מכשירי חשמל לבית מבוקרים בטמפרטורה באמצעות ארדואינו ותרמיסטור

נניח שאתה יושב בחדר ומרגיש קר ותרצה שתנור החימום שלך יופעל אוטומטית, ואז יכבה לאחר זמן מה כאשר טמפרטורת החדר תוגבר, אז פרויקט זה יעזור לך לשלוט באופן אוטומטי על מכשירי החשמל הביתיים שלך בהתאם לטמפרטורה. כאן אנו שולטים על מכשירי חשמל ביתיים עם ארדואינו על סמך הטמפרטורה. כאן השתמשנו בתרמיסטור כדי לקרוא את הטמפרטורה. כבר ממשקנו את תרמיסטור עם Arduino והצגנו את הטמפרטורה על גבי LCD.

במדריך זה, נצמיד מכשיר AC עם ממסר ונכין מערכת אוטומציה ביתית מבוקרת טמפרטורה באמצעות Arduino. זה גם מראה את הטמפרטורה ומצב המכשיר בתצוגת LCD 16 * 2 המחוברת למעגל.

חומר נדרש

ארדואינו UNO
ממסר (5V)
16 * 2 תצוגת LCD
נורה (CFL)
תרמיסטור NTC 10k
חוטי חיבור
נגדים (1k ו -10k אוהם)
פוטנציומטר (10k)

תרשים מעגל

מערכת אוטומציה ביתית מבוססת טמפרטורה זו מורכבת מרכיבים שונים כמו לוח Arduino, תצוגת LCD, ממסר ותרמיסטור. העבודה תלויה בעיקר בממסר ובתרמיסטור כאשר הטמפרטורה גדלה הממסר יופעל ואם הטמפרטורה ירדה מתחת לערך הקבוע מראש, הממסר יכבה. המכשיר הביתי המחובר לממסר גם יופעל ויכבה בהתאם. כאן השתמשנו בנורת CFL כמכשיר AC. כל תהליך ההפעלה והגדרת ערך הטמפרטורה מבוצעים על ידי לוח הארדואינו המתוכנת. זה גם נותן לנו פרטים על השינוי בטמפרטורה בכל חצי שנייה ומצב המכשיר על גבי מסך ה- LCD.

ממסר:

ממסר הוא מתג אלקטרומגנטי, הנשלט על ידי זרם קטן, ומשמש להפעלה וכיבוי של זרם גדול בהרבה יחסית. אמצעים על ידי הפעלת זרם קטן אנו יכולים להפעיל את הממסר המאפשר לזרום גדול בהרבה. ממסר הוא דוגמה טובה לשליטה בהתקני AC (זרם חילופין), באמצעות זרם DC קטן בהרבה. ממסר נפוץ הוא ממסר לזרוק כפול מוט יחיד (SPDT), יש לו חמישה מסופים להלן:

כאשר אין מתח המופעל על הסליל, COM (משותף) מחובר ל- NC (מגע סגור בדרך כלל). כאשר מופעל מתח כלשהו על הסליל, השדה האלקטרומגנטי המיוצר, המושך את האבזור (מנוף המחובר לקפיץ), ו- COM ו- NO (מגע פתוח בדרך כלל) מתחברים, המאפשרים זרם גדול יותר לזרום. ממסרים זמינים בדירוגים רבים, כאן השתמשנו בממסר מתח הפעלה 5V, המאפשר זרם של 7A-250VAC.

הממסר מוגדר באמצעות מעגל דרייבר קטן המורכב מטרנזיסטור, דיודה ונגד. טרנזיסטור משמש להגברת הזרם כך שזרם מלא (ממקור DC - סוללת 9 וולט) יכול לזרום דרך סליל כדי להמריץ אותו במלואו. הנגד משמש כדי לספק הטיה לטרנזיסטור. ודיודה משמשת למניעת זרימת זרם הפוך, כאשר הטרנזיסטור כבוי. כל סליל משרן מייצר EMF שווה ומנוגד כאשר הוא נכבה פתאום, זה עלול לגרום נזק קבוע לרכיבים, לכן יש להשתמש בדיודה למניעת זרם הפוך. ממסר מודול נגיש בקלות בשוק עם כל מעגל הנהג שלה על הלוח או שאתה יכול ליצור אותו באמצעות מעל רכיבים. כאן השתמשנו במודול ממסר 5V

חישוב טמפרטורה באמצעות תרמיסטור:

אנו יודעים ממעגל מחלק המתח כי:

V _החוצה = (V _ב * Rt) / (R + Rt)

אז הערך של Rt יהיה:

Rt = R (Vin / Vout) - 1

כאן Rt יהיה ההתנגדות של התרמיסטור (Rt) ו- R יהיה נגד 10k אוהם.

משוואה זו משמשת לחישוב התנגדות התרמיסטור מהערך הנמדד של מתח המוצא Vo. אנו יכולים לקבל את הערך של Volt Vout מערך ADC בסיכה A0 של Arduino כפי שמוצג בקוד Arduino המופיע להלן.

חישוב טמפרטורה מהתנגדות התרמיסטור

מתמטית ניתן לחשב את התנגדות התרמיסטור רק בעזרת משוואת שטיין-הארט.

T = 1 / (A + B * ln (Rt) + C * ln (Rt) ³)

כאשר, A, B ו- C הם הקבועים, Rt הוא התנגדות התרמיסטור ו- ln מייצג יומן.

