Lineárny aktuátor ovládaný snímačom teploty a vlhkosti má mnoho kľúčových využití. Jedným praktickým príkladom je nastavenie akvaponiky či hydropónie, kde je potrebné riadiť vlhkosť – senzor zistí, keď teplota a vlhkosť dosiahnu určitý prah, a pomocou lineárneho aktuátora automaticky otvorí/zatvorí dvierka. Tento projekt je zábavná aktivita pre začínajúcich programátorov alebo hobby nadšencov, ktorí sa chcú naučiť základy kódovania v Arduine na ovládanie lineárneho aktuátora.
Tento článok je súčasťou série Progressive Automations, ktorá sa zameriava na to, aby vám poskytla znalosti potrebné na použitie lineárnych aktuátorov, mikrokontrolérov a senzorov vo vašom ďalšom automatizačnom projekte. Chceli by ste ovládať lineárny aktuátor pomocou jednoduchej klávesnice alebo niečím pokročilejším, napríklad viacerými ultrazvukovými senzormi na detekciu blízkeho pohybu? Máme pre vás riešenie! Tento článok vás prevedie spárovaním správneho teplotného senzora s aktuátorom a vysvetlí, ako tento senzor pracuje. Poďme na to!
Čo je digitálny snímač teploty a vlhkosti?
Digitálny snímač teploty a vlhkosti je základný, mimoriadne lacný senzor, ktorý možno použiť na meranie teploty a vlhkosti v okolnom vzduchu. Teplotný a vlhkostný senzor LC-226 od Progressive Automations používa kapacitný senzor vlhkosti a termistor na výstup signálov, ktoré dokáže mikrokontrolér čítať.
Prvok na snímanie vlhkosti je substrát zadržiavajúci vlhkosť s elektródami na jeho povrchu. Keď substrát absorbuje vodnú paru z okolitého vzduchu, uvoľní ióny, čím sa zvýši vodivosť medzi elektródami. Zmena odporu medzi dvoma elektródami je úmerná relatívnej vlhkosti. Vyššia relatívna vlhkosť teda znižuje odpor medzi elektródami, zatiaľ čo nižšia relatívna vlhkosť odpor zvyšuje.
LC-226 možno napájať zo zdroja 5 VDC a má nasledujúce špecifikácie teploty a vlhkosti:
- Rozsah merania vlhkosti: 20 % – 90 % (relatívna vlhkosť)
- Chyba merania vlhkosti: ±5 % (relatívna vlhkosť)
- Rozsah merania teploty: 0 – 50 °C
- Chyba merania teploty: ±2 °C
Čo budete potrebovať
Prejdime si, ako môžete prepojiť teplotný senzor s aktuátorom pre akúkoľvek zvolenú aplikáciu. Tu je zoznam, čo budete potrebovať:
- 1 × 2-kanálové relé
- 1 × Arduino Uno
- 1 × lineárny aktuátor (12 VDC s max. odberom prúdu 10 A)
- 1 × PS-20-12 napájací zdroj 12 VDC
- 1 × LC-226 senzor teploty a vlhkosti
- Prepojovacie vodiče female–male
Použiť možno akýkoľvek lineárny aktuátor, no uistite sa, že napájací zdroj zodpovedá napätiu a odberu prúdu aktuátora a zvládne energetické nároky pri zaťažení.
Zapojenie
Zapojenie lineárneho aktuátora na relé je jednoduché. V tomto prípade používame 2-kanálovú reléovú dosku. Zapojenie pozostáva zo štyroch krokov: aktuátor na relé, senzor na Arduino, relé na napájací zdroj a aktuátor na relé.
Majte na pamäti, že pri vzdialenom senzore teploty a vlhkosti a aktuátore umiestnenom vo vlhkom prostredí musí byť riadiaca jednotka primerane chránená alebo inštalovaná mimo tohto prostredia. Senzor je navrhnutý tak, aby zvládal vlhkosť, ale váš Arduino kontrolér nie. Pre tieto aplikácie sú pre Arduino dostupné kryty s krytím IP. Prípadne veďte káble z externej riadiacej jednotky k senzoru vlhkosti umiestnenému vo vnútri, kde sa teplota a vlhkosť snímajú.
