كيفية التحكم بمشغلك باستخدام أردوينو مع مستشعر حرارة ورطوبة رقمي

يملك مشغل خطي يتم التحكم به بواسطة مستشعر درجة حرارة ورطوبة العديد من التطبيقات المهمة. على سبيل المثال، من التطبيقات العملية إعداد أنظمة الأكوابونيك والهايدروبونيك حيث يجب التحكم بالرطوبة – سيكتشف المستشعر متى تصل الحرارة والرطوبة إلى عتبة معينة، ويقوم تلقائيًا بفتح/إغلاق باب باستخدام مشغل خطي. هذا المشروع نشاط ممتع للمبرمجين المبتدئين أو الهواة الذين يرغبون في تعلم أساسيات برمجة أردوينو للتحكم بمشغل خطي.

هذا المقال جزء من سلسلة لدى Progressive Automations تهدف إلى تزويدك بالمعرفة اللازمة لاستخدام المشغلات الخطية ووحدات التحكم الدقيقة والمستشعرات في مشروع الأتمتة التالي لديك. هل ترغب في التحكم بمشغل خطي باستخدام لوحة مفاتيح بسيطة، أم شيئًا أكثر تقدمًا مثل عدة مستشعرات فوق صوتية لاكتشاف الحركة القريبة؟ نحن نوفر لك كل ذلك! يأخذك هذا المقال خلال كيفية إقران مستشعر الحرارة المناسب مع مشغل وكيف يعمل هذا المستشعر. هيا نبدأ!

 

 

ما هو مستشعر الحرارة والرطوبة الرقمي؟

مستشعر الحرارة والرطوبة الرقمي مستشعر أساسي منخفض التكلفة للغاية يمكن استخدامه لاستشعار درجة الحرارة والرطوبة في الهواء المحيط. مستشعر LC-226 للحرارة والرطوبة من Progressive Automations يستخدم مستشعر رطوبة سعويًا ومقاومًا حراريًا ليُخرج إشارات يمكن لوحدة تحكم دقيقة قراءتها.

مكوّن استشعار الرطوبة عبارة عن ركيزة حافظة للرطوبة مع أقطاب مثبتة على السطح. عندما يمتص السطح بخار الماء من الهواء المحيط، تُطلق الركيزة أيونات تزيد من الناقلية بين الأقطاب. ويتناسب التغير في المقاومة بين القطبين طرديًا مع الرطوبة النسبية. وبالتالي، تؤدي الرطوبة النسبية الأعلى إلى خفض المقاومة بين الأقطاب، بينما يؤدي خفض الرطوبة النسبية إلى زيادة المقاومة.

 

يمكن تشغيل LC-226 بمصدر 5VDC ويملك المواصفات التالية للحرارة والرطوبة:

• نطاق قياس الرطوبة: 20% - 90% (رطوبة نسبية)
• خطأ قياس الرطوبة: ±5% (رطوبة نسبية)
• نطاق قياس الحرارة: 0 – 50°م
• خطأ قياس الحرارة: ±2°م

ما الذي ستحتاجه

دعونا نستعرض كيفية ربط مستشعر حرارة مع مشغل لأي تطبيق تختاره. إليك قائمة بما ستحتاج إليه: 

• 1 × مرحل ثنائي القناة
• 1 × Arduino Uno
• 1 × مشغل خطي (12VDC مع سحب تيار أقصى 10 أمبير)
• 1 × PS-20-12 مزود طاقة 12VDC
• 1 × LC-226 مستشعر حرارة ورطوبة
• أسلاك توصيل (Jumper) ذكر-أنثى

يمكن استخدام أي مشغل خطي، لكن تأكد من أن مزود الطاقة مُصنّف ليتوافق مع الجهد وسحب التيار الخاص بالمشغل الخطي ويمكنه التعامل مع متطلبات القدرة تحت الحمولة.

 

التوصيلات

توصيل مشغل خطي إلى مرحل أمر بسيط. في هذا المثال استخدمنا لوحة مرحل ثنائية القناة. تتكون التوصيلات من أربع خطوات: مشغل إلى مرحل، مستشعر إلى أردوينو، مرحل إلى مزود الطاقة، ومشغل إلى مرحل.

