Monitoraggio dell'umidità e della temperatura della casa: 11 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Ciao ragazzi ! Per iniziare nel migliore dei modi, un piccolo racconto sul progetto. Mi sono recentemente laureato e mi sono trasferito in Austria per la mia prima posizione come ingegnere. Il paese è bellissimo ma molto freddo e umido nella stagione invernale. Ho iniziato subito a notare un po' di condensa sulle finestre ogni mattina quando mi sono svegliato e un po' di muffa che strisciava sui muri del bellissimo appartamento che sto affittando. È stato il mio primo incontro con un livello di umidità così alto in assoluto, venendo dal sud della Francia, non abbiamo davvero questo problema lì. Quindi stavo cercando soluzioni su Internet e ho deciso di raccogliere alcuni pezzi e costruire il mio sistema di monitoraggio, al fine di controllare il livello di umidità di ogni stanza del mio appartamento e la temperatura ambiente. Il seguente progetto ha avuto alcune linee guida principali:

1. Deve essere economico.
2. Deve essere abbastanza preciso.
3. Volevo qualcosa di piccolo, facile da trasportare e alimentato a batteria.
4. Amo le piante e ho deciso che sarebbe stato in grado di controllare l'umidità del suolo per sapere se avevo bisogno o meno di annaffiare le mie piante. (Fuori contesto ma mi piaceva l'idea!:D)

Questo è un progetto abbastanza facile, tuttavia questo è il più utile che abbia mai realizzato. Sono in grado di controllare l'umidità in ogni stanza e vedere se devo reagire per fermare la muffa. Quindi iniziamo.

Passaggio 1: raccogliere i componenti

Il nostro progetto è abbastanza semplice. Useremo un Arduino (nano nel mio caso) come cervello, in quanto è molto semplice nella programmazione, economico e sostituibile se necessario.

Un DHT-22 come sensore di temperatura e umidità, c'è una versione inferiore chiamata DHT-11, che è abbastanza una schifezza a mio avviso parlando di precisione e per 3 euro in più puoi ottenere il DHT-22 che è molto più preciso, accurato e può funzionare a una più ampia varietà di temperature. Un display OLED per visualizzare i dati e avere un'interfaccia visiva tra i sensori e l'essere umano che sono. Ho scoperto che 64 per 128 è perfetto in quanto è piccolo, potrei inserire abbastanza dati su di esso e molto facile da interfacciare.

Un sensore di umidità del suolo YL-69, per controllare ogni volta che ho bisogno di annaffiare le mie adorabili piante. E questo è praticamente tutto ciò di cui hai bisogno per il progetto. Facoltativamente volevo che il progetto fosse alimentato usando Lipos che avevo in giro. -Puoi anche farlo funzionare con una normale batteria da 9V molto facilmente. Volevo essere in grado di monitorare la tensione delle batterie Lipo usando alcuni ingressi analogici sull'arduino. Darò maggiori informazioni nelle pagine seguenti.

Inoltre avrai bisogno di quanto segue:

1. Un pezzo di breadboard.
2. Interruttore ON/OFF *1
3. Un connettore per batteria da 9V
4. Batteria da 9V

E se vuoi implementare la lipos e il monitoraggio:

1. Resistori da 10K *3
2. Resistori 330R *1
3. LED *1
4. Interruttore a cursore *1
5. Porta Lipo (oppure ti mostrerò una versione stampata in 3D che uso attualmente)
6. 2 lipocellule.

Passaggio 2: lo schema completo

In allegato troverete lo schema completo. Per favore, non che ovviamente scegli la parte della batteria da 9 V del circuito o la parte della batteria LIPO collegata a VBAT. Ho separato entrambi i circuiti con quadrati rossi e ho messo il titolo rosso per evidenziarli.

Non preoccuparti, ogni connessione verrà spiegata correttamente nei passaggi seguenti.

Passaggio 3: ottenere la giusta configurazione

Assicurati di aver installato Arduino IDE. E scarica le librerie in arrivo con questo passaggio. Metterò anche il codice completo, se non vuoi preoccuparti di eseguire il test di ciascun componente nei passaggi seguenti.

Passaggio 4: collegamento del DHT-22

Il primo passo del progetto è collegare il DHT-22 all'arduino. La connessione è abbastanza semplice: DHT-22 ------ Arduino

VCC ------ +5V

DATI ------D5

GND ------ GND

Per testare la connessione DHT-22 al tuo Arduino implementeremo il codice incorporato in questo passaggio.

Passaggio 5: collegamento del display OLED

Il prossimo passo è collegare il display OLED. Questo tipo di display si connette utilizzando il protocollo I2C. Il nostro primo lavoro è trovare i pin I2C corretti per il tuo arduino, se stai usando Arduino nano, i pin I2C sono A4 (SDA) e A5 (SCL). Se stai usando un altro arduino come UNO o MEGA, cerca sul sito ufficiale di arduino o sul foglio dati per i pin I2C.

La connessione è la seguente: OLED ------ Arduino

GND ------ GND

VCC ------ 3V3

SCL ------ A5

SDA ------ A4

Per testare l'OLED visualizzeremo i dati DHT sul display OLED direttamente caricando il codice incorporato in questo passaggio.

Dovresti vedere la temperatura e l'umidità visualizzate sul display OLED con una frequenza di campionamento molto veloce poiché non abbiamo ancora inserito alcun ritardo.

Passaggio 6: monitoraggio dell'umidità del suolo

Poiché volevo monitorare l'umidità del suolo delle mie piante, dobbiamo collegare l'YL-69.

