Lineaarisella toimilaitteella, jota ohjataan lämpötila- ja kosteusanturilla, on paljon hyödyllisiä käyttökohteita. Esimerkiksi akvaponiikassa ja hydroponiikassa kosteutta on hallittava – anturi tunnistaa, kun lämpötila ja kosteus saavuttavat tietyn kynnysarvon, ja avaa/sulkee oven automaattisesti lineaarista toimilaitetta käyttäen. Tämä projekti on hauska tehtävä aloitteleville ohjelmoijille tai harrastajille, jotka haluavat oppia Arduino-koodauksen perusteet lineaarisen toimilaitteen ohjaamiseksi.
Tämä artikkeli on osa Progressive Automationsin sarjaa, joka antaa sinulle valmiudet käyttää lineaarisia toimilaitteita, mikrokontrollereita ja antureita seuraavassa automaatioprojektissasi. Haluaisitko ohjata lineaarista toimilaitetta yksinkertaisella näppäimistöllä tai jollain edistyneemmällä, kuten useilla ultraääniantureilla lähiliikkeen havaitsemiseksi? Meiltä löytyy ratkaisu! Tässä artikkelissa käymme läpi, miten paritat oikean lämpötila-anturin toimilaitteen kanssa ja miten anturi toimii. Aloitetaan!
Mikä on digitaalinen lämpötila- ja kosteusanturi?
Digitaalinen lämpötila- ja kosteusanturi on perusmallinen, erittäin edullinen anturi, jolla voidaan mitata ympäröivän ilman lämpötilaa ja kosteutta. Progressive Automationsin LC-226‑lämpötila- ja kosteusanturi käyttää kapasitiivista kosteusanturia ja termistoria tuottaakseen signaaleja, joita mikrokontrolleri voi lukea.
Kosteuden mittauselementti on kosteutta sitova substraatti, jonka pinnalle on levitetty elektrodeja. Kun substraatti imee vesihöyryä ympäröivästä ilmasta, substraatti vapauttaa ioneja, mikä lisää elektrodien välistä johtavuutta. Elektrodien välinen resistanssin muutos on verrannollinen suhteelliseen kosteuteen. Korkeampi suhteellinen kosteus siis pienentää elektrodien välistä resistanssia ja pienempi suhteellinen kosteus kasvattaa sitä.
LC-226 toimii 5 VDC ‑lähteellä ja sen lämpötila- ja kosteusmääritykset ovat seuraavat:
- Kosteusmittausalue: 20 % – 90 % (suhteellinen kosteus)
- Kosteusmittausvirhe: ±5 % (suhteellinen kosteus)
- Lämpötilamittausalue: 0 – 50 °C
- Lämpötilamittausvirhe: ±2 °C
Mitä tarvitset
Käydään läpi, miten voit kytkeä lämpötila-anturin toimilaitteeseen haluamaasi sovellusta varten. Tässä tarvikelista:
- 1 × 2‑kanavainen rele
- 1 × Arduino Uno
- 1 × Lineaarinen toimilaite (12 VDC, enintään 10 A virtakulutus)
- 1 × PS-20-12 12 VDC ‑virtalähde
- 1 × LC-226 lämpötila- ja kosteusanturi
- Naaras–uros‑hyppylangat
Voit käyttää mitä tahansa lineaarista toimilaitetta, mutta varmista, että virtalähde on mitoitettu toimilaitteen jännitteelle ja virtaotolle ja että se kestää tehontarpeen kuormitettuna.
Kytkentä
Lineaarisen toimilaitteen kytkeminen releeseen on yksinkertaista. Tässä käytämme 2‑kanavaista relekorttia. Kytkentä koostuu neljästä vaiheesta: toimilaite releeseen, anturi Arduinoon, rele virtalähteeseen ja toimilaite releeseen.
