Система контроля влажности и температуры для террариума: 11 шагов (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58

ВСТУПЛЕНИЕ:

Это руководство предназначено для разработки модульной системы контроля влажности и температуры с использованием Arduino Uno. В этой системе используется водонепроницаемый датчик влажности и температуры для мониторинга параметров окружающей среды и Arduino Uno, подключенный к реле 5 В для управления активацией увлажнителя и охлаждающего вентилятора. Вторичная система, использующая часы реального времени (RTC), обеспечивает ежедневное освежение влажного воздуха и позволяет программировать увлажнение и охлаждение по расписанию. Измерения влажности и температуры проецируются на ЖК-экран.

Применение этого устройства - контроль параметров окружающей среды тропических растений. В этом случае эти растения предпочитают более высокую влажность (обычно выше 70%) и чувствительны к более высоким температурам (30-35 ° C). Учитывая умеренность температуры в системе отопления, вентиляции и кондиционирования в моем здании, я могу гарантировать, что температура не упадет ниже установленного порога (20 ° C). В этом случае парниковый эффект вызывает большее беспокойство, поэтому в дополнение к увлажнению необходимо применять охлаждение.

ОСТОРОЖНОСТЬ:

Эта сборка предполагает работу с электричеством. Примите особые меры предосторожности, чтобы избежать поражения электрическим током и поражения электрическим током. Будьте особенно осторожны с проводкой, чтобы избежать короткого замыкания или плохого контакта.

Хотя эта система разработана для совместимости с устройствами на 120 В, она не предназначена для использования с системами с высоким током. Простые модификации позволят создать такую систему, включая реле, предназначенные для более высокой мощности, систему охлаждения и т. Д. Ограничьте общий потребляемый ток максимум 10 А для всех подключенных устройств.

МОДИФИКАЦИЯ:

Эту систему можно модифицировать для добавления дополнительных параметров управления, таких как нагреватель. Кроме того, его можно запустить без активной системы управления, просто подавая влажный воздух по расписанию. Этот фактор сильно зависит от типов организмов, выращиваемых в террариуме.

ХРАНИЛИЩЕ:

Программу, схемы и модели для 3D-печати также можно найти на GitHub здесь.

Запасы

КОНТРОЛЛЕР

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2- или 4-канальное реле 5V 10A (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x SHT 20 I2C водонепроницаемый датчик температуры и влажности (RobotShop SEN0227)
  • 1x ЖК-модуль I2C 16x2 (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x экран регистратора данных с RTC или модулем RTC (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x винтовой клеммный щиток для Arduino Uno (опционально, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • 3x 120 В 2-контактных удлинителя (также можно использовать 3-контактный, убедитесь, что они могут выдерживать ток 10 А [1200 Вт] или более)
  • 1x Project Box не менее 7 дюймов x5 дюймов x3 дюйма (RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x печатная плата или монтажная плата для коробки
  • 1x USB-кабель a / b

  • 1x USB-адаптер для настенного зарядного устройства (120 В)

УВЛАЖНИТЕЛЬ

• • 1x увлажнитель воздуха Homasy Cool Mist (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1x 5/8 "x 6 'нагнетательная трубка PVG для желчного насоса (или аналогичная трубка от 3/4" до 5/8 ", LOWES # 814327)
  • 1x 3/4 "фитинг из ПВХ с внутренней и внутренней резьбой (LOWES # 23850)
  • 2 штуцера с резьбовым коленом 3/4 дюйма с резьбой из ПВХ (LOWES # 126822)
  • 1x 3/4 "Фитинг из ПВХ с боковым выпускным коленом (LOWES # 315496)
  • 1x 3/4 дюйма, вращающийся переходник для ирригации с мужчиной на женщину (LOWES # 194629)

ВЕНТИЛЯТОР

• • 1x 12 В компьютерный вентилятор
  • 1x адаптер питания 12 В 1 А
  • 1x 12 В, штекер + гнездо, 2.1x5.5 мм, разъем питания постоянного тока, разъем адаптера

