Um atuador linear controlado por um sensor de temperatura e umidade tem diversas aplicações principais. Por exemplo, uma aplicação prática seria montar aquaponia e hidroponia em que seja necessário controlar a umidade – o sensor detectaria quando a temperatura e a umidade atingem um determinado limite e abriria/fecharia automaticamente uma porta usando um atuador linear. Este projeto é uma atividade divertida para programadores iniciantes ou hobbistas que gostariam de aprender o básico de programação em Arduino para controlar um atuador linear.
Este artigo faz parte de uma série da Progressive Automations, focada em fornecer o conhecimento necessário para utilizar atuadores lineares, microcontroladores e sensores no seu próximo projeto de automação. Você gostaria de controlar um atuador linear usando um teclado simples ou algo mais avançado, como vários sensores ultrassônicos para detectar movimento próximo? Nós temos o que você precisa! Este artigo mostra como parear o sensor de temperatura correto com um atuador e como esse sensor funciona. Vamos começar!
O que é um sensor digital de temperatura e umidade?
Um sensor digital de temperatura e umidade é um componente básico e de custo ultrabaixo, que pode ser usado para detectar a temperatura e a umidade do ar ao redor. O sensor de temperatura e umidade LC-226 da Progressive Automations utiliza um sensor de umidade capacitivo e um termistor para emitir sinais que um microcontrolador pode ler.
O componente de detecção de umidade é um substrato que retém a umidade com eletrodos aplicados à superfície. Quando o vapor d’água é absorvido pelo substrato a partir do ar ao redor, íons são liberados pelo substrato, o que aumenta a condutividade entre os eletrodos. A mudança de resistência entre os dois eletrodos é proporcional à umidade relativa. Assim, uma umidade relativa mais alta diminui a resistência entre os eletrodos, enquanto reduzir a umidade relativa aumenta a resistência.
O LC-226 pode ser alimentado com uma fonte de 5 VDC e possui as seguintes especificações de temperatura e umidade:
- Faixa de medição de umidade: 20% - 90% (umidade relativa)
- Erro de medição de umidade: +5% (umidade relativa)
- Faixa de medição de temperatura: 0 – 50°C
- Erro de medição de temperatura: +2°C
O que você vai precisar
Vamos ver como você pode conectar um sensor de temperatura a um atuador para qualquer aplicação que escolher. Aqui está a lista do que você vai precisar:
- 1 x Relé de 2 canais
- 1 x Arduino Uno
- 1 x Atuador linear (12VDC com consumo de corrente máximo de 10 A)
- 1 x PS-20-12 Fonte de alimentação 12VDC
- 1 x LC-226 Sensor de temperatura e umidade
- Cabos jumper fêmea para macho
Qualquer atuador linear pode ser usado, mas certifique-se de que a fonte de alimentação seja compatível com a tensão e o consumo de corrente do atuador linear e que consiga atender às exigências de potência quando estiver sob carga.
Fiação
Ligar um atuador linear a um relé é simples. Neste caso, usamos uma placa de relés de 2 canais. A fiação consiste em quatro etapas: atuador para relé, sensor para Arduino, relé para fonte de alimentação e atuador para relé.
Observe que, em uma configuração com um atuador e um sensor remoto de temperatura e umidade em ambiente úmido, o controlador deve estar devidamente protegido ou instalado fora do conjunto. O sensor foi projetado para lidar com umidade, mas o seu controlador Arduino não. Existem carcaças com Grau de proteção IP para o Arduino nessas aplicações. Como alternativa, passe cabos do seu controlador externo até o sensor de umidade localizado no interior, onde a temperatura e a umidade são lidas.
Passo 1: Arduino para Relé
- Arduino (Pin 7) para Relé (IN1)
- Arduino (Pin 8) para Relé (IN2)
- Arduino (5V) para Relé (VCC)
- Arduino (GND) para Relé (GND)
Passo 2: Sensor de temperatura e umidade para Arduino
- Sensor (+) para Arduino (5V)
- Sensor (-) para Arduino (GND)
- Sensor (OUT) para Arduino (Pin 2)
Passo 3: Relé para fonte de alimentação
- Relé (NO2) para Fonte de alimentação (-12VDC/GND)
- Relé (NC2) para Fonte de alimentação (+12VDC)
- Relé (NC1) para Relé (NC2)
- Relé (NO1) para Relé (NO2)
Passo 4: Atuador para Relé
- Atuador (positivo) para Relé (COM1)
- Atuador (negativo) para Relé (COM2)
Programando o Arduino
Para usar o sensor de temperatura com um atuador, baixe a biblioteca DHT no IDE do Arduino. Essa biblioteca permite o uso de comandos curtos para obter leituras de umidade ou temperatura. Depois de baixar a biblioteca DHT, adicione o seguinte código a um novo projeto: Código de atuador linear controlado por temperatura e umidade.
Todo o código antes do loop void setup() configura a definição dos pinos de acordo com a sua fiação e inclui a configuração da biblioteca DHT. Se você decidir usar um modelo diferente de Arduino, faça corresponder os números dos pinos com o código. Além disso, você pode definir os valores de temperatura para quando o atuador deve abrir ou fechar (open_door_temp e close_door_temp). Inicialmente, defina os valores mais próximos da temperatura ambiente para que você possa testar se o código funciona simplesmente usando um secador de cabelo ou outra fonte de calor para atingir a temperatura de ativação.
O loop de código void setup() define a configuração dos relés como saídas e garante que eles estejam desativados quando forem ligados pela primeira vez. O Monitor Serial também é inicializado, pressupondo que você tenha o Arduino conectado via USB a um laptop/desktop para o teste inicial.
O loop principal do código obtém leituras do sensor usando os comandos dht.readHumidity(), dht.readTemperature() e dht.readTemperature(true) e armazena esses valores em uma variável float para uso em algumas conversões. Os valores são convertidos para Celsius e Fahrenheit e impressos no Monitor Serial do Arduino.
Por fim, essas leituras são comparadas com os valores de temperatura limite para determinar se o atuador linear deve abrir ou fechar. Os relés são definidos para nível alto conforme necessário; caso contrário, o atuador permanece parado, e o Arduino continua monitorando as leituras de temperatura e umidade.
Conclusão
Usar um sensor de temperatura com um atuador é uma excelente maneira de aprender a programar um Arduino e tem se mostrado um recurso muito útil. Você também pode encontrar várias outras aplicações além de aquaponia e hidroponia para as quais adicionar esse sensor! Embora tenhamos mostrado como controlar um atuador linear de 12VDC, nada impede que você use um atuador linear industrial de alta potência para aplicações mais exigentes – apenas certifique-se de combinar a fonte de alimentação com o atuador linear.
Se você tiver qualquer dúvida ou comentário sobre este artigo, ou sobre qualquer um de nossos produtos, não hesite em entrar em contato conosco!