Vocht- en temperatuurregelsysteem voor terrarium - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

INVOERING:

Dit instructable is voor de ontwikkeling van een modulair vochtigheids- en temperatuurregelsysteem met behulp van een Arduino Uno. Dit systeem maakt gebruik van een waterdichte vochtigheids- en temperatuursonde om omgevingsparameters te bewaken en een Arduino Uno die is aangesloten op 5V-relais om de activering van een luchtbevochtiger en een koelventilator te regelen. Een secundair systeem dat gebruik maakt van een real-time-klok (RTC) zorgt voor een dagelijkse verversing van vochtige lucht en maakt de programmering van geplande bevochtiging en koeling mogelijk. De vochtigheids- en temperatuurmetingen worden op het LCD-scherm geprojecteerd.

De toepassing van dit apparaat is het regelen van omgevingsparameters voor tropische planten. In dit geval geven deze planten de voorkeur aan een hogere luchtvochtigheid (meestal boven de 70%) en zijn ze gevoelig voor hogere temperaturen (30-35C). Gezien de matiging van de temperatuur van het HVAC-systeem van mijn gebouw, kan ik ervoor zorgen dat de temperatuur niet onder een bepaalde drempel (20C) zakt. In dit geval is het broeikaseffect meer een zorg, dus moet naast bevochtiging ook koeling worden geïmplementeerd.

VOORZICHTIGHEID:

Bij deze bouw wordt gewerkt met elektriciteit. Neem speciale voorzorgsmaatregelen om elektrocutie en schokken te voorkomen. Wees extra voorzichtig met de bedrading om kortsluiting of slechte verbindingen te voorkomen.

Hoewel dit systeem is ontworpen om compatibel te zijn met 120V-apparaten, is het niet bedoeld voor gebruik met systemen met een hoge stroomsterkte. Eenvoudige aanpassingen maken een dergelijk systeem mogelijk, inclusief relais bedoeld voor een hoger wattage, een koelsysteem, enz. Beperk het totale stroomverbruik tot maximaal 10 A gecombineerd voor alle aangesloten apparaten.

WIJZIGEN:

Dit systeem kan worden aangepast om extra regelparameters toe te voegen, zoals een verwarming. Bovendien kan het zonder actief regelsysteem worden gebruikt door alleen op een geplande basis vochtige lucht toe te passen. Deze factor is sterk afhankelijk van de soorten organismen die in het terrarium worden gekweekt.

OPSLAGPLAATS:

Het programma, diagrammen en 3D-printmodellen zijn ook hier op GitHub te vinden.

Benodigdheden

CONTROLLER

• • 1x Arduino Uno Rev3 (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x 2 of 4 kanaals 5V 10A relais (RobotShop RB-Elf-156)
  • 1x SHT 20 I2C waterdichte temperatuur- en vochtigheidssonde (RobotShop SEN0227)
  • 1x I2C 16x2 LCD-module (SunFounder ASIN B019K5X53O)
  • 1x Datalogger Shield met RTC- of RTC-module (RobotDyne ASIN B072Q1584B)
  • 1x Schroefklem Shield voor Arduino Uno (optioneel, RobotDyne ASIN B071JK13DP)
  • 3x 120V 2-polig verlengsnoer (3-polig kan ook worden gebruikt, zorg ervoor dat ze 10A [1200W] of meer aankunnen)
  • 1x Project Box minimaal 7"x5"x3" (RadioShack, ASIN B0051YSCGO)
  • 1x printplaat of montageplaat voor doos
  • 1x USB a/b-kabel

  • 1x USB-wandopladeradapter (120V)

BEVOCHTIGER

• • 1x Homasy Cool Mist-luchtbevochtiger (ASIN B07RZSBSHJ)
  • 1x 5/8" x 6' PVG galpomp afvoerslang (of soortgelijke 3/4" tot 5/8" slang, LOWES #814327)
  • 1x 3/4 "vrouwelijk-vrouwelijk koppeling PVC-fitting (LOWES #23850)
  • 2x 3/4 "man-naar-vrouw schroef elleboog PVC fitting (LOWES #126822)
  • 1x 3/4" zijuitlaat elleboog PVC fitting (LOWES #315496)
  • 1x 3/4" roterende man-naar-vrouw irrigatie-adapter (LOWES #194629)