НЕБОЛЬШИЕ ЧАСТИ

• • 20 соединительных кабелей
  • 4x кабельных ввода (PH7)
  • 3x 22-10 AWG гайки для проволоки
  • 12 стоек и винтов и болтов
  • 6 винтов и болтов M3-0,5 или UNC 4-40
  • 4x винта (для крепления монтажной платы к корпусу)
  • 3x крючка на присоске

ИНСТРУМЕНТЫ

• • Инструмент для зачистки проводов
  • Отвертки (разные размеры)
  • Дрель
  • Поворотный инструмент (необязательно)
  • 3D-принтер (опционально)

ПРОГРАММА

Программу можно найти на этой странице или на GitHub Здесь

Шаг 1: Подключите цепь Adruino

Этот шаг предназначен для настройки и подключения электроники. В этом случае все, что нужно подключить, - это Arduino UNO, SHT 20 и только детали подключения Arduino к реле. * Обратите внимание, что подключение удлинителей на 120 В сейчас не требуется.

ПРОВОД ARDUINO

1. Соберите компоненты, перечисленные в разделе «Расходные материалы» в разделе «СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ».

2. Подключите Arduino Uno, следуя прилагаемой схеме (рисунок). Пока не подключайте реле.

   • Плата регистратора данных:

     Подключите поверх Arduino Uno

   • Винтовой клеммный щиток:

     Подключите аналоговую сторону к аналоговой стороне платы регистратора данных на Arduino Uno

   • SHT 20:

     • Красный до 3,3 В
     • Зеленый к GND
     • Черный до А5
     • От белого до A4

   • ЖК-экран I2C 16x2:

     • SCL в A5
     • SDA в A4
     • GND к GND
     • VCC до 5 В

   • 4-канальное реле (я использовал IN3 и IN4 из 4-канального реле, это также может работать для IN1 и IN2 на реле):

     • VCC до 5 В
     • GND к GND
     • IN 3 к контакту 7
     • IN 4 на контакт 8
3. Если вы используете экран с винтовыми клеммами, вы можете использовать 5 В и GND для прямого подключения к экрану, чтобы у вас не было 2 контактов, входящих в один и тот же вход.
4. Экран или зонд SHT 20 можно подключить к другому входу SDA SCL, расположенному на Arduinos над входом AREF. Обратите внимание, что не на всех щитах это будет.

Шаг 2: запрограммируйте Arduino и проверьте

Этот шаг предназначен для проверки того, что все компоненты работают и программа будет работать должным образом.

ПРОГРАММА ARDUINO

1. Используя компьютер, загрузите Arduino IDE, которую можно найти здесь.
2. Подключите Arduino к компьютеру с помощью адаптера USB a / b.
3. Загрузите программу Arduino здесь или на этой странице.
4. Загрузите программное обеспечение в Arduino (убедитесь, что у вас выбран правильный COM-порт, иначе он не будет загружен).

ПРОВЕРИТЬ ЭЛЕКТРОНИКУ

1. Убедитесь, что программа работает и все компоненты читаются правильно.

   1. Влажность можно проверить, поставив датчик возле включенного увлажнителя.

      • При влажности ниже 70% реле должно включиться, что часто обозначается щелчком и светом на реле (в зависимости от модели).
      • При влажности выше 85% он должен выключиться, что часто обозначается еще одним щелчком и выключением света.

   2. Температуру можно проверить, правильно держа зонд в руках, чтобы поднять температуру.

      Точно так же при температуре выше 30С должно включиться реле вентилятора

   3. Обратите внимание, что у датчика есть время задержки около 6 секунд, чтобы сообщить об изменении окружающей среды.

2. Убедитесь, что на дисплее отображается температура и влажность в разумных пределах.

