Linearni aktuator, ki ga krmili senzor temperature in vlažnosti, ima številne ključne uporabe. Ena praktičnih je na primer nastavitev akvaponike in hidroponike, kjer je treba nadzorovati vlažnost – senzor zazna, kdaj temperatura in vlažnost dosežeta določen prag, in z linearnim aktuatorjem samodejno odpre/zapre vrata. Ta projekt je zabavna aktivnost za začetnike programerje ali hobiste, ki bi se radi naučili osnov programiranja Arduina za krmiljenje linearnega aktuatorja.
Ta članek je del serije Progressive Automations, ki se osredotoča na to, da vas opremi z znanjem, potrebnim za uporabo linearnih aktuatorjev, mikrokrmilnikov in senzorjev v vašem naslednjem projektu avtomatizacije. Bi radi nadzorovali linearni aktuator s preprosto tipkovnico ali z nečim naprednejšim, kot so več ultrazvočnih senzorjev za zaznavanje bližnjega gibanja? Mi imamo rešitev! Ta članek vas popelje skozi povezavo ustreznega temperaturnega senzorja z aktuatorjem ter razloži, kako ta senzor deluje. Začnimo!
Kaj je digitalni senzor temperature in vlažnosti?
Digitalni senzor temperature in vlažnosti je osnovni, zelo ugoden senzor, ki se uporablja za zaznavanje temperature in vlažnosti v okoliškem zraku. Senzor temperature in vlažnosti LC-226 podjetja Progressive Automations uporablja kapacitivni senzor vlažnosti in termistor za izhod signalov, ki jih lahko bere mikrokrmilnik.
Komponenta za zaznavanje vlažnosti je substrat, ki zadržuje vlago, z na površino nanesenimi elektrodami. Ko substrat iz okoliškega zraka absorbira vodno paro, se iz substrata sproščajo ioni, kar poveča prevodnost med elektrodama. Sprememba upornosti med obema elektrodama je sorazmerna relativni vlažnosti. Višja relativna vlažnost torej zmanjšuje upornost med elektrodama, nižja relativna vlažnost pa upornost povečuje.
LC-226 lahko napajate z virom 5 VDC in ima naslednje specifikacije temperature in vlažnosti:
- Merilno območje vlažnosti: 20% - 90% (relativna vlažnost)
- Merilna napaka vlažnosti: +5% (relativna vlažnost)
- Merilno območje temperature: 0 – 50°C
- Merilna napaka temperature: +2°C
Kaj boste potrebovali
Pojdimo skozi to, kako lahko povežete temperaturni senzor z aktuatorjem za katero koli izbrano uporabo. Tukaj je seznam potrebnih komponent:
- 1 x 2-kanalni rele
- 1 x Arduino Uno
- 1 x linearni aktuator (12 VDC z največjim tokovnim odjemom 10 A)
- 1 x PS-20-12 napajalnik 12 VDC
- 1 x LC-226 senzor temperature in vlažnosti
- Povezovalni kabli (ženski–moški)
Uporabite lahko kateri koli linearni aktuator, vendar poskrbite, da je napajalnik ustrezno dimenzioniran za napetost in tokovni odjem linearnega aktuatorja ter da lahko pri obremenitvi zagotovi zahtevano moč.
Ožičenje
Ožičenje linearnega aktuatorja na rele je preprosto. V tem primeru smo uporabili 2-kanalno relejsko ploščo. Ožičenje obsega štiri korake: aktuator na rele, senzor na Arduino, rele na napajalnik in aktuator na rele.
Upoštevajte, da mora biti krmilnik za oddaljeni senzor temperature in vlažnosti z aktuatorjem, nameščenim v vlažnem okolju, ustrezno zaščiten ali nameščen zunaj postavitve. Senzor je zasnovan za delovanje v vlažnem okolju, Arduino krmilnik pa ne. Za te aplikacije so za Arduino na voljo ohišja z razredom zaščite IP. Alternativno lahko speljete kable iz zunanjega krmilnika do senzorja vlažnosti, nameščenega v notranjosti, kjer se odčitavata temperatura in vlažnost.
Korak 1: Arduino na rele
- Arduino (Pin 7) na rele (IN1)
- Arduino (Pin 8) na rele (IN2)
- Arduino (5V) na rele (VCC)
- Arduino (GND) na rele (GND)
Korak 2: Senzor temperature in vlažnosti na Arduino
- Senzor (+) na Arduino (5V)
- Senzor (-) na Arduino (GND)
- Senzor (OUT) na Arduino (Pin 2)
Korak 3: Rele na napajalnik
- Rele (NO2) na napajalnik (-12VDC/GND)
- Rele (NC2) na napajalnik (+12VDC)
- Rele (NC1) na rele (NC2)
- Rele (NO1) na rele (NO2)
Korak 4: Aktuator na rele
- Aktuator (pozitivni) na rele (COM1)
- Aktuator (negativni) na rele (COM2)
Programiranje Arduina
Za uporabo temperaturnega senzorja z aktuatorjem v Arduino IDE prenesite knjižnico DHT. Ta knjižnica omogoča uporabo kratkih ukazov za pridobitev odčitkov vlažnosti ali temperature. Ko je knjižnica DHT prenesena, dodajte naslednjo kodo v nov projekt: Koda za linearni aktuator, krmiljen s temperaturo in vlažnostjo.
Vsa koda pred zanko void setup() nastavi konfiguracijo pinov glede na vaše ožičenje in vključuje nastavitev knjižnice DHT. Če se odločite uporabiti drug model Arduina, uskladite številke pinov s kodo. Poleg tega lahko nastavite temperaturne vrednosti, pri katerih naj se aktuator odpre ali zapre (open_door_temp in close_door_temp). Sprva nastavite vrednosti bližje sobni temperaturi, da lahko preprosto preizkusite delovanje kode z uporabo sušilnika za lase ali drugega vira toplote do aktivacijske temperature.
Zanka kode void setup() nastavi releje kot izhode in zagotovi, da so ob prvem vklopu deaktivirani. Inicializira se tudi serijski monitor, ob predpostavki, da imate Arduino prek USB povezan z prenosnikom/namiznim računalnikom za začetno testiranje.
Glavna koda bere vrednosti s senzorja z ukazi dht.readHumidity(), dht.readTemperature() in dht.readTemperature(true) ter jih shranjuje v spremenljivko tipa float za nekatere pretvorbe. Vrednosti se pretvorijo v Celzije in Fahrenheite ter izpišejo v Serijski monitor Arduina.
Na koncu se te meritve primerjajo s pragovnimi temperaturnimi vrednostmi, da se določi, ali naj se linearni aktuator odpre ali zapre. Releji se temu ustrezno nastavijo na visoko; sicer aktuator ostane mirovan, Arduino pa še naprej spremlja odčitke temperature in vlažnosti.
Zaključek
Uporaba temperaturnega senzorja z aktuatorjem je odličen način za učenje programiranja Arduina in se je izkazala kot zelo koristen dodatek. Poleg akvaponike in hidroponike boste morda našli še številne druge aplikacije, kamor lahko dodate ta senzor! Čeprav smo pokazali, kako krmiliti 12VDC linearni aktuator, vas nič ne ovira, da za zahtevnejše aplikacije uporabite industrijski, visoko zmogljiv linearni aktuator – samo poskrbite, da bo napajalnik ustrezal linearnemu aktuatorju.
Če imate kakršna koli vprašanja ali pripombe glede tega članka ali katerega od naših izdelkov, ne odlašajte s kontaktom z nami!