يرجى الانتباه إلى أن المستشعر البعيد للحرارة والرطوبة مع مشغل في بيئة رطبة يجب أن يكون مُتحكمه محميًا بشكل كافٍ أو مُركبًا خارج إعداد البيئة. صُمم المستشعر للتعامل مع الرطوبة، لكن وحدة أردوينو المتحكمة ليست كذلك. تتوفر أغطية بتصنيف IP لأردوينو لهذه التطبيقات. بدلاً من ذلك، مرّر كابلات من المتحكم الخارجي إلى مستشعر الرطوبة الموجود بالداخل حيث تُقرأ الحرارة والرطوبة.

 

 

الخطوة 1: أردوينو إلى المرحل

• Arduino (Pin 7) إلى Relay (IN1)
• Arduino (Pin 8) إلى Relay (IN2)
• Arduino (5V) إلى Relay (VCC)
• Arduino (GND) إلى Relay (GND)

 

الخطوة 2: مستشعر الحرارة والرطوبة إلى أردوينو

• Sensor (+) إلى Arduino (5V)
• Sensor (-) إلى Arduino (GND)
• Sensor (OUT) إلى Arduino (Pin 2)

 

الخطوة 3: المرحل إلى مزود الطاقة

• Relay (NO2) إلى Power Supply (-12VDC/GND)
• Relay (NC2) إلى Power Supply (+12VDC)
• Relay (NC1) إلى Relay (NC2)
• Relay (NO1) إلى Relay (NO2)

 

الخطوة 4: المشغل إلى المرحل

• Actuator (Positive) إلى Relay (COM1)
• Actuator (Negative) إلى Relay (COM2)

 

برمجة الأردوينو

لاستخدام مستشعر الحرارة مع مشغل، حمّل مكتبة DHT من داخل بيئة Arduino IDE. تتيح لك هذه المكتبة استخدام أوامر قصيرة لجلب قراءة الرطوبة أو الحرارة. بعد تنزيل مكتبة DHT، أضف الكود التالي إلى مشروع جديد: كود المشغل الخطي المتحكم به بالحرارة والرطوبة.

يُعد كل الكود قبل حلقة void setup() لإعداد تكوين الأرجل بحسب توصيلاتك، ويشمل إعداد مكتبة DHT. إذا قررت استخدام طراز أردوينو مختلف، طابق أرقام الأرجل مع الكود. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك ضبط قيم الحرارة التي يجب عندها أن يفتح أو يُغلق المشغل (open_door_temp وclose_door_temp). في البداية، اضبط القيم بالقرب من حرارة الغرفة لتتمكن من اختبار عمل الكود باستخدام مجفف شعر أو أي مصدر حرارة للوصول إلى حرارة التفعيل.

تضبط حلقة كود void setup() المرحلات كمخارج وتضمن تعطيلها عند تشغيل الطاقة لأول مرة. كما يتم تهيئة المراقب التسلسلي، بافتراض أنك وصلّت الأردوينو عبر USB إلى حاسوب محمول/مكتبي للاختبار المبدئي.

تأخذ حلقة الكود الرئيسية القراءات من المستشعر باستخدام الأوامر dht.readHumidity() وdht.readTemperature() وdht.readTemperature(true) وتخزن تلك القيم في متغير عائم (float) لاستخدامه في بعض التحويلات. تُحوّل القيم إلى سلسيوس وفهرنهايت وتُطبع في المراقب التسلسلي للأردوينو.

وأخيرًا، تُقارن هذه القراءات مع قيم عتبة الحرارة لتحديد ما إذا كان ينبغي للمشغل الخطي أن يفتح أو يُغلق. تُضبط المرحلات على الحالة العالية وفقًا لذلك، وإلا يبقى المشغل ساكنًا ويواصل الأردوينو مراقبة قراءات الحرارة والرطوبة.

 

الخلاصة

يُعد استخدام مستشعر حرارة مع مشغل طريقة رائعة لتعلم برمجة أردوينو، وقد ثبت أنه إضافة مفيدة للغاية. قد تجد أيضًا تطبيقات أخرى عديدة غير الأكوابونيك والهايدروبونيك لإضافة هذا المستشعر إليها! وعلى الرغم من أننا أظهرنا لك كيفية التحكم بمشغل خطي 12VDC، فلا ما يمنعك من استخدام مشغل خطي صناعي عالي القدرة لتطبيقات أكثر تطلبًا – فقط تأكد من مطابقة مزود الطاقة مع المشغل الخطي.

إذا كانت لديك أي استفسارات أو تعليقات حول هذا المقال أو أي من منتجاتنا، فلا تتردد في التواصل معنا!