   Вы можете оценить текущую влажность и температуру с помощью другого датчика или на основе местной погоды

Шаг 3: Создайте Project Box и установите электронику

Теперь можно построить коробку для проекта и смонтировать электронику, которая позже будет помещена в коробку.

ПРОЕКТНАЯ КОРОБКА

1. Для проектной коробки потребуется просверлить 4 отверстия:

   • Входной шнур 120 В.
   • Вход для датчика ШТ20.
   • Выход для контроля влажности.
   • Выход для контроля температуры.

2. Отверстия можно разместить где угодно. В этом примере коробки они были размещены следующим образом:

   • Вход 120В - вверху справа по центру.
   • Вход ШТ 20 - левая сторона по центру.
   • Выходной сигнал контроля влажности - справа вверху по центру.
   • Выход контроля температуры - справа внизу по центру.

3. Разметьте и просверлите отверстия сверлом 11,5 мм.

   Примечание. Можно использовать сверло 7/16 ", а затем отшлифовать / отпилить, чтобы увеличить его, чтобы вставить в сальник

4. Снимите колпачок и уплотнение с каждого сальника и прикрепите оставшийся корпус винта и гайку к корпусу, как показано на рисунке.

МОНТАЖ

1. Используйте кусок пластика, монтажную плату или макетную плату, вырезанную по размеру коробки.
2. Просверлите отверстия, соответствующие монтажным отверстиям в коробке.
3. Расположите свою электронику (Arduino Uno с экранами и реле) так, чтобы они поместились на плате.
4. Отметьте отверстия и просверлите сверлом подходящего размера.
5. Используя любые заголовки по вашему выбору, прикрепите Arduino и реле к плате (рисунок).

Шаг 4: Настройка электроники Project Box

На этом этапе основное внимание уделяется размещению всех компонентов в коробке проекта, чтобы можно было выполнить окончательную разводку.

ДОБАВИТЬ АРДУИНО И РЕЛЕ

1. Осторожно отсоедините датчик ШТ 20 и экран.
2. Поместите монтажную панель в коробку (рисунок). Пока не вкручивайте.

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ КАБЕЛИ

1. Отрежьте удлинители до желаемой длины.

   • У вас будет 1 контактный вход, который останется внутри коробки. Это для питания Arduino и других устройств, которые могут быть добавлены позже (например, вентилятор, преобразователь питания и т. Д.).
   • 2 из этих штыревых входов будут использоваться для питания увлажнителя и охлаждающего устройства. Вы можете сделать их любой длины по своему усмотрению, но я предпочитаю держать их близко к устройству, чтобы шнуры не свисали повсюду.
   • От одного из этих удлинителей вы сохраните конец шнура для питания устройства. Если на шнуре указан токоведущий провод, используйте их (чаще всего они имеют полосы, не беспокойтесь, если они есть на вашем шнуре, это просто упростит организацию).
2. Зачистите концы шнура питания и три входа питания.
3. Обрезанные концы скрутите, чтобы не потрепались (рисунок, рисунок).
4. Установите колпачок и резиновую прокладку на заглушку, 2 выхода реле и датчик SHT 20.

ДОБАВИТЬ КАБЕЛИ

Кабели можно добавлять в сальники, установленные на коробке (рисунок). Пока не вкручивайте их

Шаг 5: Подключение реле

В этой части я включил более тщательную проводку, так как это может быть сложно. Это будет происходить по той же схеме, что и на схеме, показанной на шаге 2 (рисунок).

ПРОВОДНОЕ РЕЛЕ

1. Подключите два незакрепленных провода к каждому из общих (C) входов двух реле, используя отвертку, чтобы зажать провод (рисунок).

   • Обычно это центральный вход реле, который часто обозначается буквой C или вертикальной линией.
   • Возможно, потребуется обрезать провода, чтобы убедиться, что они подходят правильно.
   • Убедитесь, что медь почти не обнажена, плотно прилегает к корпусу и не торчат изношенные провода.
   • Возможно, вам придется немного приподнять плату, чтобы вставить провода.

