قم ببناء مقياس رطوبة في المنزل باستخدام Raspberry Pi و SI7021: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

هل الجو رطب اليوم؟ أشعر ببعض الرطوبة بالنسبة لي

في بعض الأحيان بالنسبة لنا ، تُثبت الرطوبة العالية أنها غير مريحة حقًا كما أنها غير صحية. بالنسبة لأصحاب المنازل ، يمكن أن يسبب ضررًا محتملًا أيضًا. بالنسبة للمنزل ، تدمر الرطوبة العالية الأرضيات الخشبية والأثاث مع تشجيع نمو العفونة من حولنا. لحسن الحظ ، هناك طرق تسمح لك بمراقبة رطوبة المنزل والتحكم فيها.

في هذه الحملة الصليبية ، سنصنع مقياس رطوبة ، وهو نظام يستخدم لقياس محتوى الرطوبة في الغلاف الجوي ، باستخدام Raspberry Pi و SI7021 ، مستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة. كان هدفنا هو التحقق من الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة في الشقة (الرطوبة النسبية المثالية هي حوالي 40-50٪ ، ودرجة حرارة الغرفة المثالية ما بين 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) و 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت)) ودرجة واحدة الطريقة هي استخدام مقياس الرطوبة. كان بإمكاننا بالطبع شراء واحدة ، ولكن بوجود جهاز Raspberry Pi ومستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة في متناول اليد ، اعتقدنا أننا سنصنع واحدًا (لم لا!).

الخطوة 1: العتاد الضروري

بدون معرفة الأجزاء الدقيقة وقيمتها ومكان الحصول عليها على الأرض ، إنه أمر مزعج حقًا. لا تقلق. لقد قمنا بفرز ذلك لك. بمجرد حصولك على جميع الأجزاء في شكل مربع بعيدًا ، يجب أن يكون من السهل القيام بهذا المشروع.

1. Raspberry Pi

كانت الخطوة الأولى هي الحصول على لوحة Raspberry Pi. Raspberry Pi هو جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Linux أحادي اللوحة. يحزم هذا الكمبيوتر الصغير قوة الحوسبة المستخدمة في مشاريع الإلكترونيات والعمليات البسيطة مثل جداول البيانات ومعالجة الكلمات وتصفح الويب والبريد الإلكتروني والألعاب.

2. I²C Shield لـ Raspberry Pi

في رأينا ، الشيء الوحيد الذي يفتقر إليه Raspberry Pi 2 و Pi 3 حقًا هو منفذ I²C. يوفر محول INPI2 (محول I2C) Raspberry Pi 2/3 منفذ I²C للاستخدام مع أجهزة I²C متعددة. إنه متاح في Dcube Store.

3. جهاز استشعار الرطوبة ودرجة الحرارة SI7021

مستشعر الرطوبة ودرجة الحرارة ثنائي المنطقة SI7021 I²C عبارة عن مستشعر CMOS IC متجانسة يدمج عناصر استشعار الرطوبة ودرجة الحرارة ، ومحول تناظري إلى رقمي ، ومعالجة الإشارات ، وبيانات المعايرة ، وواجهة I²C. اشترينا هذا المستشعر من Dcube Store.

4. كابل توصيل I²C

كان لدينا كابل توصيل I²C متوفر في متجر DcubeStore.

5. كابل USB الصغير

الأقل تعقيدًا ، ولكنه الأكثر صرامة من حيث متطلبات الطاقة هو Raspberry Pi! أسهل طريقة لتشغيل Raspberry Pi هي عبر كابل Micro USB.

6. كابل إيثرنت (LAN) / محول USB WiFi

هل سبق لك أن نظرت إلى حياتك وفكرت ، ما الذي فعله الإنترنت بي؟

تتمثل الطريقة الكلاسيكية لتوصيل Raspberry Pi في استخدام كبل Ethernet وتوصيله بموجه الشبكة. بدلاً من ذلك ، يمكن إجراء اتصال WiFi عن طريق توصيل دونجل WiFi والنقر بزر الماوس الأيسر فوق رمز الشبكة لإحضار قائمة بشبكات WiFi المتاحة.

7. كابل HDMI / الوصول عن بعد

باستخدام كبل HDMI على اللوحة ، يمكنك توصيله بجهاز تلفزيون رقمي أو بشاشة. تريد طريقة مقتصدة! يمكن الوصول إلى Raspberry Pi عن بعد باستخدام طرق مختلفة مثل SSH والوصول عبر الإنترنت. يمكنك استخدام برنامج PuTTY مفتوح المصدر.