Huomaa, että kosteaan ympäristöön asennettu etä lämpötila- ja kosteusanturi sekä toimilaite tulee suojata asianmukaisesti tai ohjain asentaa kokonaan ulkopuolelle. Anturi on suunniteltu kestämään kosteutta, mutta Arduino-ohjain ei. Arduinolle on saatavilla IP‑luokiteltuja koteloita. Vaihtoehtoisesti voit vetää kaapelit ulkopuoliselta ohjaimelta sisällä olevalle kosteusanturille, jossa lämpötila ja kosteus mitataan.
Vaihe 1: Arduino → rele
- Arduino (Pin 7) → Rele (IN1)
- Arduino (Pin 8) → Rele (IN2)
- Arduino (5V) → Rele (VCC)
- Arduino (GND) → Rele (GND)
Vaihe 2: Lämpötila- ja kosteusanturi → Arduino
- Anturi (+) → Arduino (5V)
- Anturi (−) → Arduino (GND)
- Anturi (OUT) → Arduino (Pin 2)
Vaihe 3: Rele → virtalähde
- Rele (NO2) → Virtalähde (−12VDC/GND)
- Rele (NC2) → Virtalähde (+12VDC)
- Rele (NC1) → Rele (NC2)
- Rele (NO1) → Rele (NO2)
Vaihe 4: Toimilaite → rele
- Toimilaite (positiivinen) → Rele (COM1)
- Toimilaite (negatiivinen) → Rele (COM2)
Arduinon ohjelmointi
Käyttääksesi lämpötila-anturia toimilaitteen kanssa, lataa DHT‑kirjasto Arduino IDE:stä. Tämä kirjasto mahdollistaa lyhyet komennot kosteuden tai lämpötilan lukemiseen. Kun DHT‑kirjasto on ladattu, lisää seuraava koodi uuteen projektiin: Temperature and Humidity Controlled Linear Actuator Code.
Kaikki koodi ennen void setup() ‑silmukkaa määrittää pinnien kokoonpanon kytkentäsi perusteella ja sisältää DHT‑kirjaston alustuksen. Jos käytät muuta Arduino‑mallia, sovita pinninumerot koodiin. Lisäksi voit asettaa lämpötila-arvot, jolloin toimilaitteen tulisi avata tai sulkea (open_door_temp ja close_door_temp). Aluksi aseta arvot lähelle huonelämpötilaa, jotta voit testata koodin toiminnan esimerkiksi hiustenkuivaimella tai muulla lämmönlähteellä aktivoitumislämpötilaan yltämiseksi.
Void setup() ‑koodisilmukka määrittää releet lähtöiksi ja varmistaa, että ne ovat pois päältä ensi käynnistyksessä. Myös sarjamonitori alustetaan, olettaen että Arduino on liitetty USB:n kautta kannettavaan/työpöytään ensimmäisiä testejä varten.
Pääsilmukka lukee anturin mittauksia komennoilla dht.readHumidity(), dht.readTemperature() ja dht.readTemperature(true) ja tallentaa arvot liukulukumuuttujaan muunnoksia varten. Arvot muunnetaan Celsius- ja Fahrenheit‑asteiksi ja tulostetaan Arduinon Sarjamonitoriin.
Lopuksi näitä lukemia verrataan kynnyslämpötila‑arvoihin, jotta voidaan päättää, tuleeko lineaarisen toimilaitteen avata vai sulkea. Releet asetetaan korkealle sen mukaan; muussa tapauksessa toimilaite pysyy paikallaan ja Arduino jatkaa lämpötila- ja kosteuslukemien valvontaa.
Yhteenveto
Lämpötila-anturin käyttäminen toimilaitteen kanssa on loistava tapa opetella Arduinon ohjelmointia, ja se on osoittautunut erittäin hyödylliseksi lisäsovellukseksi. Voit löytää myös monia muita käyttökohteita akvaponiikan ja hydroponiikan lisäksi tälle anturille! Vaikka näytimme, miten ohjata 12 VDC lineaarista toimilaitetta, mikään ei estä käyttämästä teollista, tehokasta lineaarista toimilaitetta vaativampiin sovelluksiin – varmista vain, että virtalähde vastaa toimilaitetta.
Jos sinulla on kysymyksiä tai kommentteja tähän artikkeliin tai tuotteisiimme liittyen, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä!