Fuktighets- og temperaturkontrollsystem for terrarium: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

INTRODUKSJON:

Denne instruksen er for utvikling av et modulært fuktighets- og temperaturkontrollsystem ved bruk av en Arduino Uno. Dette systemet bruker en vanntett fuktighets- og temperatursonde for å overvåke miljøparametere og en Arduino Uno koblet til 5V -reléer for å kontrollere aktiveringen av en luftfukter og en kjølevifte. Et sekundært system som bruker en sanntidsklokke (RTC) sørger for daglig forfriskning av fuktig luft og muliggjør programmering av planlagt fukting og kjøling. Fuktighets- og temperaturmålingene projiseres til LCD -skjermen.

Bruken av denne enheten er å kontrollere miljøparametere for tropiske planter. I dette tilfellet foretrekker disse plantene høyere luftfuktighet (vanligvis over 70%) og er følsomme for høyere temperaturer (30-35C). Gitt temperaturen av temperaturen fra bygningens HVAC -system, kan jeg sikre at temperaturen ikke faller under en spesifisert terskel (20C). I dette tilfellet er drivhuseffekten mer bekymringsfull, så kjøling må implementeres i tillegg til fukting.

FORSIKTIGHET:

Denne bygningen innebærer å jobbe med elektrisitet. Ta spesielle forholdsregler for å unngå elektrisk støt og støt. Vær ekstra forsiktig med ledninger for å unngå å lage shorts eller dårlige tilkoblinger.

Selv om dette systemet er designet for å være kompatibelt med 120V -enheter, er det ikke beregnet for bruk med systemer med høy strøm. Enkle modifikasjoner vil tillate et slikt system inkludert reléer beregnet på høyere watt, et kjølesystem, etc. Begrens den totale strømforbruket til maksimum 10A kombinert for alle tilkoblede enheter.

ENDRING:

Dette systemet kan endres for å legge til ytterligere kontrollparametere, for eksempel en varmeapparat. I tillegg kan den kjøres uten et aktivt kontrollsystem ved å bare påføre fuktig luft på en planlagt basis. Denne faktoren er sterkt avhengig av hvilke organismer som skal dyrkes i terrariet.

OPPBEVARINGSSTED:

Programmet, diagrammer og 3D -utskriftsmodeller finnes også på GitHub Her.

Rekvisita

KONTROLLER

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2 eller 4 kanalers 5V 10A relé (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x SHT 20 I2C vanntett temperatur- og fuktighetsprobe (RobotShop SEN0227)
  • 1x I2C 16x2 LCD -modul (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x dataloggerskjerm med RTC- eller RTC -modul (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x Skrueterminalskjerm for Arduino Uno (valgfritt, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • 3x 120V 2-tappers skjøteledning (3-tenner kan også brukes, sørg for at de klarer 10A [1200W] eller mer)
  • 1x prosjektboks minst 7 "x5" x3 "(RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x PCB -brett eller monteringsbrett for eske
  • 1x USB a/b -kabel

  • 1x USB -laderadapter (120V)

LUFTFUKTER

• • 1x Homasy Cool Mist -luftfukter (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1x 5/8 "x 6 'PVG gallepumpe utslippsrør (eller lignende 3/4" til 5/8 "slange, LOWES #814327)
  • 1x 3/4 "kvinne-hunnkobling PVC-beslag (LOWES #23850)
  • 2x 3/4 "mann-til-hunn-skrue-albue PVC-montering (LOWES #126822)
  • 1x 3/4 "sideutløp albue PVC -montering (LOWES #315496)
  • 1x 3/4 "roterende mann-til-hunn-vanningsadapter (LOWES #194629)

KJØLEVIFTE

• • 1x 12V datamaskinvifte
  • 1x 12V 1A strømadapter
  • 1x 12V hann+hunn 2.1x5.5MM DC -kontaktkontaktadapterkontakt

SMÅ DELER

• • 20x hoppekabler
  • 4x kabelgjennomføringer (PH7)
  • 3x 22-10 AWG Wire Nuts
  • 12x avstand og skruer og bolter
  • 6x M3-0.5 eller UNC 4-40 skruer og bolter
  • 4x skruer (for å feste monteringsbrettet til prosjektboksen)
  • 3x sugekopp kroker

VERKTØY

• • Wire Stripper
  • Skrutrekkere (forskjellige størrelser)
  • Bore
  • Rotary Tool (valgfritt)
  • 3D -skriver (valgfritt)

PROGRAM

Programmet finner du på denne siden eller på GitHub her

Trinn 1: Koble til Adruino -kretsen

Dette trinnet er for oppsett og tilkobling av elektronikken. I dette tilfellet er alt du trenger å koble til Arduino UNO, SHT 20, og bare Arduino -tilkoblingsdelene til reléene. *Vær oppmerksom på at tilkoblingen av 120V skjøteledninger ikke trenger å gjøres nå.