أكره الرياضيات ، لكني أحب عد النقود

الخطوة الثانية: عمل توصيلات الأجهزة

بشكل عام ، الدائرة جميلة للأمام. اجعل الدائرة حسب المخطط الموضح. التصميم بسيط نسبيًا ولن تواجهك أية مشاكل.

في حالتنا ، قمنا بمراجعة بعض أساسيات الإلكترونيات فقط لتجديد ذاكرة الأجهزة والبرامج. أردنا وضع مخطط إلكترونيات بسيط لهذا المشروع. الخطط الإلكترونية هي بمثابة مخطط للإلكترونيات. ارسم مخططًا واتبع التصميم بعناية.

اتصال Raspberry Pi و I²C Shield

بادئ ذي بدء ، خذ Raspberry Pi وضع I²C Shield عليه. اضغط على Shield برفق على دبابيس GPIO. افعل ما هو صواب وليس ما هو سهل (انظر الصورة أعلاه).

اتصال الاستشعار و Raspberry Pi

خذ المستشعر وقم بتوصيل كابل I²C به. للتشغيل السليم لهذا الكابل ، يرجى تذكر أن I²C Output يتصل دائمًا بمدخل I²C. يجب اتباع نفس الشيء بالنسبة لـ Raspberry Pi مع درع I²C المركب فوقه.

تتمثل الميزة الكبيرة لاستخدام محول / درع I²C وكابلات التوصيل في أنه لم يعد لدينا المزيد من مشكلات إصلاح الأسلاك التي يمكن أن تسبب الإحباط واستهلاك الوقت لإصلاحها ، خاصةً عندما لا تكون متأكدًا من مكان بدء استكشاف الأخطاء وإصلاحها. فقط العملية البسيطة التي ذكرناها. إنه خيار التوصيل والتشغيل.

ملاحظة: يجب أن يتبع السلك البني دائمًا الاتصال الأرضي (GND) بين خرج أحد الأجهزة ومدخل جهاز آخر

الاتصال بالإنترنت مهم

لإنجاح مشروعنا ، نحتاج إلى اتصال بالإنترنت لـ Raspberry Pi الخاص بنا. لديك خيارين هنا. إما يمكنك توصيل Raspberry Pi بالشبكة باستخدام كبل Ethernet أو استخدام محول USB إلى WiFi لاتصال WIFI. في كلتا الحالتين ، طالما أنه متصل بالإنترنت.

تشغيل الدائرة

قم بتوصيل كابل Micro USB بمقبس الطاقة الخاص بـ Raspberry Pi. قم بتشغيله ونحن على الطريق.

جيلنا مستعد بشكل أفضل لكارثة الزومبي من ساعة بدون كهرباء

الاتصال بالمراقب

يمكننا إما توصيل كبل HDMI بجهاز عرض / تلفزيون جديد أو يمكننا توصيل Raspberry Pi عن بُعد باستخدام أدوات الوصول عن بُعد مثل SSH / PuTTY وهي فعالة من حيث التكلفة. إنه أسلوب إبداعي قليلاً إذا وجدت استخدام الموارد المحيطة.

الخطوة 3: برمجة Raspberry Pi في Python

يمكنك عرض كود Python الخاص بـ Raspberry Pi و SI7021 في موقع Githubrepository الخاص بنا.

قبل الانتقال إلى البرنامج ، تأكد من إلقاء نظرة على الإرشادات الواردة في ملف المستند التمهيدي وإعداد Raspberry Pi وفقًا لذلك.

تشير الرطوبة إلى وجود سائل ، وخاصة الماء ، بكميات ضئيلة في كثير من الأحيان. يمكن العثور على كميات صغيرة من الماء ، على سبيل المثال ، في الهواء (الرطوبة) ، في الأطعمة ، وفي مختلف المنتجات التجارية. تشير الرطوبة أيضًا إلى كمية بخار الماء الموجودة في الهواء.

يوجد أدناه رمز Python ويمكنك استنساخه ويمكنك عمل ارتجال إذا لزم الأمر.

# موزعة بترخيص الإرادة الحرة. # استخدمها بالطريقة التي تريدها ، أو الربح أو المجاني ، بشرط أن تتناسب مع تراخيص الأعمال المرتبطة بها. # SI7021 # تم تصميم هذا الكود للعمل مع الوحدة المصغرة SI7021_I2CS I2C المتاحة من ControlEverything.com. #

استيراد smbus

وقت الاستيراد

# احصل على حافلة I2C

الحافلة = smbus. SMBus (1)

# عنوان SI7021 ، 0x40 (64)

# 0xF5 (245) حدد الرطوبة النسبية لا يوجد HOLD الوضع الرئيسي bus.write_byte (0x40 ، 0xF5)

time.sleep (0.3).

