- Erforderliches Material
- Schaltplan
- Relais:
- Berechnung der Temperatur mit dem Thermistor:
- Arduino-Code
- Funktionsweise eines temperaturgesteuerten Hausautomationssystems:
Angenommen, Sie sitzen in einem Raum und fühlen sich kalt und möchten, dass Ihre Heizung nach einiger Zeit, wenn die Raumtemperatur erhöht wird, automatisch ein- und ausgeschaltet wird. Dieses Projekt hilft Ihnen dann, Ihre Haushaltsgeräte automatisch entsprechend der Temperatur zu steuern. Hier steuern wir Haushalts-Wechselstromgeräte mit Arduino basierend auf der Temperatur. Hier haben wir Thermistor verwendet, um die Temperatur abzulesen. Wir haben Thermistor bereits mit Arduino verbunden und die Temperatur auf dem LCD angezeigt.
In diesem Tutorial werden wir ein Wechselstromgerät an Relay anschließen und mit Arduino ein temperaturgesteuertes Hausautomationssystem erstellen. Außerdem werden die Temperatur und der Gerätestatus auf dem mit dem Stromkreis verbundenen 16 * 2-LCD-Display angezeigt.
Erforderliches Material
- Arduino UNO
- Relais (5v)
- 16 * 2 LCD-Anzeige
- Glühbirne (CFL)
- NTC-Thermistor 10k
- Kabel anschließen
- Widerstände (1k und 10k Ohm)
- Potentiometer (10k)
Schaltplan
Dieses temperaturbasierte Hausautomationssystem besteht aus verschiedenen Komponenten wie Arduino-Platine, LCD-Display, Relais und Thermistor. Die Arbeitsweise hängt hauptsächlich vom Relais und vom Thermistor ab, wenn die Temperatur steigt. Das Relais wird eingeschaltet. Wenn die Temperatur unter den voreingestellten Wert fällt, wird das Relais ausgeschaltet. Das mit dem Relais verbundene Haushaltsgerät wird ebenfalls entsprechend ein- und ausgeschaltet. Hier haben wir eine CFL-Lampe als Wechselstromgerät verwendet. Der gesamte Triggerprozess und die Temperaturwerteinstellung werden von der programmierten Arduino-Karte durchgeführt. Außerdem erhalten wir Details zur Temperaturänderung in jeder halben Sekunde und zum Gerätestatus auf dem LCD-Bildschirm.
Relais:
Das Relais ist ein elektromagnetischer Schalter, der durch kleinen Strom gesteuert wird und zum Ein- und Ausschalten eines relativ viel größeren Stroms verwendet wird. Durch Anlegen eines kleinen Stroms können wir das Relais einschalten, wodurch ein viel größerer Strom fließen kann. Ein Relais ist ein gutes Beispiel für die Steuerung der Wechselstromgeräte mit einem viel kleineren Gleichstrom. Häufig verwendete Relay ist Einzel Pole Double Throw (Wechsler) Relais, es hat fünf Anschlüsse wie folgt:
Wenn keine Spannung an die Spule angelegt wird, wird COM (gemeinsam) an NC (normalerweise geschlossener Kontakt) angeschlossen. Wenn an die Spule eine Spannung angelegt wird, wird das erzeugte elektromagnetische Feld angeschlossen, das den Anker (Hebel mit Feder verbunden) anzieht, und COM und NO (normalerweise offener Kontakt) werden angeschlossen, wodurch ein größerer Strom fließen kann. Relais sind in vielen Nennwerten erhältlich. Hier haben wir ein 5-V-Betriebsspannungsrelais verwendet, mit dem Strom von 7A bis 250VAC fließen kann.
Das Relais wird unter Verwendung einer kleinen Treiberschaltung konfiguriert , die aus einem Transistor, einer Diode und einem Widerstand besteht. Der Transistor wird verwendet, um den Strom so zu verstärken, dass der volle Strom (von der Gleichstromquelle - 9-V-Batterie) durch eine Spule fließen kann, um ihn vollständig mit Energie zu versorgen. Der Widerstand wird verwendet, um den Transistor vorzuspannen. Und Diode wird verwendet, um einen Rückstromfluss zu verhindern, wenn der Transistor ausgeschaltet ist. Jede Induktorspule erzeugt beim plötzlichen Ausschalten die gleiche und entgegengesetzte EMK. Dies kann zu dauerhaften Schäden an den Komponenten führen. Daher muss eine Diode verwendet werden, um einen Rückstrom zu verhindern. Ein Relaismodul ist mit seiner gesamten Treiberschaltung auf der Platine leicht auf dem Markt erhältlich, oder Sie können es mithilfe der oben genannten Komponenten erstellen. Hier haben wir 5V Relaismodul verwendet
Berechnung der Temperatur mit dem Thermistor:
Wir wissen aus der Spannungsteilerschaltung, dass:
V out = (V in * Rt) / (R + Rt)
Der Wert von Rt ist also:
Rt = R (Vin / Vout) - 1
Hier ist Rt der Widerstand des Thermistors (Rt) und R ist ein Widerstand von 10 kOhm.
Diese Gleichung wird zur Berechnung des Thermistorwiderstands aus dem gemessenen Wert der Ausgangsspannung Vo verwendet. Wir können den Wert von Voltage Vout aus dem ADC-Wert an Pin A0 von Arduino erhalten, wie im unten angegebenen Arduino-Code gezeigt.