הערך הקבוע של התרמיסטור המשמש בפרויקט הוא A = 1.009249522 × 10 ^-3, B = 2.378405444 × 10 ^-4, C = 2.019202697 × 10 ^-7. ניתן להשיג ערכים קבועים אלה מהמחשבון כאן על ידי הזנת שלושת ערכי ההתנגדות של התרמיסטור בשלוש טמפרטורות שונות. באפשרותך לקבל ערכים קבועים אלה ישירות מגליון הנתונים של התרמיסטור, או לקבל שלושה ערכי התנגדות בטמפרטורה שונה ולקבל את ערכי הקבועים באמצעות המחשבון הנתון.

לכן, לצורך חישוב הטמפרטורה אנו זקוקים לערך ההתנגדות לתרמיסטור בלבד. לאחר קבלת הערך של Rt מהחישוב שצוין לעיל הכנס את הערכים למשוואת שטיין-הארט ונקבל את ערך הטמפרטורה ביחידת קלווין. מכיוון שיש שינוי קל במתח המוצא גורם לשינוי בטמפרטורה.

קוד ארדואינו

קוד ארדואינו מלא עבור מכשירי חשמל ביתיים מבוקרי טמפרטורה זה מופיע בסוף מאמר זה. כאן הסברנו כמה חלקים ממנו.

לצורך ביצוע פעולה מתמטית אנו משתמשים בקובץ הכותרת "# כלול ” ולקובץ כותרת LCD הוא "# כלול " ו- " #define RELAY 8 " משמש להקצאת סיכת הקלט לממסר . עלינו להקצות את הפינים של ה- LCD באמצעות הקוד.

#לִכלוֹל # כלול "LiquidCrystal.h" #define RELAY 8 LiquidCrystal lcd (6,7,5,4,3,2); // אלה בפורמט כמו LCD (Rs, EN, D4, D5, D6, D7)

עבור התקנת הממסר (כפלט) ו LCD בזמן להתחיל אנחנו צריכים לכתוב קוד ב התקנה והמבוטלת חלק

התקנת בטל () {lcd.begin (16,2); lcd.clear (); pinMode (RELAY, OUTPUT); }

לצורך חישוב הטמפרטורה על ידי משוואת שטיין-הארט באמצעות ההתנגדות החשמלית של תרמיסטור אנו מבצעים משוואה מתמטית פשוטה בקוד כמוסבר בחישוב לעיל:

לצוף a = 1.009249522e-03, b = 2.378405444e-04, c = 2.019202697e-07; צף T, logRt, Tf, Tc; תרמיסטור צף (int Vo) {logRt = log (10000.0 * ((1024.0 / Vo-1))); T = (1.0 / (a + b * logRt + c * logRt * logRt * logRt)); // אנו מקבלים את ערך הטמפרטורה בקלווין ממשוואת שטיין-הארט זו Tc = T - 273.15; // להמיר את קלווין ל צלסיוס Tf = (Tc * 1.8) + 32.0; // להמיר את קלווין לפרנהייט להחזיר T; }

בקוד שלהלן תרמיסטור הפונקציה קורא את הערך מהסיכה האנלוגית של הארדואינו, ומדפיס את ערך הטמפרטורה על ידי ביצוע הפעולה המתמטית

lcd.print ((תרמיסטור (analogRead (0))));

והערך הזה נלקח על ידי פונקציית התרמיסטור ואז החישוב מתחיל להדפיס

תרמיסטור צף (int Vo)

עלינו לכתוב את הקוד למצב הדלקת וכיבוי של האור על פי הטמפרטורה כאשר אנו קובעים את ערך הטמפרטורה כאילו אם הטמפרטורה תעלה יותר מ 28 מעלות צלזיוס הנורות יידלקו אם פחות הנורות יישארו כבויות. לכן בכל פעם שהטמפרטורה עולה על 28 מעלות, עלינו להפוך את פין ה- RELAY (PIN 8) גבוה כדי להפעיל את מודול הממסר. וכאשר הטמפרטורה יורדת מתחת ל 28 מעלות, עלינו להפוך את סיכת ה- RELAY נמוכה כדי לכבות את מודול הממסר.

אם (Tc> 28) digitalWrite (RELAY, HIGH), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("מצב אור: ON"), עיכוב (500); אחרת אם (Tc <28) digitalWrite (RELAY, LOW), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("מצב אור: OFF"), עיכוב (500);

עבודה של מערכת אוטומציה ביתית מבוקרת:

כדי לספק את האספקה לארדואינו תוכלו להעביר אותו באמצעות USB למחשב הנייד שלכם או לחבר מתאם 12 וולט. LCD מממשק עם Arduino להצגת ערכי טמפרטורה, תרמיסטור וממסר מחובר לפי תרשים המעגל. הפין האנלוגי (A0) משמש לבדיקת המתח של פין תרמיסטור בכל רגע ואחרי החישוב באמצעות משוואת שטיין-הארט דרך קוד הארדואינו אנו מסוגלים לקבל את הטמפרטורה ולהציג אותה על גבי LCD ב צלזיוס ו פרנהייט.

ככל שהטמפרטורה עולה יותר מ 28 מעלות צלזיוס ארדואינו הופך את מודול הממסר למופעל על ידי הפיכת הפין 8 ל- HIGH (במקום בו מודול הממסר מחובר) כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת ל 28 מעלות, Arduino מכבה את מודול הממסר על ידי הפיכת הפין LOW. נורת CFL תידלק וכבה גם בהתאם למודול ממסר.

מערכת זו יכולה להיות שימושית מאוד בפרויקט מאוורר מבוקר וטמפרטורה אוטומטית של בקרת AC.

בדוק גם סוגים רבים של פרויקטים של אוטומציה ביתית המשתמשים בטכנולוגיות שונות ובמיקרו-בקרים כמו: