با آردوینو کنترل کننده دمای خود را بسازید

با یک کنترل کننده دمای آردوینو، نان عالی را بالا بیاورید، آبجوی زیبا دم کنید و جوجه های شادی را پشت سر بگذارید.

با یک کنترل کننده دمای آردوینو، نان عالی را بالا بیاورید، آبجوی زیبا دم کنید و جوجه های شادی را پشت سر بگذارید. این به ویژه در صورتی مفید است که در آب و هوای کمتر قابل اعتماد زندگی می کنید که در آن دستورالعمل ها برای نگه داشتن چیزی در دمای تنظیم شده چندان مفید نیستند. اگر به دنبال یک راه حل گران قیمت برای کنترل دما هستید، آردوینو راه حلی است.

در این مقاله به شما نشان خواهیم داد که چگونه کنترل کننده دمای آردوینو خود را بسازید.

کنترل کننده دما آردوینو

همه افراد تهویه مطبوع ندارند و بالا بردن ترموستات برای کل خانه برای درست کردن یک قرص نان عملی نیست. حتی زمانی که جوجه ها در داخل نگهداری می شوند، اگر دما در شب کاهش یابد، می توانند بمیرند. و در وهله اول جوجه کشی آنها به محدوده دمایی حتی سخت تری نیاز دارد. اگر در حال تهیه نان یا پرورش جوجه هستید، با ساختن کنترلر دما با آردوینو و قطعات خانگی از خرید تجهیزات گران قیمت خودداری کنید.

همین امر در مورد خنک نگه داشتن اقلام نیز صادق است. انرژی دادن به یک یخچال کامل فقط برای تهیه ماست می تواند بیهوده باشد – اما با یک کنترل کننده دما، اصل یکسان است. به جای فعال کردن یک المنت گرمایشی، دوشاخه یک یخچال کوچک یا دیگر المنت خنک کننده مانند کولر ترموالکتریک Peltier از Spark Fun را فعال می کنید، اما البته منطق معکوس خواهد بود.

آنچه شما نیاز دارید

این یک پروژه آردوینو است که به دانش الکترونیک نیاز دارد. اگر تا به حال با آردوینو کار نکرده اید، می توانید مقاله ما را بررسی کنید که توضیح می دهد آردوینو چیست و چه کاری می توانید با آن انجام دهید؟ در غیر این صورت، بیایید با آنچه نیاز دارید شروع کنیم:

• یک آردوینو
• یک سنسور دما (مانند TMP36 در کیت مبتدیان SparkFun)
• سوئیچ پلاگین رله یا RC
• پایانه های پیچ
• جعبه ای برای به دام انداختن گرما
• یک عنصر گرمایش یا لامپ/لوازم رشته ای (یا هر دو)

مورد آخر عمدا مبهم گذاشته شده است. اگر یک لامپ رشته‌ای (از نوع گرم‌شدن، نه یک لامپ کم مصرف) یا یک لامپ داغ برای آسیب‌های ورزشی دارید، احتمالاً راه‌اندازی این لامپ ساده‌ترین راه خواهد بود.

در این آموزش از باند گرمایشی استفاده شده است. این اساساً یک نوار لاستیکی است که با عبور جریان الکتریسیته گرم می شود و برای مراحل تخمیر اولیه در شراب سازی یا آبجو از آن بر روی کربوه ها و کیگ ها استفاده می شود. از نظر فنی، این می تواند خطر آتش سوزی در زمانی که اطراف چیزی زخمی نشده باشد، بنابراین توصیه می کنیم از آن استفاده نکنید مگر اینکه با این ماده آشنا باشید. برای همین منظور می توانید پدهای گرمایشی نیز خریداری کنید.

به دلایل ایمنی، دوشاخه های RC برای تعویض دستگاه های AC استفاده می شوند.

سنجش دما

بیایید با سیم کشی و آزمایش سنسور دما شروع کنیم. می توانید اطلاعات دقیقی در مورد این سنسور در Adafruit پیدا کنید.

با سمت صاف به سمت شما و پاها رو به پایین، سنسور دمای TMP36 به ترتیب: +، سیگنال و GND سیم‌کشی می‌شود. + به خروجی 3.3 ولت آردوینو می رود. همچنین به خط دیگری نیاز دارید که از +3.3 ولت به پایه AREF برود. این به آردوینو می گوید که به جای 5 ولت از 3.3 ولت برای مرجع ورودی آنالوگ استفاده کند. پین سیگنال سنسور را به A1 وصل کنید. در تلاش های قبلی، TMP36 به طور مستقیم در خط 5 ولت استفاده شد. کار می کند، اما متأسفانه، هنگام جفت شدن با یک رله، هر زمان که رله فعال می شد، توان افت می کرد، و در نتیجه خوانش هایی که به شدت نوسان می کردند.

برای این پروژه ما از یک کابل شبکه قدیمی به عنوان کابل سیگنال استفاده کردیم، داشتن آن در اطراف بسیار مفید است زیرا هشت سیم داخل آن وجود دارد. با این حال، کابل کاملاً نازک است، بنابراین مطمئن شوید که انتهای دیگر آن را با لحیم کاری محکم کنید، جایی که به یک بلوک ترمینال پیچ می شود.