WIRE ARDUINO

1. Samle komponentene som er oppført i rekvisita under KONTROLLSYSTEM.

2. Koble Arduino Uno etter skjemaet som følger med (figur). Ikke koble til reléet ennå.

   • Datalogger Board:

     Koble til på toppen av Arduino Uno

   • Skrueterminalskjerm:

     Koble den analoge siden til den analoge siden av Datalogger -kortet på Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Rød til 3,3V
     • Grønn til GND
     • Svart til A5
     • Hvit til A4

   • I2C 16x2 LCD -skjerm:

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

   • 4 -kanals relé (jeg brukte IN3 og IN4 fra et 4 -kanals relé, dette kan også fungere for IN1 og IN2 på et relé):

     • VCC til 5V
     • GND til GND
     • IN 3 til pinne 7
     • IN 4 til pin 8
3. Hvis du bruker skrueterminalskjoldet, kan du bruke 5V og GND for direkte tilkobling til skjermen, slik at du ikke har to pinner som går inn i samme inngang.
4. Skjermen eller SHT 20 -sonden kan kobles til den andre SDA SCL -inngangen som finnes på Arduinos over AREF -inngangen. Vær oppmerksom på at ikke alle skjold vil ha dette på seg.

Trinn 2: Programmer Arduino og sjekk

Dette trinnet er å kontrollere at alle komponentene fungerer og at programmet vil kjøre etter hensikten.

PROGRAM ARDUINO

1. Last ned Arduino IDE på en datamaskin som du finner her.
2. Koble Arduino til en datamaskin ved hjelp av USB a/b -adapteren.
3. Last ned Arduino -programmet enten her eller på denne siden.
4. Last opp programvaren til Arduino (sørg for at du har valgt riktig COM -port, ellers lastes den ikke opp).

SJEKK ELEKTRONIKK

1. Kontroller at programmet kjører og at alle komponentene er lest ordentlig.

   1. Fuktigheten kan kontrolleres ved å sette sensoren nær luftfukteren slått på.

      • Ved en fuktighet under 70%bør reléet slås på, ofte indikert med en klikkelyd og et lys på reléet (modellavhengig).
      • Ved fuktighet over 85% bør den slås av, ofte indikert med et annet klikk og et lys som slås av.

   2. Temperaturen kan kontrolleres ved å holde sonden riktig i hendene for å heve temperaturen.

      På samme måte, ved en temperatur over 30C, bør reléet for viften slås på

   3. Vær oppmerksom på at sonden har en forsinkelse på omtrent 6 sekunder for å rapportere en miljøendring.

2. Sørg for at displayet viser temperaturfuktighet med et rimelig omgivelsestall.

   Du kan estimere din nåværende fuktighet og temperatur ved hjelp av en annen sensor eller basert på lokalt vær

Trinn 3: Lag prosjektboks og monter elektronikk

Prosjektboksen kan nå konstrueres og elektronikken monteres for å plasseres i boksen senere.

PROJEKTBOKS

1. For prosjektboksen må det bores 4 hull:

   • 120V inngangskabel.
   • Inngang for SHT20 -sensoren.
   • Utgang for fuktighetskontroll.
   • Utgang for temperaturkontrollen.

2. Hull kan plasseres hvor som helst. I denne eksempelboksen ble de plassert som følger:

   • 120V inngang - øverst til høyre i midten.
   • SHT 20 inngang - venstre side i midten.
   • Fuktighetskontrollutgang - rett mot toppen i midten.
   • Temperaturkontrollutgang - helt mot bunnen i midten.

3. Merk og bor hull med en 11,5 mm borekrone.

   Merk: En 7/16 "borekrone kan brukes og deretter slipes/arkiveres for å forstørre den nok til å sette i kjertelen

4. Fjern hetten og tetningen fra hver pakning og fest resten av skruehylsteret og mutteren til kroppen som vist på figuren.

MONTERING

1. Ved hjelp av enten et stykke plast, monteringsbrett eller et prototypebrett kuttet for å passe i esken.
2. Bor hull for å matche monteringshullene i esken.
3. Plasser elektronikken din (Arduino Uno med skjold og relé) slik at den passer på brettet.
4. Merk hullene og bor med riktig borekrone.
5. Fest valgfrie overskrifter til å feste Arduino og reléer til brettet (figur)

Trinn 4: Oppsett av prosjektbokselektronikk

Dette trinnet fokuserer på å plassere alle komponentene i prosjektboksen slik at siste ledninger kan gjøres.

