Tạo bộ điều khiển nhiệt độ của riêng bạn với Arduino

Nâng cao chiếc bánh mì hoàn hảo, nấu bia đẹp mắt và nuôi những chú gà con vui vẻ bằng bộ điều khiển nhiệt độ Arduino. Điều này đặc biệt hữu ích nếu bạn sống trong một vùng khí hậu kém đáng tin cậy, nơi các chỉ dẫn để giữ một thứ gì đó ở nhiệt độ cài đặt không đặc biệt hữu ích. Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp đắt tiền để kiểm soát nhiệt độ, thì Arduino là lựa chọn phù hợp.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách tạo bộ điều khiển nhiệt độ Arduino của riêng bạn.

Bộ điều khiển nhiệt độ Arduino

Không phải ai cũng có điều hòa nhiệt độ và việc tăng nhiệt độ điều hòa nhiệt độ cho cả ngôi nhà là không thực tế nếu chỉ làm một ổ bánh mì. Ngay cả khi bị nhốt trong nhà, gà con có thể chết nếu nhiệt độ giảm vào ban đêm; và để chúng nở ngay từ đầu đòi hỏi một phạm vi nhiệt độ thậm chí còn khắt khe hơn. Nếu bạn đang làm bánh mì hoặc có lẽ đang nuôi gà con, hãy tránh mua thiết bị đắt tiền bằng cách tạo bộ điều khiển nhiệt độ bằng Arduino và các thiết bị gia dụng.

Điều này cũng đúng với việc giữ cho các vật dụng luôn mát mẻ. Có thể lãng phí nếu cấp điện cho cả tủ lạnh chỉ để làm sữa chua – nhưng với bộ điều khiển nhiệt độ, nguyên tắc vẫn giống nhau. Thay vì kích hoạt bộ phận làm nóng, bạn sẽ kích hoạt phích cắm trên tủ lạnh mini hoặc bộ phận làm mát khác, như bộ làm mát nhiệt điện Peltier từ Spark Fun, nhưng tất nhiên, logic sẽ bị đảo ngược.

Những gì bạn sẽ cần

Đây là một dự án Arduino yêu cầu một số kiến ​​thức về điện tử. Nếu bạn chưa từng làm việc với Arduino trước đây, bạn có thể xem bài viết của chúng tôi giải thích Arduino là gì và bạn có thể làm gì với nó? Nếu không, hãy bắt đầu với những gì bạn sẽ cần:

• Một Arduino
• Cảm biến nhiệt độ (chẳng hạn như TMP36 trong bộ phụ kiện dành cho người mới bắt đầu SparkFun)
• Chuyển tiếp hoặc công tắc phích cắm RC
• Thiết bị đầu cuối vít
• Hộp để giữ nhiệt
• Một bộ phận sưởi ấm hoặc bóng đèn sợi đốt / vật cố định (hoặc cả hai)

Mục cuối cùng đã được cố tình để lại một cách mơ hồ. Nếu bạn có bóng đèn sợi đốt (loại nóng lên, không phải bóng tiết kiệm năng lượng) hoặc đèn nóng dành cho chấn thương thể thao, đây có thể là thiết bị dễ lắp đặt nhất.

Một dải sưởi ấm được sử dụng trong hướng dẫn này. Về cơ bản, nó là một dải cao su sẽ ấm lên khi có dòng điện chạy qua, và nó được sử dụng trên cacboys và thùng cho các giai đoạn lên men ban đầu trong sản xuất rượu hoặc bia. Về mặt kỹ thuật, đây có thể là một nguy cơ hỏa hoạn khi không quấn xung quanh một thứ gì đó, vì vậy chúng tôi khuyên bạn không nên sử dụng cái này trừ khi bạn đã quen thuộc với chất liệu này. Bạn cũng có thể mua miếng đệm sưởi cho mục đích tương tự.

Vì lý do an toàn, phích cắm RC đang được sử dụng để chuyển đổi các thiết bị AC.

Cảm biến nhiệt độ

Hãy bắt đầu bằng cách nối dây và kiểm tra cảm biến nhiệt độ. Bạn có thể tìm thông tin chi tiết về cảm biến này trên Adafruit.

Với mặt phẳng hướng về phía bạn và chân hướng xuống, cảm biến nhiệt độ TMP36 được nối dây theo thứ tự: +, dấu hiệuvà GND. Dấu + đi đến đầu ra 3.3V từ Arduino; bạn cũng cần một đường khác đi từ + 3.3V đến chân AREF. Điều này sẽ yêu cầu Arduino sử dụng 3.3V cho tham chiếu đầu vào tương tự thay vì 5V. Kết nối chân tín hiệu của cảm biến với A1. Trong những lần thử trước, TMP36 được sử dụng trực tiếp trên đường 5V; nó hoạt động, nhưng thật không may, khi được ghép nối với một rơ le, nguồn điện bị sụt giảm bất cứ khi nào rơ le được kích hoạt, dẫn đến các số đọc dao động lớn.