اگر از سنسور TMP36 استفاده می کنید، فرمول موجود در کد صحیح است. اگر مدل شما متفاوت است، باید بتوانید یک نمونه کد برای سنسورهای دیگر پیدا کنید. این کد نمونه از Adafruit است، آن را بارگذاری کنید و کنسول سریال را باز کنید تا خروجی را بررسی کنید.

در صورت امکان، برای بررسی صحت، می توانید قرائت های خود را با دماسنج مقایسه کنید. خواندن درست نیست؟

• بررسی کنید که ولتاژ ارائه شده در واقع 3.3 ولت است
• آیا AREF به 3.3 ولت هم متصل است؟

اضافه کردن در Switch Logic

برای کنترل المنت گرمایشی، ما از چند سوکت RC استفاده کرده ایم و کنترلر را جدا کرده ایم. فقط زمین و پایه کنترل باید وصل شوند. کد تغییر یافته است تا شامل کتابخانه های مربوطه باشد که می توانید از GitHub دانلود کنید.

در این مرحله، می‌توانید تمام ارجاعات فارنهایت را حذف کنید و فقط در صورت تمایل به کار با درجه سانتیگراد ادامه دهید. در مرحله بعد، دمای مورد نظری را که می خواهید حفظ کنید، تعریف کنید و یک ساختار کنترلی ساده مانند زیر اضافه کنید:

if(temperatureC < desiredTempC){
    mySwitch.switchOn(1,1);
    Serial.println("Heater ON");
  }
  else{
    Serial.println("Heater OFF");
    mySwitch.switchOff(1,1);
  }

هیچ چیز پیچیده ای در اینجا وجود ندارد که متوجه نشوید، فقط مقایسه دمای فعلی با دمای مورد نظر، و روشن کردن سوئیچ در صورت پایین تر بودن آن است. در غیر این صورت آن را خاموش کنید

کد کامل را می توان از طریق Pastebin کپی کرد، اگرچه اگر از رله استفاده می کنید باید این را تنظیم کنید (سخت نیست). در اینجا نمودار سیم کشی کامل استفاده شده است:

همه اش را بگذار کنار هم

سنسور را داخل جعبه ای که استفاده می کنید بچسبانید و المنت حرارتی را در هر جایی که مناسب است قرار دهید. دمای مورد نظر را تنظیم کنید و همه را روشن کنید. اگر فعلاً رایانه شخصی خود را متصل نگه دارید، می توانید از کنسول سریال برای مشاهده تغییرات با گرم شدن جعبه خود استفاده کنید.

کار بیشتر

• برای کاهش تأثیر هر گونه نوسانات دما، می توانید نتایج را صاف کنید. یک آرایه برای ذخیره 10 قرائت ایجاد کنید و میانگین هر حلقه را محاسبه کنید.
• برای جلوگیری از فعال شدن و غیرفعال شدن سریع عنصر گرمایش، یک متغیر برای ذخیره شمارش معکوس ایجاد کنید. هر بار که فعال یا غیرفعال می کنید، زمان فعلی را در شمارش معکوس ثبت کنید. سپس قبل از تغییر وضعیت دوباره بررسی کنید که آیا مقدار X از آخرین تغییر حالت گذشته است یا خیر.
• برای یک پروژه بدون کامپیوتر، یک صفحه LCD کوچک را برای نمایش دمای فعلی وصل کنید و به شما امکان می دهد دمای فعلی و دلخواه را ببینید.

قرار دادن آن به آزمون

در نهایت، این پروژه بدون آزمایش کنترل کننده دمای مبتنی بر آردوینو ما چه خواهد بود؟ سعی کنید یک دسته از خمیر آماده را هم بزنید و آن را به دو نان تقسیم کنید. یک نان را در داخل جعبه و یک نان را در بیرون روی یک نیمکت قرار دهید تا ببینید نتایج چگونه با هم مقایسه می شوند. آزمایشات ما نشان داد که نان داخل جعبه با کنترل دما کمی بزرگتر شد.

آیا نمی دانید چه چیز دیگری می توانید از سنسور دما استفاده کنید؟ این پروژه ها را بررسی کنید:

• پروژه های باغبانی دسکتاپ برای آردوینو و رزبری پای
• دماسنج دیجیتال DIY با آردوینو
• چگونه یک سنسور کیفیت هوا بسازیم و داده ها را آپلود کنیم

یک کنترل کننده دمای نانو آردوینو ارزان قیمت

از پخت دقیق تا ایستگاه های تخمیر، یک کنترل کننده دمای آردوینو در تعدادی از کاربردهای مختلف بسیار مفید است. هنگامی که این پروژه را ساختید، آماده خواهید بود که این تنظیمات را در پروژه های آینده اعمال کنید تا کنترل کاملی بر آزمایشات خود داشته باشید!

منبع مقاله