LEGG TIL ARDUINO OG RELÉ

1. Koble forsiktig SHT 20 -sensoren og skjermen.
2. Sett monteringspanelet inn i esken (figur). Ikke skru den inn enda.

FORBERED KABLER

1. Klipp skjøteledningene til ønsket lengde.

   • Du vil ha 1 pinninngang som vil forbli inne i esken. Dette er for å drive Arduino og andre enheter som kan legges til senere (dvs. vifte, strømomformer, osv.).
   • 2 av disse stikkinngangene vil bli brukt til å drive hver av luftfukteren og kjøleenheten. Du kan lage dem hvilken som helst lengde du velger, men jeg velger å holde dem nær enheten for å unngå at snorer henger overalt.
   • Fra 1 av disse skjøteledningene vil du lagre ledningsenden for å drive enheten. Hvis strømførende ledning er angitt på ledningen, bruk disse (oftest har de striper, ikke bekymre deg om ledningen din har dette, det gjør det bare lettere å organisere).
2. Fjern endene på strømledningen og de tre strøminngangene.
3. Vri de avisolerte endene for å unngå å slite (figur, figur).
4. Plasser hetten og gummipakningen på pluggen, de to utgangene for reléet og SHT 20 -sonden.

LEGG TIL KABLER

Kabler kan legges inn i kjertlene som er satt opp på esken (figur). Ikke skru dem inn enda

Trinn 5: Reléledninger

For denne delen inkluderte jeg grundigere ledninger siden det kan være vanskelig. Dette vil følge den samme ledningen som skjematisk sett i trinn 2 (figur).

KOBLINGSRELÉ

1. Koble de to løse ledningene til hver av de vanlige (C) inngangene til de to reléene med en skrutrekker for å klemme fast ledningen (figur).

   • Dette er normalt senterinngangen på reléet og betegnes ofte som en C eller en vertikal linje.
   • Ledninger må kanskje trimmes for å sikre at de sitter som de skal.
   • Sørg for at det nesten ikke er noe kobber utsatt, passformen er tettsittende og at det ikke er flossede ledninger som henger ut.
   • Du må kanskje løfte brettet litt ut for å få ledningene inn.

2. Koble ledningen til ledningen fra de 2 strøminngangene til den normalt åpne (NO) delen av reléet (figur).

   Dette ligner på trinnet ovenfor, men denne utgangen er angitt med en linje som er vinklet (som en bryter som ikke er koblet til den vanlige ledningen)

3. Start med å koble alle strømførende ledninger sammen. (Dette tilsvarer den største av de to ledningene og er ofte indikert med noen strimler på ledningen eller svart ledning.) Kablene som skal kobles sammen er:

   • Spenningsførende ledning fra støpselet
   • Spenningsførende ledning fra plugginngangen som skal brukes til å drive Arduino
   • 2 avisolerte ledninger
4. Vri ledningene sammen og lokk med et skruehett.

5. Koble alle nøytrale ledninger sammen.

   • Nøytral ledning fra pluggen
   • Nøytral ledning fra utgangen som skal brukes til å drive Arduino
   • Returledninger fra hver av de to effektutgangene
6. Vri ledningene sammen og kappe med et skruehett (figur).

7. Sørg for at alle skruehettene sitter godt og ikke faller av.

   • Hvis skruehettene ikke passer godt, bruker du en annen størrelse lokk.
   • Alternativt kan ledninger kobles til 2 om gangen og overflødig ledning brukes til å hoppe dem sammen

FESTE SHT20

1. Skru inn SHT20 på skrueplaten igjen.

   Ledningene kan også skyves inn i jumper -ledninger og/eller kobles til jumper -ledninger hvis det ikke brukes et skruebrett

STram til i hånden

1. Stram hver av kjertelhettene rundt ledningene

   Ledninger kan trekkes litt for å fjerne litt slakk, men sørg alltid for at de er litt slakte igjen

Trinn 6: Konfigurasjon av kontrollbokslokk

Dette trinnet er å montere skjermen på toppen av esken og legge til 3D -trykte komponenter for å få det til å se rent ut.

LAG HULL TIL LCD

1. Finn et sted å montere skjermen på lokket.

   Dette prosjektet la det til venstre 1 "fra toppen og venstre side

2. Spor skjermen og plasseringen for hull.
3. Klipp ut det rektangulære området for å sette skjermen med enten et Dremel- eller barberblad.
4. Bor hull for skjermen med riktig borekrone.

LEGG TIL 3D -TRYKTE KOMPONENTER (valgfritt)

1. Skriv ut de 2 STL -filene som følger med:

   • En ramme for LCD -skjermen for å skjule eventuelle skjærekonsekvenser (16x2 LCD -skjermramme (retro).stl).
   • En logo for å få det til å se offisielt ut (Humidi_Control_Logo.stl).
2. Etter utskrift, plasser de 2 trykte komponentene på lokket hvor du vil.
3. Merk borehull for skjermen ved hjelp av passende borekrone.
4. Mal om ønskelig.