2. Подключите токоведущий конец провода от 2 входов питания к нормально разомкнутой (NO) части реле (рисунок).

   Это похоже на шаг выше, но этот выход обозначается наклонной линией (как переключатель, который не подключен к общему проводу)

3. Начните с соединения всех токоведущих проводов вместе. (Это соответствует большему из двух проводов и часто обозначается полосами на проводе или черным проводом.) Кабели, которые необходимо соединить вместе:

   • Провод под напряжением от вилки
   • Провод под напряжением от входа штекера, который будет использоваться для питания Arduino
   • 2 зачищенных провода
4. Скрутите провода вместе и закройте винтовой крышкой.

5. Соедините все нейтральные провода вместе.

   • Нейтральный провод от вилки
   • Нейтральный провод от выхода, который будет использоваться для питания Arduino
   • Обратные провода от каждого из 2 силовых выходов
6. Скрутите провода вместе и закройте накидку винтовой крышкой (рисунок).

7. Убедитесь, что все винтовые крышки плотно прилегают и не упадут.

   • Если колпачки не подходят, используйте колпачки другого размера.
   • В качестве альтернативы, провода можно подключать по 2 за раз, а лишний провод можно использовать для их соединения.

ПРИКРЕПИТЬ SHT20

1. Закрутите SHT20 на плату винта.

   Провода также можно вставить в перемычки и / или подсоединить к перемычкам, если винтовая плата не используется

ЗАТЯЖНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

1. Затяните каждую из крышек сальника вокруг проводов.

   Шнуры можно немного потянуть, чтобы убрать слабину, но всегда следите за тем, чтобы на них осталось немного провисания

Шаг 6: Конфигурация крышки блока управления

Этот шаг заключается в том, чтобы установить экран в верхней части коробки и добавить компоненты, напечатанные на 3D-принтере, чтобы он выглядел чистым.

СДЕЛАТЬ ОТВЕРСТИЕ ДЛЯ ЖК-ДИСПЛЕЯ

1. Найдите место для крепления экрана на крышке.

   В этом проекте он помещается слева на 1 дюйм сверху и слева

2. Обозначьте экран и место для отверстий.
3. Используя дремель или бритвенное лезвие, вырежьте прямоугольную область для установки экрана.
4. Просверлите отверстия для экрана с помощью подходящего сверла.

ДОБАВИТЬ НАПЕЧАТАННЫЕ В 3D КОМПОНЕНТЫ (необязательно)

1. Распечатайте 2 прилагаемых файла STL:

   • Рамка для ЖК-дисплея, чтобы скрыть любые несоответствия при обрезке (рамка ЖК-экрана 16x2 (ретро).stl).
   • Логотип, чтобы он выглядел официально (Humidi_Control_Logo.stl).
2. После печати поместите 2 печатных компонента на крышку в любом месте.
3. Отметьте отверстия для экрана с помощью подходящего сверла.
4. При желании покрасьте.

ПРИКЛЮЧИТЬ ЭКРАН

1. Используя маленькие винты и болты (для этого подойдут M3), прикрутите экран с винтами спереди и экран через заднюю часть. При использовании рамы прикрепите ее спереди (рисунок).
2. Прикрепите логотип и добавьте винты (необязательно) (рисунок).
3. Убедитесь, что все винты и болты плотно затянуты.

Шаг 7: Завершите блокировку системы управления

Эти шаги завершают настройку окна проекта с системой управления внутри.

ВКЛЮЧЕНИЕ И ЗАКРЫТИЕ

1. Используйте вход удлинителя, который был помещен внутри коробки, чтобы добавить разъем питания к Arduino.

   Мне нравится использовать USB, поэтому я могу просто открыть его и схватить шнур, чтобы перепрограммировать его

2. Включите приставку, чтобы убедиться, что все соединения работают.
3. Прикрутите монтажную плату соответствующими винтами.
4. Прикрутите верхнюю часть коробки с помощью шурупов из комплекта коробки для проекта.