KOELVENTILATOR

• • 1x 12V computerventilator
  • 1x 12V 1A voedingsadapter
  • 1x 12V Mannelijk + Vrouwelijk 2.1x5.5MM DC Power Jack Plug Adapter Connector

KLEINE DEELTJES

• • 20x startkabels
  • 4x Kabelwartels (PH7)
  • 3x 22-10 AWG draadmoeren
  • 12x afstandhouders en schroeven en bouten
  • 6x M3-0.5 of UNC 4-40 schroeven en bouten
  • 4x schroeven (om het montagebord aan de projectdoos te bevestigen)
  • 3x Zuignaphaken

GEREEDSCHAP

• • Draadstripper
  • Schroevendraaiers (diverse maten)
  • Oefening
  • Roterend gereedschap (optioneel)
  • 3D-printer (optioneel)

PROGRAMMA

Het programma is te vinden op deze pagina of op GitHub Hier

Stap 1: bedraad het Adruino-circuit

Deze stap is voor het instellen en aansluiten van de elektronica. In dit geval hoeven alleen de Arduino UNO, SHT 20 en alleen de Arduino-verbindingsonderdelen voor de relais te worden aangesloten. *Let op, het aansluiten van de 120V verlengsnoeren hoeft nu niet te gebeuren.

DRAAD ARDUINO

1. Verzamel de componenten vermeld in Benodigdheden onder BEDIENINGSSYSTEEM.

2. Sluit de Arduino Uno aan volgens het meegeleverde schema (afbeelding). Sluit het relais nog niet aan.

   • Datalogger bord:

     Verbind bovenop Arduino Uno

   • Schroef Eindscherm:

     Verbind de analoge kant met de analoge kant van het dataloggerbord op de Arduino Uno

   • SHT20:

     • Rood naar 3.3V
     • Groen naar GND
     • Zwart naar A5
     • Wit naar A4

   • I2C 16x2 LCD-scherm:

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

   • 4-kanaals relais (ik gebruikte IN3 en IN4 van een 4-kanaals relais, dit kan ook werken voor IN1 en IN2 op een relais):

     • VCC naar 5V
     • GND naar GND
     • IN 3 naar pin 7
     • IN 4 naar pin 8
3. Als u de afscherming van de schroefaansluiting gebruikt, kunt u de 5V en GND gebruiken voor directe verbinding met het scherm, zodat u niet met 2 pinnen op dezelfde ingang hoeft te zitten.
4. Het scherm of de SHT 20-sonde kan worden aangesloten op de andere SDA SCL-ingang op Arduino's boven de AREF-ingang. Houd er rekening mee dat niet alle schilden dit hebben.

Stap 2: Programmeer Arduino en controleer

Deze stap is om te controleren of alle componenten werken en dat het programma werkt zoals bedoeld.

PROGRAMMA ARDUINO

1. Download met behulp van een computer de Arduino IDE die u hier kunt vinden.
2. Sluit de Arduino aan op een computer met behulp van de USB a/b-adapter.
3. Download het Arduino-programma hier of op deze pagina.
4. Upload de software naar de Arduino (zorg ervoor dat je de juiste COM-poort hebt geselecteerd, anders wordt deze niet geüpload).

CONTROLEER ELEKTRONICA

1. Controleer of het programma draait en alle onderdelen goed lezen.

   1. De luchtvochtigheid kan worden gecontroleerd door de sensor in de buurt van de luchtbevochtiger aan te zetten.

      • Bij een luchtvochtigheid van minder dan 70% moet het relais inschakelen, vaak aangegeven door een klikgeluid en een lampje op het relais (afhankelijk van het model).
      • Bij een vochtigheid van meer dan 85% zou het moeten uitschakelen, vaak aangegeven door nog een klik en een lampje dat uitgaat.

   2. De temperatuur kan worden gecontroleerd door de sonde goed in uw handen te houden om de temperatuur te verhogen.

      Evenzo moet bij een temperatuur boven 30C het relais voor de ventilator worden ingeschakeld

   3. Let op, de sonde heeft een vertragingstijd van ongeveer 6 seconden om een verandering in de omgeving te melden.

2. Zorg ervoor dat het display de temperatuurvochtigheid weergeeft met een redelijk omgevingsgetal.

   U kunt uw huidige vochtigheid en temperatuur schatten met een andere sensor of op basis van het lokale weer

Stap 3: Projectbox maken en elektronica monteren

De projectdoos kan nu worden geconstrueerd en de elektronica kan later in de doos worden geplaatst.

