- Materiale richiesto
- Schema elettrico
- Relè:
- Calcolo della temperatura utilizzando il termistore:
- Codice Arduino
- Funzionamento del sistema di automazione domestica a temperatura controllata:
Supponiamo che tu sia seduto in una stanza e abbia freddo e desideri che la tua stufa si accenda automaticamente e poi si spenga dopo un po 'di tempo quando la temperatura ambiente aumenta, quindi questo progetto ti aiuta a controllare automaticamente i tuoi elettrodomestici in base alla temperatura. Qui stiamo controllando gli elettrodomestici AC domestici con Arduino in base alla temperatura. Qui abbiamo usato il termistore per leggere la temperatura. Abbiamo già interfacciato Thermistor con Arduino e visualizzato la temperatura sul display LCD.
In questo tutorial, collegheremo un apparecchio CA con relè e realizzeremo un sistema di automazione domestica a temperatura controllata utilizzando Arduino. Mostra anche la temperatura e lo stato dell'apparecchio sul display LCD 16 * 2 collegato al circuito.
Materiale richiesto
- Arduino UNO
- Relè (5v)
- Display LCD 16 * 2
- Lampadina (CFL)
- Termistore NTC 10k
- Cavi di collegamento
- Resistori (1k e 10k ohm)
- Potenziometro (10k)
Schema elettrico
Questo sistema di automazione domestica basato sulla temperatura è costituito da vari componenti come scheda Arduino, display LCD, relè e termistore. Il funzionamento dipende principalmente dal relè e dal termistore poiché la temperatura aumenta il relè si accende e se la temperatura scende al di sotto del valore preimpostato, il relè si spegne. Anche l'elettrodomestico collegato al relè si accenderà e spegnerà di conseguenza. Qui abbiamo usato una lampadina CFL come apparecchio AC. L'intero processo di attivazione e l'impostazione del valore della temperatura vengono eseguiti dalla scheda Arduino programmata. Fornisce inoltre dettagli sul cambiamento di temperatura ogni mezzo secondo e sullo stato dell'apparecchio sullo schermo LCD.
Relè:
Il relè è un interruttore elettromagnetico, controllato da una piccola corrente e utilizzato per accendere e spegnere una corrente relativamente molto più grande. Significa che applicando una piccola corrente possiamo accendere il relè che consente il flusso di una corrente molto più grande. Un relè è un buon esempio di controllo dei dispositivi CA (corrente alternata), utilizzando una corrente CC molto più piccola. Il relè comunemente usato è il relè Single Pole Double Throw (SPDT), ha cinque terminali come di seguito:
Quando non c'è tensione applicata alla bobina, COM (comune) è collegato a NC (contatto normalmente chiuso). Quando c'è una certa tensione applicata alla bobina, il campo elettromagnetico prodotto, che attrae l'armatura (leva collegata alla molla), e COM e NO (contatto normalmente aperto) vengono collegati, che consentono il passaggio di una corrente maggiore. I relè sono disponibili in molte classificazioni, qui abbiamo utilizzato un relè di tensione operativa 5V, che consente il flusso di corrente 7A-250VAC.
Il relè è configurato utilizzando un piccolo circuito driver che consiste in un transistor, diodo e un resistore. Il transistor viene utilizzato per amplificare la corrente in modo che la corrente completa (dalla sorgente CC - batteria da 9 V) possa fluire attraverso una bobina per alimentarla completamente. Il resistore viene utilizzato per fornire la polarizzazione al transistor. E il diodo viene utilizzato per impedire il flusso di corrente inverso, quando il transistor è spento. Ogni bobina dell'induttore produce EMF uguale e opposto quando viene spenta improvvisamente, ciò può causare danni permanenti ai componenti, quindi il diodo deve essere utilizzato per prevenire la corrente inversa. Un modulo relè è facilmente disponibile sul mercato con tutto il suo circuito driver sulla scheda oppure è possibile crearlo utilizzando i componenti di cui sopra. Qui abbiamo utilizzato il modulo relè 5V
Calcolo della temperatura utilizzando il termistore:
Sappiamo dal circuito del divisore di tensione che:
V out = (V in * Rt) / (R + Rt)
Quindi il valore di Rt sarà:
Rt = R (Vin / Vout) - 1
Qui Rt sarà la resistenza del termistore (Rt) e R sarà la resistenza da 10k ohm.
Questa equazione viene utilizzata per il calcolo della resistenza del termistore dal valore misurato della tensione di uscita Vo. Possiamo ottenere il valore della tensione Vout dal valore ADC sul pin A0 di Arduino come mostrato nel codice Arduino riportato di seguito.