Đối với dự án này, chúng tôi đã sử dụng cáp mạng cũ làm cáp tín hiệu, điều này rất hữu ích khi có xung quanh vì có tám dây bên trong. Tuy nhiên, cáp khá mỏng, vì vậy hãy đảm bảo tăng cường đầu còn lại bằng vật hàn, nơi nó sẽ được vặn vào một khối đầu cuối.

Công thức trong mã là đúng nếu bạn đang sử dụng cảm biến TMP36; bạn sẽ có thể tìm thấy mẫu mã cho các cảm biến khác nếu mô hình của bạn khác. Mã mẫu này là từ Adafruit, hãy tải nó lên và mở bảng điều khiển Serial để kiểm tra kết quả đầu ra.

Nếu có thể, bạn có thể so sánh kết quả của mình với nhiệt kế để kiểm tra độ chính xác. Đọc không đúng?

• Kiểm tra điện áp được cung cấp thực sự là 3,3V
• AreF cũng được kết nối với 3.3V?

Thêm Logic chuyển đổi

Để điều khiển bộ phận làm nóng, chúng tôi đã sử dụng một vài ổ cắm cắm RC và đã tháo rời bộ điều khiển. Chỉ cần nối đất và chân điều khiển. Mã đã được sửa đổi để bao gồm các thư viện liên quan mà bạn có thể tải xuống từ GitHub.

Tại thời điểm này, bạn có thể xóa tất cả các tham chiếu đến độ F và chỉ tiếp tục làm việc với độ C nếu bạn muốn. Tiếp theo, xác định nhiệt độ mong muốn mà bạn muốn duy trì và thêm vào một cấu trúc điều khiển đơn giản như sau:

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

Không có gì phức tạp ở đây mà bạn sẽ không hiểu, nó chỉ đơn giản là so sánh giá trị nhiệt độ hiện tại với nhiệt độ mong muốn và bật công tắc nếu nó thấp hơn; nếu không, hãy tắt nó đi.

Mã hoàn chỉnh có thể được sao chép thông qua Pastebin, mặc dù bạn sẽ cần phải điều chỉnh điều này nếu bạn đang sử dụng rơ le (không khó). Đây là sơ đồ nối dây hoàn chỉnh được sử dụng:

Để tất cả chúng cùng nhau

Dán bộ cảm biến vào bên trong hộp bạn đang sử dụng và đặt bộ phận làm nóng ở bất kỳ nơi nào thích hợp. Đặt nhiệt độ mong muốn và bật tất cả. Nếu bạn vẫn kết nối PC của mình ngay bây giờ, bạn có thể sử dụng bảng điều khiển Nối tiếp để quan sát các thay đổi khi hộp của bạn nóng lên.

Công việc tiếp theo

• Để giảm bớt tác động của bất kỳ sự dao động nhiệt độ nào, bạn có thể thử làm mịn kết quả. Tạo một mảng để lưu trữ 10 lần đọc và tính giá trị trung bình trên mỗi vòng lặp.
• Để tránh kích hoạt và tắt nhanh phần tử gia nhiệt, hãy tạo một biến để lưu bộ đếm ngược. Mỗi lần bạn kích hoạt hoặc hủy kích hoạt, hãy ghi lại thời gian hiện tại trong bộ đếm ngược. Sau đó, trước khi chuyển đổi trạng thái một lần nữa, hãy kiểm tra xem liệu X đã trôi qua khoảng thời gian nào kể từ lần thay đổi trạng thái cuối cùng hay chưa.
• Đối với dự án không sử dụng máy tính, hãy kết nối màn hình LCD nhỏ để hiển thị nhiệt độ hiện tại, cho phép bạn xem nhiệt độ hiện tại và nhiệt độ mong muốn.

Đưa nó vào thử nghiệm

Cuối cùng, dự án này sẽ là gì nếu không thử nghiệm bộ điều khiển nhiệt độ dựa trên Arduino của chúng tôi? Thử đánh một mẻ bột trộn sẵn và chia thành hai ổ. Đặt một ổ bánh bên trong hộp và một ổ bên ngoài trên băng ghế để xem kết quả so sánh như thế nào. Thử nghiệm của chúng tôi cho thấy ổ bánh bên trong hộp có kiểm soát nhiệt độ lớn hơn một chút.

Tự hỏi bạn có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ để làm gì khác? Kiểm tra các dự án sau:

Bộ điều khiển nhiệt độ Arduino Nano không đắt tiền

Từ nướng chính xác đến các trạm lên men, bộ điều khiển nhiệt độ Arduino vô cùng tiện dụng trong một số ứng dụng khác nhau. Khi bạn đã thực hiện dự án này, bạn sẽ sẵn sàng áp dụng thiết lập này cho các dự án trong tương lai để cung cấp cho bạn quyền kiểm soát hoàn toàn đối với các thử nghiệm của mình!

Đọc tiếp

Giới thiệu về tác giả