببعض الشرائط الموجودة على السلك أو السلك الأسود.) الكابلات المراد توصيلها معًا هي:

   • سلك مباشر من القابس
   • سلك مباشر من مدخل القابس لاستخدامه في تشغيل Arduino
   • 2 أسلاك مجردة
4. لف الأسلاك معًا وقم بلفها بغطاء لولبي.

5. قم بتوصيل جميع الأسلاك المحايدة معًا.

   • سلك محايد من القابس
   • يتم استخدام سلك محايد من الخرج لتشغيل Arduino
   • إرجاع الأسلاك من كل من مخرجات الطاقة
6. لفي الأسلاك معًا ولفيها بغطاء لولبي (شكل).

7. تأكد من أن جميع أغطية البراغي محكمة ولن تسقط.

   • إذا لم تكن أغطية البراغي مناسبة بشكل جيد ، فاستخدم غطاء بحجم مختلف.
   • بدلاً من ذلك ، يمكن توصيل الأسلاك 2 في كل مرة واستخدام الأسلاك الزائدة للقفز معًا

إرفاق SHT20

1. إعادة الصياغة في SHT20 إلى لوحة المسمار.

   يمكن أيضًا دفع الأسلاك إلى أسلاك توصيل و / أو توصيلها بأسلاك توصيل في حالة عدم استخدام لوحة لولبية

شد الغدد

1. اربط كل من أغطية الغدة حول الأسلاك

   يمكن سحب الحبال قليلاً لإزالة بعض الركود ، ولكن تأكد دائمًا من ترك بعض الركود

الخطوة 6: تكوين غطاء صندوق التحكم

هذه الخطوة هي تركيب الشاشة في الجزء العلوي من الصندوق وإضافة مكونات مطبوعة ثلاثية الأبعاد لجعلها تبدو نظيفة.

صنع فتحة لشاشات الكريستال السائل

1. ابحث عن مكان لتركيب الشاشة على الغطاء.

   وضعه هذا المشروع على اليسار 1 "من الأعلى والجانب الأيسر

2. تتبع الشاشة وموقع الثقوب.
3. باستخدام إما Dremel أو شفرة حلاقة ، قم بقص المنطقة المستطيلة لوضع الشاشة.
4. قم بعمل ثقوب للشاشة باستخدام ريشة المثقاب المناسبة.

إضافة مكونات مطبوعة ثلاثية الأبعاد (اختياري)

1. اطبع ملفي STL المضمنين:

   • إطار لشاشة LCD لإخفاء أي تناقضات في القطع (إطار شاشة LCD مقاس 16 × 2 (رجعي).stl).
   • شعار لجعله يبدو رسميًا (Humidi_Control_Logo.stl).
2. بعد الطباعة ، ضع المكونين المطبوعين على الغطاء حيثما تريد.
3. ضع علامة على ثقوب الحفر للشاشة باستخدام لقمة الحفر المناسبة.
4. الطلاء إذا رغبت في ذلك.

إرفاق الشاشة

1. باستخدام مسامير ومسامير صغيرة (يعمل M3 جيدًا لهذا الغرض) ، اربط الشاشة بمسامير في المقدمة وشاشة من الخلف. إذا كنت تستخدم الإطار ، فقم بإرفاقه من خلال المقدمة (الشكل).
2. قم بإرفاق الشعار وأضف البراغي (اختياري) (شكل).
3. تأكد من إحكام جميع المسامير والبراغي.

الخطوة 7: إنهاء مربع نظام التحكم

تنتهي هذه الخطوات من إعداد صندوق المشروع مع وجود نظام التحكم بداخله.

القوة والإغلاق

1. استخدم إدخال سلك التمديد الذي تم وضعه داخل الصندوق لإضافة موصل الطاقة إلى Arduino.

   أحب استخدام USB حتى أتمكن بسهولة من فتحه والاستيلاء على السلك لإعادة برمجته

2. قم بتشغيل الصندوق للتأكد من أن جميع التوصيلات تعمل.
3. اربط لوحة التركيب بالمسامير المناسبة.
4. قم بربط الجزء العلوي من الصندوق باستخدام البراغي من مجموعة صندوق المشروع.

اكتمل نظام التحكم الآن. الخطوات التالية هي إضافة مرطب ومروحة تبريد.