Calcolo della temperatura dalla resistenza del termistore
Matematicamente la resistenza del termistore può essere calcolata solo con l'aiuto dell'equazione di Stein-Hart.
T = 1 / (A + B * ln (Rt) + C * ln (Rt) 3)
Dove, A, B e C sono le costanti, Rt è la resistenza del termistore e ln rappresenta log.
Il valore della costante per il termistore utilizzato nel progetto è A = 1.009249522 × 10 −3, B = 2.378405444 × 10 −4, C = 2.019202697 × 10 −7. Questi valori costanti possono essere ottenuti dal calcolatore qui inserendo i tre valori di resistenza del termistore a tre diverse temperature. È possibile ottenere questi valori costanti direttamente dal foglio dati del termistore oppure è possibile ottenere tre valori di resistenza a temperature diverse e ottenere i valori delle costanti utilizzando il calcolatore fornito.
Quindi, per calcolare la temperatura abbiamo bisogno solo del valore della resistenza del termistore. Dopo aver ottenuto il valore di Rt dal calcolo sopra riportato, inserire i valori nell'equazione di Stein-hart e otterremo il valore della temperatura nell'unità Kelvin. Poiché c'è una piccola variazione nella tensione di uscita, la temperatura può variare.
Codice Arduino
Il codice Arduino completo per questo elettrodomestico a temperatura controllata è fornito alla fine di questo articolo. Qui abbiamo spiegato alcune parti di esso.
Per eseguire operazioni matematiche utilizziamo il file di intestazione "#include
#includere
Per impostare il relè (come uscita) e il display LCD al momento dell'avvio dobbiamo scrivere il codice nella parte di configurazione del vuoto
Void setup () {lcd.begin (16,2); lcd.clear (); pinMode (RELAY, OUTPUT); }
Per il calcolo della temperatura mediante l'equazione di Stein-Hart utilizzando la resistenza elettrica del termistore eseguiamo una semplice equazione matematica in codice come spiegato nel calcolo sopra:
float a = 1.009249522e-03, b = 2.378405444e-04, c = 2.019202697e-07; float T, logRt, Tf, Tc; termistore a virgola mobile (int Vo) {logRt = log (10000.0 * ((1024.0 / Vo-1))); T = (1.0 / (a + b * logRt + c * logRt * logRt * logRt)); // Otteniamo il valore della temperatura in Kelvin da questa equazione di Stein-Hart Tc = T - 273,15; // Converti Kelvin in Celsius Tf = (Tc * 1.8) + 32.0; // Converte Kelvin in Fahrenheit return T; }
Nel codice sottostante il termistore di funzione sta leggendo il valore dal pin analogico di Arduino e stampa il valore della temperatura eseguendo l'operazione matematica
lcd.print ((Thermistor (analogRead (0))));
E quel valore viene preso dalla funzione Termistore e quindi il calcolo inizia a stampare
termistore a galleggiante (int Vo)
Dobbiamo scrivere il codice per la condizione di accensione e spegnimento della luce in base alla temperatura poiché impostiamo il valore della temperatura come se la temperatura aumentasse di oltre 28 gradi Celsius le luci si accenderanno se meno le luci rimangono spente. Quindi ogni volta che la temperatura supera i 28 gradi, dobbiamo rendere alto il pin RELAY (PIN 8) per accendere il modulo relè. E quando la temperatura scende sotto i 28 gradi, dobbiamo abbassare il pin RELAY per spegnere il modulo relè.
if (Tc> 28) digitalWrite (RELAY, HIGH), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Light status: ON"), delay (500); altrimenti if (Tc <28) digitalWrite (RELAY, LOW), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Light status: OFF"), delay (500);
Funzionamento del sistema di automazione domestica a temperatura controllata:
Per fornire l'alimentazione ad Arduino puoi alimentarlo tramite USB al tuo laptop o collegare l'adattatore 12v. Un LCD è interfacciato con Arduino per visualizzare i valori di temperatura, il termistore e il relè sono collegati come da schema elettrico. Il pin analogico (A0) viene utilizzato per controllare la tensione del pin del termistore in ogni momento e dopo il calcolo utilizzando l'equazione di Stein-Hart tramite il codice Arduino siamo in grado di ottenere la temperatura e visualizzarla su LCD in gradi Celsius e Fahrenheit.
Quando la temperatura aumenta di oltre 28 gradi Celsius, Arduino attiva il modulo relè rendendo il pin 8 ALTO (dove è collegato il modulo relè) quando la temperatura scende al di sotto dei 28 gradi, Arduino spegne il modulo relè rendendo il pin BASSO. La lampadina CFL si accenderà e spegnerà anche in base al modulo relè.
Questo sistema può essere molto utile nel progetto di ventilatore a temperatura controllata e regolatore di temperatura CA automatico.
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