# عنوان SI7021 ، 0x40 (64)

# قراءة البيانات مرة أخرى ، 2 بايت ، الرطوبة MSB البيانات الأولى 0 = ناقل البيانات قراءة_ بايت (0x40) 1 = ناقل. قراءة_بايت (0x40)

# تحويل البيانات

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

time.sleep (0.3).

# عنوان SI7021 ، 0x40 (64)

# 0xF3 (243) حدد درجة الحرارة لا يوجد ناقل للوضع الرئيسي HOLD. كتابة_بايت (0x40 ، 0xF3)

time.sleep (0.3).

# عنوان SI7021 ، 0x40 (64)

# قراءة البيانات مرة أخرى ، 2 بايت ، بيانات درجة الحرارة الأولى MSB 0 = ناقل البيانات قراءة_ بايت (0x40) 1 = ناقل قراءة_ بايت (0x40)

# تحويل البيانات

cTemp = ((data0 * 256 + data1) * 175.72 / 65536.0) - 46.85 fTemp = cTemp * 1.8 + 32

# إخراج البيانات إلى الشاشة

طباعة "الرطوبة النسبية هي:٪.2f ٪٪"٪ الرطوبة طباعة "درجة الحرارة بالدرجة المئوية:٪.2f C"٪ cTemp print "درجة الحرارة بالفهرنهايت:٪.2f F"٪ fTemp

الخطوة 4: وضع العمل

الآن ، قم بتنزيل (أو git pull) الكود وافتحه في Raspberry Pi.

قم بتشغيل الأوامر الخاصة بـ Compile and Upload Code على الجهاز وشاهد الإخراج على Monitor. بعد لحظات قليلة ، سيتم عرض جميع المتغيرات. ابدأ ببعض الأفكار أو الموضوعات واطلع على ما يمكنك التوصل إليه.

الخطوة 5: التطبيقات والميزات

يوفر SI7021 حلاً رقميًا دقيقًا ومنخفض الطاقة ومعايرًا في المصنع مثاليًا لقياس الرطوبة ونقطة الندى ودرجة الحرارة ، في تطبيقات مثل HVAC / R ، وأجهزة الترموستات / الرطوبة ، والعلاج التنفسي ، والسلع البيضاء ، ومحطات الطقس الداخلية ، والبيئات الصغيرة / مراكز البيانات ، ومراقبة مناخ السيارات وإزالة الضباب ، وتتبع الأصول والسلع والهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية.

على سبيل المثال يمكنك تحسين هذا المشروع إلى مؤشر HVAC للراحة البيئية الداخلية والمركبة. يحافظ على البيئة الحرارية التي تحدد التحكم في درجة الحرارة ، وتجديد الأكسجين ، وإزالة الرطوبة والروائح والدخان والحرارة والغبار والبكتيريا المحمولة بالهواء وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى. بصرف النظر عن مستشعرات الرطوبة ودرجة الحرارة ، يمكنك مساعدة هذا المشروع بأجهزة استشعار تتراوح من الضغط وجودة الهواء وكاشف الدخان إلى مستشعرات الضوء والقرب. يمكنك إجراء تحسينات على الكود وفقًا للأجهزة المرغوبة المطبقة ومن ثم يمكنك الحصول على الإعداد الخاص بك لجعل نفسك مرتاحًا حراريًا. هذا المشروع رائع للأطفال ، وتريد أن تعرض عليهم بعض الأشياء الرائعة ، كما تعلم أثناء اللعب. مشروع صغير مثل هذا يمكن أن يكون أكثر روعة للأطفال.

الخطوة السادسة: الخاتمة

إذا كنت تتساءل عن إلقاء نظرة على عالم Raspberry Pi ، فيمكنك أن تدهش نفسك من خلال الاستفادة من أساسيات الإلكترونيات ، والترميز ، والتصميم ، واللحام وما إلى ذلك. في هذه العملية ، قد تكون هناك بعض المشاريع التي قد تكون سهلة ، بينما قد يختبرك البعض ، يتحدونك. ولكن يمكنك إيجاد طريقة وإتقانها من خلال تعديل وإنشاء تصميم خاص بك. لمساعدتك ، لدينا فيديو تعليمي رائع على YouTube والذي قد يساعدك في استكشافك ولمزيد من الشرح لكل جانب من جوانب المشروع. نأمل أن تجد هذا رائعًا ومفيدًا. الرجاء الرد علينا لأية تعديلات.