PROJECTBOX

1. Voor de projectdoos moeten 4 gaten worden geboord:

   • 120V ingangskabel.
   • Ingang voor de SHT20-sensor.
   • Uitgang voor de vochtigheidsregeling.
   • Uitgang voor de temperatuurregeling.

2. Gaten kunnen overal worden geplaatst. In dit voorbeeldvak werden ze als volgt geplaatst:

   • 120V ingang - rechts bovenaan in het midden.
   • SHT 20-ingang - linkerkant in het midden.
   • Uitgang voor vochtigheidsregeling - helemaal naar boven in het midden.
   • Uitgang temperatuurregeling - rechts naar beneden in het midden.

3. Markeer en boor gaten met een boor van 11,5 mm.

   Opmerking: een boor van 7/16 inch kan worden gebruikt en vervolgens worden geschuurd/gevijld om deze voldoende te vergroten om in de pakkingbus te passen

4. Verwijder de dop en afdichting van elke pakkingbus en bevestig de rest van het schroeflichaam en de moer aan het huis zoals te zien is in de afbeelding.

MONTAGE

1. Gebruik een stuk plastic, montagebord of een prototypebord dat in de doos past.
2. Boor gaten die overeenkomen met de montagegaten in de doos.
3. Plaats je elektronica (Arduino Uno met Shields en Relay) zo dat ze op het bord passen.
4. Markeer de gaten en boor met de juiste maat boor.
5. Gebruik de headers van uw keuze om de Arduino en relais aan het bord te bevestigen (figuur)

Stap 4: Project Box elektronica instellen

Deze stap is gericht op het plaatsen van alle componenten in de projectdoos, zodat de definitieve bedrading kan worden gedaan.

ARDUINO EN RELAIS TOEVOEGEN

1. Koppel de SHT 20-sensor en het scherm voorzichtig los.
2. Plaats het montagepaneel in de doos (afbeelding). Schroef het nog niet vast.

KABELS VOORBEREIDEN

1. Knip je verlengsnoeren op de gewenste lengte.

   • Je hebt 1 pin-ingang die in de doos blijft. Dit is voor het voeden van de Arduino en andere apparaten die later kunnen worden toegevoegd (bijv. ventilator, stroomomvormer, enz.).
   • 2 van deze ingangen worden gebruikt om elk van de luchtbevochtiger en het koelapparaat van stroom te voorzien. Je kunt ze elke gewenste lengte maken, maar ik kies ervoor om ze dicht bij het apparaat te houden om te voorkomen dat snoeren overal bungelen.
   • Van 1 van deze verlengsnoeren bewaar je het snoeruiteinde om het apparaat van stroom te voorzien. Als de stroomdraad op het snoer is aangegeven, gebruik die dan (meestal hebben ze strepen, maak je geen zorgen als je snoer dit heeft, het maakt het gewoon gemakkelijker om te organiseren).
2. Strip de uiteinden van het netsnoer en de drie voedingsingangen.
3. Draai de gestripte uiteinden om rafelen te voorkomen (figuur, figuur).
4. Plaats de dop en rubberen pakking op de stekker, de 2 uitgangen voor het relais en de SHT 20-sonde.

KABELS TOEVOEGEN

Kabels kunnen worden toegevoegd in de wartels die op de doos zijn geplaatst (afbeelding). Schroef ze nog niet vast

Stap 5: relaisbedrading

Voor dit onderdeel heb ik meer grondige bedrading opgenomen, omdat het lastig kan zijn. Dit zal dezelfde bedrading volgen als het schema dat te zien is in stap 2 (afbeelding).

BEDRADING RELAIS:

1. Sluit de twee losse draden aan op elk van de gemeenschappelijke (C) ingangen van de twee relais met behulp van een schroevendraaier om de draad vast te klemmen (afbeelding).

   • Dit is normaal gesproken de middelste ingang van het relais en wordt vaak aangeduid als een C of een verticale lijn.
   • Draden moeten mogelijk worden bijgesneden om ervoor te zorgen dat ze goed passen.
   • Zorg ervoor dat er bijna geen koper zichtbaar is, dat de pasvorm goed aansluit en dat er geen gerafelde draden uithangen.
   • Mogelijk moet u het bord iets optillen om de draden erin te krijgen.