FESTSKJERM

1. Bruk små skruer og bolter (M3 fungerer bra for dette) bolt på skjermen med skruer på forsiden og skjerm gjennom baksiden. Hvis du bruker rammen, fest denne gjennom fronten (figur).
2. Fest logoen og legg til skruer (valgfritt) (figur).
3. Sørg for at alle skruer og bolter sitter godt.

Trinn 7: Fullfør kontrollsystemboksen

Disse trinnene er ferdige med å sette opp prosjektboksen med kontrollsystemet inne.

STRØM OG LUKNING

1. Bruk inngangen til skjøteledningen som var plassert inne i esken for å legge strømkontakten til Arduino.

   Jeg liker å bruke USB slik at jeg enkelt kan åpne den og ta tak i ledningen for å omprogrammere den

2. Slå på boksen for å sikre at alle tilkoblingene fungerer.
3. Skru inn festebrettet med de riktige skruene.
4. Skru toppen på esken ved hjelp av skruene fra prosjektbokssettet.

Kontrollsystemet er nå ferdig. De neste trinnene er tillegg av en luftfukter og en kjølevifte.

Trinn 8: Oppsett av luftfukter

Dette er for oppsett av et grunnleggende befuktningssystem ved bruk av en kommersiell ultralydfukter

LUFTFUKTER

1. Bruk PVC -delene til å koble dem til utstyret som er vist på figuren

   • Fest 3/4 "hunn-til-hunn PVC-koblingen til mann-til-hunn PVC-skruelbue.
   • Fest skruebuen til en annen skruelbue for å lage en rett vinkel.
   • Legg han-til-hunn-vanningskortet til skruenden av skruelbuen.
   • Fest PVC -albuen på sideutløpet til enden av vanningskortet.

2. Mål og kutt slangen til ønsket lengde

   • Denne lengden må være fra toppen av terrariet til midten av luftfukteren.
   • Det må være veldig lite slakk i linjen, og den skal være så vertikal som mulig. Enhver sløyfe eller områder som samler vann vil tette slangen og forhindre små vannpartikler i å strømme.
   • I tilfelle av dette oppsettet, hadde slangen avgrensninger på noen ganger fot og tre fot fungerte.

3. Koble slangen til PVC -delen

   I dette tilfellet brukes en 5/8 "gallegang som passer godt inn i 3/4" koblingen

4. Fjern den hvite hetten fra luftfukterutgangen
5. Skyv slangen inne i utgangen slik at den passer godt.
6. Plasser PVC -slangesiden inne i terrariet slik at det sitter langs kanten. PCV -delene kan skrues inn mer eller mindre for å tillate bredden på terrariums kant.

Trinn 9: Oppsett av kjølevifte

Dette legger til en kjølevifte for å redusere temperaturen gjennom konvektiv kjøling når det er nødvendig

KJØLEVIFTE

1. Koble utgangskablene fra datamaskinviften til en 12V hankontaktadapter.

2. Bruk 2 sugekopp til å plassere/bøye dem på en slik måte at de sitter i hullene på viften (figur).

   Viften bør vinkles litt nedover for å trekke inn luft fra omgivelsene for å kjøle innbyggerne

Trinn 10: Koble den til og sjekker

Dette er det siste trinnet for å fullføre kontrollsystemet!

MONTER SHT 20

1. Fest en SHT 20 mot toppen av terrariet ved hjelp av en sugekoppbøyle (figur).

   I teorien bør gradienten av vann i luften være lavest mot toppen av terrariet siden det er der det blandes med romluft. I dette tilfellet kan man være sikker på at resten av terrariet er på eller litt over fuktigheten målt av sensoren

STOPP INN ALT

1. Koble kontrollsystemet til en stikkontakt, og kontroller at det slås på og leser riktig
2. Plugg inn luftfukteren i utløpet for fuktighetskontroll.
3. Koble viften til temperaturkontrolluttaket.

TEST

Test systemet ved å justere miljøet rundt sensoren for å sikre at reléene slås på/av når det er nødvendig. Se trinn 2 for mer informasjon

Trinn 11: Siste ord

SLUTTEORD

Systemet er satt opp og skal være godt å gå. Som nevnt tidligere er systemet modulært ved at ting enkelt kan justeres eller modifiseres for å imøtekomme alle krav som trengs. Det er veldig viktig å huske at dette systemet ikke er smart: Det vil ikke vite om det er en feil og vil bare slå ting på eller av. Systemet bør kontrolleres hele tiden for å sikre at det er nok vann i luftfukteren, at ledningen ikke er tett, at fuktighetssensoren fortsatt fungerer, etc. Samlet sett bør dette systemet fungere på samme nivå som kommersielle kontrollsystemer og være mer funksjonell, tilpasningsdyktig og kostnadseffektiv. Ha det gøy å bygge.