Теперь система управления завершена. Следующие шаги - добавление увлажнителя и охлаждающего вентилятора.

Шаг 8: Настройка увлажнителя

Это для настройки базовой системы увлажнения с использованием промышленного ультразвукового увлажнителя.

УВЛАЖНИТЕЛЬ

1. Используя детали из ПВХ, соедините их с устройством, показанным на рисунке.

   • Прикрепите 3/4 дюйма ПВХ-муфту «мама-мама» к резьбовому колену из ПВХ «папа-мама».
   • Присоедините это колено к другому колену винта, чтобы получился прямой угол.
   • Наденьте ирригационный переходник «папа-мама» на резьбовой конец винтового колена.
   • Присоедините боковое выпускное колено из ПВХ к концу ирригационного адаптера.

2. Отмерьте и отрежьте трубку до желаемой длины.

   • Эта длина должна быть от верха террариума до середины увлажнителя.
   • Линия должна иметь очень небольшой провис и быть как можно более вертикальной. Любые петли или участки, в которых собирается вода, забивают трубку и препятствуют вытеканию мелких частиц воды.
   • В случае этой установки, трубы имели очертания на всех футах и работали на трех футах.

3. Подсоедините трубку к детали из ПВХ.

   В этом случае используется желчный проток диаметром 5/8 дюйма, который плотно входит в соединение 3/4 дюйма

4. Снимите белую крышку с выхода увлажнителя.
5. Вставьте трубку внутрь выхода, чтобы она плотно прилегала.
6. Поместите трубку из ПВХ внутрь террариума так, чтобы она располагалась вдоль края. Детали PCV можно вкручивать более или менее, чтобы учесть ширину края террариума.

Шаг 9: Настройка охлаждающего вентилятора

Это добавляет охлаждающий вентилятор для снижения температуры за счет конвективного охлаждения, когда это необходимо.

ВЕНТИЛЯТОР

1. Подключите выходные провода от вентилятора компьютера к переходнику с вилкой на 12 В.

2. Используя 2 присоски, расположите / согните их так, чтобы они вошли в отверстия вентилятора (рисунок).

   Вентилятор следует слегка наклонить вниз, чтобы втягивать воздух из окружающей среды и охладить жителей

Шаг 10: Подключение и проверка

Это последний этап доработки системы управления!

КРЕПЛЕНИЕ SHT 20

1. Используя обруч на присоске, прикрепите SHT 20 к верхней части террариума (рисунок).

   Теоретически градиент воды в воздухе должен быть наименьшим к верху террариума, поскольку именно там она смешивается с комнатным воздухом. В этом случае можно быть уверенным, что остальная часть террариума находится на уровне или немного выше влажности, измеренной датчиком

ПОДКЛЮЧАЙТЕ ВСЁ

1. Подключите систему управления к розетке и убедитесь, что она включается и считывает правильно.
2. Подключите увлажнитель к розетке регулятора влажности.
3. Подключите вентилятор к розетке регулятора температуры.

ТЕСТОВОЕ ЗАДАНИЕ

Проверьте систему, отрегулировав среду вокруг датчика, чтобы убедиться, что реле включаются / выключаются при необходимости. См. Шаг 2 для получения дополнительной информации

Шаг 11: Заключительные слова

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ СЛОВА

Система настроена и должна быть готова к работе. Как указывалось ранее, система является модульной, и ее можно легко настроить или изменить в соответствии с любыми необходимыми требованиями. Очень важно помнить, что эта система не является умной: она не будет знать, произошел ли сбой, и будет только включать или выключать вещи. Систему следует постоянно проверять, чтобы убедиться, что в увлажнителе достаточно воды, что линия не забита, что датчик влажности все еще работает и т. Д. В целом, эта система должна работать на том же уровне, что и коммерческие системы управления, и быть более эффективной. функциональные, адаптируемые и экономичные. Удачи в строительстве.