Berechnung der Temperatur aus dem Thermistorwiderstand
Mathematisch kann der Thermistorwiderstand nur mit Hilfe der Stein-Hart-Gleichung berechnet werden.
T = 1 / (A + B · ln (Rt) + C · ln (Rt) 3)
Wobei A, B und C die Konstanten sind, Rt der Thermistorwiderstand ist und ln log darstellt.
Der konstante Wert für den im Projekt verwendeten Thermistor beträgt A = 1,009249522 × 10 –3, B = 2,378405444 × 10 –4, C = 2,019202697 × 10 –7. Diese konstanten Werte können hier vom Taschenrechner erhalten werden, indem die drei Widerstandswerte des Thermistors bei drei verschiedenen Temperaturen eingegeben werden. Sie können diese konstanten Werte entweder direkt aus dem Datenblatt des Thermistors abrufen oder Sie können drei Widerstandswerte bei unterschiedlicher Temperatur abrufen und die Konstantenwerte mit dem angegebenen Rechner abrufen.
Für die Berechnung der Temperatur benötigen wir also nur den Wert des Thermistorwiderstands. Nachdem Sie den Wert von Rt aus der oben angegebenen Berechnung erhalten haben, geben Sie die Werte in die Stein-Hart-Gleichung ein und wir erhalten den Wert der Temperatur in der Einheit Kelvin. Da sich die Ausgangsspannung geringfügig ändert, ändert sich die Temperatur.
Arduino-Code
Der vollständige Arduino-Code für diese temperaturgesteuerten Haushaltsgeräte finden Sie am Ende dieses Artikels. Hier haben wir einige Teile davon erklärt.
Für die Durchführung der mathematischen Operation verwenden wir die Header-Datei „#include
#einschließen
Für die Einrichtung der Relais (als Ausgang) und LCD zum Zeitpunkt des starten wir Code in dem schreiben Leeren Setup - Teil
Void setup () {lcd.begin (16,2); lcd.clear (); pinMode (RELAIS, AUSGANG); }}
Für die Berechnung der Temperatur durch die Stein-Hart-Gleichung unter Verwendung des elektrischen Widerstands des Thermistors führen wir eine einfache mathematische Gleichung im Code durch, wie in der obigen Berechnung erläutert:
float a = 1,009249522e-03, b = 2,378405444e-04, c = 2,019202697e-07; float T, logRt, Tf, Tc; Float-Thermistor (int Vo) {logRt = log (10000,0 * ((1024,0 / Vo-1))); T = (1,0 / (a + b * logRt + c * logRt * logRt * logRt)); // Wir erhalten den Temperaturwert in Kelvin aus dieser Stein-Hart-Gleichung Tc = T - 273.15; // Kelvin in Celsius umrechnen Tf = (Tc * 1,8) + 32,0; // Kelvin in Fahrenheit umwandeln return T; }}
Im folgenden Code liest der Funktionsthermistor den Wert vom analogen Pin des Arduino und druckt den Temperaturwert durch Ausführen der mathematischen Operation
lcd.print ((Thermistor (analogRead (0))));
Dieser Wert wird von der Thermistorfunktion übernommen und die Berechnung beginnt mit dem Drucken
Float-Thermistor (int Vo)
Wir müssen den Code für den Zustand des Ein- und Ausschaltens des Lichts entsprechend der Temperatur schreiben, während wir den Temperaturwert so einstellen, dass bei einem Temperaturanstieg von mehr als 28 Grad Celsius das Licht eingeschaltet wird, wenn weniger Licht ausgeschaltet bleibt. Wenn die Temperatur über 28 Grad steigt, muss der Relais-Pin (PIN 8) hoch eingestellt werden, damit das Relaismodul eingeschaltet wird. Und wenn die Temperatur unter 28 Grad fällt, müssen wir den RELAIS-Pin auf niedrig stellen, um das Relaismodul auszuschalten.
wenn (Tc> 28) digitalWrite (RELAIS, HOCH), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Lichtstatus: EIN"), Verzögerung (500); sonst wenn (Tc <28) digitalWrite (RELAIS, NIEDRIG), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Lichtstatus: AUS"), Verzögerung (500);
Funktionsweise eines temperaturgesteuerten Hausautomationssystems:
Um das Arduino mit Strom zu versorgen, können Sie es über USB an Ihren Laptop anschließen oder einen 12-V-Adapter anschließen. Ein LCD ist mit Arduino verbunden, um Temperaturwerte anzuzeigen. Thermistor und Relais sind gemäß Schaltplan angeschlossen. Der analoge Pin (A0) wird verwendet, um die Spannung des Thermistor-Pins zu jedem Zeitpunkt zu überprüfen. Nach der Berechnung unter Verwendung der Stein-Hart-Gleichung über den Arduino-Code können wir die Temperatur ermitteln und auf dem LCD in Celsius und Fahrenheit anzeigen.
Wenn die Temperatur um mehr als 28 Grad Celsius steigt, schaltet Arduino das Relaismodul ein, indem Pin 8 auf HIGH gesetzt wird (wo das Relaismodul angeschlossen ist), wenn die Temperatur unter 28 Grad fällt. Arduino schaltet das Relaismodul aus, indem der Pin LOW eingestellt wird. Die CFL-Lampe wird je nach Relaismodul ebenfalls ein- und ausgeschaltet.
Dieses System kann im Projekt für temperaturgesteuerte Lüfter und automatische AC-Temperaturregler sehr nützlich sein.
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