2. Sluit het actieve uiteinde van de draad van de 2 voedingsingangen aan op het normaal open (NO) deel van het relais (afbeelding).

   Dit is vergelijkbaar met de bovenstaande stap, maar deze uitgang wordt aangeduid door een lijn die onder een hoek staat (zoals een schakelaar die niet is aangesloten op de gemeenschappelijke draad)

3. Begin met het met elkaar verbinden van alle stroomdraden. (Dit komt overeen met de grootste van de twee draden en wordt vaak aangegeven door enkele strips op de draad of zwarte draad.) De kabels die met elkaar moeten worden verbonden zijn:

   • Stroomdraad van de stekker
   • Stroomdraad van de plug-ingang die moet worden gebruikt om de Arduino van stroom te voorzien
   • 2 gestripte draden
4. Draai de draden in elkaar en sluit af met een schroefdop.

5. Verbind alle nuldraden met elkaar.

   • Neutrale draad van de stekker
   • Neutrale draad van de uitgang die moet worden gebruikt om de Arduino van stroom te voorzien
   • Retourdraden van elk van de 2 voedingsuitgangen
6. Draai de draden in elkaar en sluit af met een schroefdop (figuur).

7. Zorg ervoor dat alle schroefdoppen goed vastzitten en er niet af vallen.

   • Als de schroefdoppen niet goed passen, gebruik dan een andere maat dop.
   • Als alternatief kunnen draden 2 tegelijk worden aangesloten en overtollige draad worden gebruikt om ze samen te springen

BEVESTIG SHT20

1. Schroef de SHT20 opnieuw op de schroefplaat.

   De draden kunnen ook in jumperdraden worden geduwd en/of aangesloten op jumperdraden als er geen schroefbord wordt gebruikt

DRAAI KRANEN AAN

1. Draai elk van de pakkingbussen rond de draden vast

   Aan snoeren kan een beetje worden getrokken om wat speling te verwijderen, maar zorg er altijd voor dat er wat speling over is

Stap 6: Configuratie van het deksel van de schakelkast

Deze stap is om het scherm op de bovenkant van de doos te monteren en 3D-geprinte componenten toe te voegen om het er schoon uit te laten zien.

MAAK GAT VOOR LCD

1. Zoek een plek om het scherm op het deksel te monteren.

   Dit project plaatste het aan de linkerkant 1 "van de boven- en linkerkant

2. Traceer het scherm en de locatie voor gaten.
3. Gebruik een Dremel of een scheermesje om het rechthoekige gebied uit te snijden om het scherm te plaatsen.
4. Boor gaten voor het scherm met de juiste boor.

3D GEPRINTE COMPONENTEN TOEVOEGEN (optioneel)

1. Druk de 2 meegeleverde STL-bestanden af:

   • Een frame voor het LCD-scherm om eventuele snij-inconsistenties te verbergen (16x2 LCD-schermframe (retro).stl).
   • Een logo om het er officieel uit te laten zien (Humidi_Control_Logo.stl).
2. Plaats na het printen de 2 bedrukte onderdelen op de deksel waar je maar wilt.
3. Markeer de boorgaten voor het scherm met de juiste boor.
4. Verf indien gewenst.

BEVESTIG SCHERM

1. Met behulp van kleine schroeven en bouten (M3 werkt hier goed voor) bout op het scherm met schroeven aan de voorkant en scherm door de achterkant. Bij gebruik van het frame, deze via de voorzijde bevestigen (afbeelding).
2. Bevestig het logo en voeg schroeven toe (optioneel) (afbeelding).
3. Zorg ervoor dat alle schroeven en bouten goed vastzitten.

Stap 7: Voltooi de besturingssysteemkast

Deze stappen voltooien het opzetten van de projectbox met het besturingssysteem erin.

VOEDING EN SLUITING

1. Gebruik de verlengsnoeringang die in de doos is geplaatst om uw stroomconnector aan de Arduino toe te voegen.

   Ik gebruik graag de USB, zodat ik hem gemakkelijk kan openen en het snoer kan pakken om hem te herprogrammeren

2. Zet de box aan om te controleren of alle verbindingen werken.
3. Schroef de montageplaat vast met de juiste schroeven.
4. Schroef de bovenkant op de doos met de schroeven uit de projectdooskit.