Krok 1: Arduino na relé
- Arduino (Pin 7) na Relé (IN1)
- Arduino (Pin 8) na Relé (IN2)
- Arduino (5V) na Relé (VCC)
- Arduino (GND) na Relé (GND)
Krok 2: Senzor teploty a vlhkosti na Arduino
- Senzor (+) na Arduino (5V)
- Senzor (-) na Arduino (GND)
- Senzor (OUT) na Arduino (Pin 2)
Krok 3: Relé na napájací zdroj
- Relé (NO2) na napájací zdroj (-12VDC/GND)
- Relé (NC2) na napájací zdroj (+12VDC)
- Relé (NC1) na Relé (NC2)
- Relé (NO1) na Relé (NO2)
Krok 4: Aktuátor na relé
- Aktuátor (kladný) na Relé (COM1)
- Aktuátor (záporný) na Relé (COM2)
Programovanie Arduina
Na použitie teplotného senzora s aktuátorom si v Arduino IDE stiahnite knižnicu DHT. Táto knižnica umožní používať krátke príkazy na získanie hodnoty vlhkosti alebo teploty. Po stiahnutí knižnice DHT pridajte do nového projektu nasledujúci kód: kód pre lineárny aktuátor riadený teplotou a vlhkosťou.
Celý kód pred slučkou void setup() nastavuje konfiguráciu pinov podľa vášho zapojenia a zahŕňa inicializáciu knižnice DHT. Ak sa rozhodnete použiť iný model Arduina, zlaďte čísla pinov s kódom. Okrem toho môžete nastaviť teplotné hodnoty, pri ktorých sa má aktuátor otvoriť alebo zatvoriť (open_door_temp a close_door_temp). Spočiatku nastavte hodnoty bližšie k izbovej teplote, aby ste mohli otestovať funkčnosť kódu jednoducho použitím fénu alebo iného zdroja tepla na dosiahnutie aktivačnej teploty.
Slučka vo void setup() nastaví relé ako výstupy a zabezpečí, aby boli po prvom zapnutí deaktivované. Taktiež sa inicializuje sériový monitor, predpokladá sa pripojenie Arduina cez USB k notebooku/PC na úvodné testovanie.
Hlavná slučka kódu číta hodnoty zo senzora pomocou príkazov dht.readHumidity(), dht.readTemperature() a dht.readTemperature(true) a ukladá ich do premennej typu float na ďalšie prepočty. Hodnoty sa konvertujú na stupne Celzia a Fahrenheita a vypisujú sa do Sériového monitora Arduina.
Napokon sa tieto namerané hodnoty porovnajú s prahovými teplotami, aby sa určilo, či sa má lineárny aktuátor otvoriť alebo zatvoriť. Relé sa podľa toho nastavia na vysokú úroveň, inak aktuátor zostane stáť a Arduino bude naďalej sledovať hodnoty teploty a vlhkosti.
Záver
Použitie teplotného senzora s aktuátorom je skvelý spôsob, ako sa naučiť programovať Arduino, a zároveň ide o veľmi užitočné rozšírenie aplikácie. Okrem akvaponiky a hydropónie môžete nájsť aj mnoho ďalších využití, kam tento senzor pridať! Hoci sme ukázali, ako ovládať 12 VDC lineárny aktuátor, nič vám nebráni použiť priemyselný, vysokovýkonný lineárny aktuátor pre náročnejšie aplikácie – len sa uistite, že zvolíte vhodný napájací zdroj k danému aktuátoru.
Ak máte akékoľvek otázky alebo pripomienky k tomuto článku či k niektorému z našich produktov, neváhajte nás kontaktovať!