Questo sensore è molto interessante per me e si comporta come quando il terreno è:

Bagnato: la tensione di uscita diminuisce.

Dry: la tensione di uscita aumenta.

Il collegamento è il seguente:

YL69 ------ Arduino

VCC ------ RE7

GND ------ GND

D0 ------ NON CONNETTERE

LA0 ------ LA7

Come puoi vedere colleghiamo il pin VCC del modulo a un pin digitale dell'Arduino. L'idea alla base è quella di alimentare il modulo proprio quando vogliamo eseguire la misurazione e non continuamente. Ciò è dovuto al fatto che il sensore funziona misurando la corrente che va da un piede all'altro della sonda. A causa di questa elettrolisi si verifica e può distruggere la sonda abbastanza velocemente in terreni ad alta umidità.

Ora aggiungeremo il sensore di umidità al nostro codice e visualizzeremo i dati di umidità con i dati DHT sull'OLED. Carica il codice incorporato in questo passaggio.

Passaggio 7: monitoraggio VBAT (batteria 9V)

Volevo sapere quanto fosse scarica la batteria per non avere alcuna sorpresa un giorno e si esaurisse senza poterlo prevedere. Il modo per monitorare la tensione di ingresso è utilizzare alcuni pin analogici dell'arduino per sapere quanta tensione viene ricevuta. I pin di ingresso dell'Arduino possono prendere 5V massimo ma la batteria utilizzata genera 9V. Se colleghiamo direttamente questa tensione più alta distruggeremmo alcuni componenti hardware, dobbiamo usare un partitore di tensione per portare i 9V al di sotto della soglia dei 5V.

Ho usato due resistori da 10k per fare il partitore di tensione e dividendo per un fattore 2 i 9V e portarli a 4.5V max.

Per visualizzare il fatto che la batteria si sta scaricando, utilizzare un normale LED con una resistenza di limitazione della corrente da 330 ohm.

Useremo il pin analogico A0 per monitorare VBAT.

Segui lo schema per sapere come collegare i componenti:

Lo aggiungeremo ora al nostro codice incorporato in questo passaggio.

Passaggio 8: monitoraggio VBAT (configurazione 2 Lipos)

Volevo sapere quanto fosse scarica la batteria per non avere alcuna sorpresa un giorno e si esaurisse senza poterlo prevedere.

Il modo per monitorare la tensione di ingresso è utilizzare alcuni pin analogici dell'arduino per sapere quanta tensione viene ricevuta. I pin di ingresso dell'Arduino possono prendere 5V massimo ma i Lipos generano al massimo 4.2*2 =8.4V.

La differenza con il passaggio precedente è che in caso di utilizzo di 2 lipo in serie per creare una tensione > 5V per alimentare la scheda Arduino, dobbiamo monitorare ogni lipo Cell poiché potrebbero scaricarsi a una velocità diversa. Tieni presente che non vuoi scaricare eccessivamente una batteria lipo, è molto pericoloso.

Per il primo Lipo non c'è problema perché la tensione nominale di 4.2V è al di sotto della soglia di 5V che può sopportare i pin di ingresso dell'arduino. tuttavia quando metti 2 batterie in serie la loro tensione si somma: Vtot = V1 + V2 = 4.2 + 4.2 = 8.4 massimo.

Se colleghiamo direttamente questa tensione più alta al pin analogico, distruggeremmo alcuni componenti hardware, dobbiamo usare un partitore di tensione per portare gli 8,4V al di sotto della soglia dei 5V. Ho usato due resistori da 10k per fare il partitore di tensione e dividendo per un fattore 2 gli 8,4V e portarli a 4,2V max.

Useremo il pin analogico A0 per monitorare VBAT. Segui lo schema per sapere come collegare i componenti:

Per visualizzare il fatto che la batteria si sta scaricando, utilizzare un normale LED con una resistenza di limitazione della corrente da 330 ohm.

Lo aggiungeremo ora al nostro codice incorporato in questo passaggio.

Passaggio 9: il recinto

Ho la possibilità di possedere una stampante 3D, quindi ho deciso di stampare una custodia utilizzando il PLA standard.

Troverai i file allegati, ho progettato l'involucro utilizzando Autodesk Inventor e Fusion360.

Puoi anche creare il tuo design o semplicemente mantenere la breadboard così com'è, la scatola stessa non aggiunge nulla alle funzionalità. Sfortunatamente il mio hotend della stampante 3D è appena morto, quindi non ho ancora potuto stampare la custodia, aggiornerò il mio post ogni volta che ricevi le parti scattate su Amazon. Modifica: ora è stampato e puoi vederlo nelle immagini.

Passaggio 10: prospettive di miglioramento

Per ora il progetto si adatta perfettamente alle mie esigenze. Tuttavia possiamo pensare ad alcuni punti che potremmo migliorare:

1. Riducendo il consumo della batteria, potremmo migliorare il consumo di corrente sia cambiando l'hardware che migliorando il software.
2. Aggiungi il bluetooth per connetterti a un'APP o per archiviare dati e fare ulteriori analisi nel tempo.
3. Aggiungi il circuito di ricarica LIPO per ricaricarlo direttamente collegandolo alla parete.

Se pensi a qualcosa, non esitare a scriverlo nella sezione commenti.

Passaggio 11: grazie

Grazie per aver letto questo tutorial, non esitare a interagire con me e altri nella sezione commenti. Spero che il progetto vi sia piaciuto e ci vediamo la prossima volta per un altro progetto!