Het besturingssysteem is nu voltooid. De volgende stappen zijn de toevoeging van een luchtbevochtiger en een koelventilator.

Stap 8: Luchtbevochtiger instellen

Dit is voor het opzetten van een basisbevochtigingssysteem met behulp van een commerciële ultrasone luchtbevochtiger

BEVOCHTIGER

1. Gebruik de PVC-onderdelen om ze aan te sluiten op het apparaat dat te zien is in de afbeelding

   • Bevestig de 3/4 "vrouwelijke-naar-vrouwelijke PVC-koppeling aan de mannelijke-naar-vrouwelijke PVC-schroefelleboog.
   • Bevestig die schroefelleboog aan een andere schroefelleboog om een rechte hoek te maken.
   • Voeg de man-naar-vrouw irrigatie-adapter toe aan het schroefuiteinde van de schroefelleboog.
   • Bevestig de PVC-elleboog met zijuitlaat aan het uiteinde van de irrigatieadapter.

2. Meet en knip de slang op de gewenste lengte

   • Deze lengte moet van de bovenkant van het terrarium tot het midden van de luchtbevochtiger zijn.
   • Er moet weinig speling in de lijn zitten en deze moet zo verticaal mogelijk zijn. Elke lus of gebieden die water verzamelen, zullen de slangen verstoppen en voorkomen dat kleine waterdeeltjes stromen.
   • In het geval van deze opstelling had de buis afbakeningen op elke voet en drie voet werkte.

3. Sluit de slang aan op het PVC-deel

   In dit geval wordt een 5/8" galkanaal gebruikt dat precies in de 3/4" koppeling past

4. Verwijder de witte dop van de uitgang van de luchtbevochtiger
5. Duw de slang in de uitgang zodat deze goed aansluit.
6. Plaats de kant van de PVC-buis in het terrarium zodat deze langs de rand zit. De PCV-delen kunnen min of meer worden ingeschroefd om de breedte van de rand van het terrarium te kunnen opnemen.

Stap 9: Koelventilator instellen

Dit voegt een koelventilator toe om de temperatuur te verlagen door middel van convectieve koeling indien nodig

KOELVENTILATOR

1. Sluit de uitgangsdraden van de computerventilator aan op een 12V mannelijke stekkeradapter.

2. Gebruik 2 zuignapjes om ze zo te plaatsen/buigen dat ze in de gaten van de ventilator passen (afbeelding).

   De ventilator moet iets naar beneden worden gekanteld om lucht uit de omgeving aan te zuigen om de bewoners te koelen

Stap 10: aansluiten en controleren

Dit is de laatste stap om het besturingssysteem af te ronden!

MONTEER SHT 20

1. Bevestig de SHT 20 met behulp van een zuignapring aan de bovenkant van het terrarium (afbeelding).

   In theorie zou de gradiënt van water in de lucht het laagst moeten zijn naar de bovenkant van het terrarium toe, omdat het zich daar vermengt met de kamerlucht. In dit geval kan men er zeker van zijn dat de rest van het terrarium zich op of iets boven de door de sensor gemeten vochtigheid bevindt

ALLES AANSLUITEN

1. Sluit het besturingssysteem aan op een stopcontact en zorg ervoor dat het opstart en goed leest
2. Sluit de luchtbevochtiger aan op de uitgang van de vochtigheidsregeling.
3. Sluit de ventilator aan op de uitgang van de temperatuurregeling.

TOETS

Test het systeem door de omgeving rond de sensor aan te passen om ervoor te zorgen dat de relais indien nodig worden in-/uitgeschakeld. Zie stap 2 voor meer informatie

Stap 11: Laatste woorden

LAATSTE WOORDEN

Het systeem is ingesteld en zou goed moeten zijn om te gaan. Zoals eerder vermeld, is het systeem modulair in die zin dat dingen gemakkelijk kunnen worden aangepast of aangepast om aan alle vereisten te voldoen. Het is heel belangrijk om te onthouden dat dit systeem niet slim is: het weet niet of er een storing is en zet alleen dingen aan of uit. Het systeem moet constant worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat er voldoende water in de luchtbevochtiger zit, dat de leiding niet verstopt is, dat de vochtigheidssensor nog werkt, enz. Over het algemeen moet dit systeem op hetzelfde niveau werken als commerciële regelsystemen en meer functioneel, aanpasbaar en kosteneffectief. Veel plezier met bouwen.