الخطوة 8: إعداد المرطب

هذا لإعداد نظام ترطيب أساسي باستخدام جهاز ترطيب تجاري يعمل بالموجات فوق الصوتية

المرطب

1. باستخدام أجزاء PVC ، قم بتوصيلها بالوحدة الغريبة الموضحة في الشكل

   • إرفاق 3/4 "اقتران PVC من أنثى إلى أنثى بكوع المسمار PVC من ذكر إلى أنثى.
   • قم بتوصيل هذا الكوع اللولبي بكوع لولبي آخر لعمل زاوية قائمة.
   • أضف محول الري من ذكر إلى أنثى إلى الطرف اللولبي للكوع اللولبي.
   • قم بتوصيل كوع المنفذ الجانبي PVC بنهاية محول الري.

2. قم بقياس وقطع الأنبوب إلى الطول المطلوب

   • يجب أن يكون هذا الطول من أعلى terrarium إلى منتصف المرطب.
   • يجب أن يكون هناك القليل من الركود في الخط ويجب أن يكون عموديًا قدر الإمكان. ستؤدي أي حلقات أو مناطق تجمع الماء إلى انسداد الأنابيب ومنع تدفق جزيئات الماء الصغيرة.
   • في حالة هذا الإعداد ، كان للأنبوب ترسيم على الإطلاق بالقدم وثلاثة أقدام تعمل.

3. قم بتوصيل الأنبوب بجزء PVC

   في هذه الحالة ، يتم استخدام قناة صفراوية 5/8 "والتي تتناسب بشكل مريح مع اقتران 3/4 بوصة

4. قم بإزالة الغطاء الأبيض من خرج جهاز الترطيب
5. ادفع الأنبوب داخل الخرج بحيث يكون مناسبًا بشكل مريح.
6. ضع جانب الأنبوب PVC داخل terrarium بحيث يجلس على طول الحافة. يمكن شد أجزاء PCV بشكل أو بآخر للسماح باستيعاب عرض حافة terrarium.

الخطوة 9: إعداد مروحة التبريد

يضيف هذا مروحة تبريد لتقليل درجة الحرارة من خلال التبريد بالحمل عند الضرورة

مروحة تبريد

1. قم بتوصيل أسلاك الإخراج من مروحة الكمبيوتر بمحول قابس ذكر بجهد 12 فولت.

2. باستخدام 2 كوب شفط ، ضعهما / ثنيهما بطريقة للجلوس في فتحات المروحة (الشكل).

   يجب أن تكون المروحة بزاوية لأسفل قليلاً لسحب الهواء من المناطق المحيطة لتبريد السكان

الخطوة 10: توصيله والتحقق منه

هذه هي الخطوة الأخيرة لإنهاء نظام التحكم!

جبل SHT 20

1. باستخدام طوق الالتصاق ، قم بتوصيل SHT 20 باتجاه الجزء العلوي من terrarium (الشكل).

   من الناحية النظرية ، يجب أن يكون تدرج الماء في الهواء في أدنى مستوى باتجاه قمة terrarium حيث يختلط بهواء الغرفة. في هذه الحالة ، يمكن للمرء أن يتأكد من أن بقية terrarium تكون عند أو أعلى قليلاً من الرطوبة التي يقاسها المستشعر

قم بتوصيل كل شيء

1. قم بتوصيل نظام التحكم بمأخذ التيار الكهربائي وتأكد من تشغيله وقراءته بشكل صحيح
2. قم بتوصيل جهاز الترطيب بمنفذ التحكم في الرطوبة.
3. قم بتوصيل المروحة بمأخذ التحكم في درجة الحرارة.

اختبار

اختبر النظام عن طريق ضبط البيئة المحيطة بالمستشعر للتأكد من تشغيل / إيقاف تشغيل المرحلات عند الحاجة. انظر الخطوة 2 لمزيد من المعلومات

الخطوة 11: الكلمات الأخيرة

الكلمات الأخيرة

تم إعداد النظام ويجب أن يكون على ما يرام. كما ذكرنا سابقًا ، فإن النظام معياري حيث يمكن تعديل الأشياء بسهولة أو تعديلها لتلائم أي متطلبات مطلوبة. من المهم جدًا أن تتذكر أن هذا النظام ليس ذكيًا: لن يعرف ما إذا كان هناك فشل وسيؤدي فقط إلى تشغيل الأشياء أو إيقاف تشغيلها. يجب فحص النظام باستمرار للتأكد من وجود كمية كافية من الماء في جهاز الترطيب ، وأن الخط غير مسدود ، وأن مستشعر الرطوبة لا يزال يعمل ، وما إلى ذلك بشكل عام ، يجب أن يعمل هذا النظام بنفس مستوى أنظمة التحكم التجارية وأن يكون أكثر وظيفية وقابلة للتكيف وفعالة من حيث التكلفة. استمتع بالبناء.