Überwachung der Luftfeuchtigkeit und Temperatur im Haus - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

Hallo Leute ! Um optimal zu starten, eine kleine Geschichte zum Projekt. Ich habe vor kurzem mein Studium abgeschlossen und bin für meine erste Stelle als Ingenieur nach Österreich gezogen. Das Land ist wunderschön, aber im Winter sehr kalt und feucht. Jeden Morgen, wenn ich aufwachte, bemerkte ich schnell etwas Kondenswasser an den Fenstern sowie Schimmel an den Wänden der schönen Wohnung, die ich vermiete. Es war meine erste Begegnung mit einer so hohen Luftfeuchtigkeit überhaupt, aus Südfrankreich kommend, wir haben dort nicht wirklich ein solches Problem. Also suchte ich im Internet nach Lösungen und beschloss, einige Teile zusammenzustellen und mein eigenes Überwachungssystem zu bauen, um die Luftfeuchtigkeit jedes Zimmers meiner Wohnung sowie die Umgebungstemperatur zu überprüfen. Das folgende Projekt hatte einige wichtige Richtlinien:

1. Es muss billig sein.
2. Es muss präzise genug sein.
3. Ich wollte etwas Kleines, einfach zu tragen und batteriebetrieben.
4. Ich liebe Pflanzen und entschied, dass es in der Lage sein würde, die Bodenfeuchtigkeit zu überprüfen, um zu wissen, ob ich meine Pflanzen gießen musste oder nicht. (Aus dem Kontext gerissen, aber ich habe die Idee einfach geliebt!:D)

Dies ist ein ziemlich einfaches Projekt, aber das ist das nützlichste, das ich je gemacht habe. Ich kann die Luftfeuchtigkeit in allen Räumen überprüfen und sehen, ob ich reagieren muss, um den Schimmel zu stoppen. Also lasst uns anfangen.

Schritt 1: Sammeln Sie die Komponenten

Unser Projekt ist ziemlich einfach. Wir werden ein Arduino (in meinem Fall Nano) als Gehirn verwenden, da es sehr einfach zu programmieren ist, billig und bei Bedarf austauschbar ist.

Ein DHT-22 als Temperatur- & Feuchtigkeitssensor, es gibt eine niedrigere Version namens DHT-11, was meiner Meinung nach ziemlicher Mist ist, was Genauigkeit angeht und für 3 Euro mehr bekommt man den DHT-22, der viel genauer, genauer ist & kann bei einer größeren Temperaturspanne arbeiten. Ein OLED-Display, um die Daten anzuzeigen und eine visuelle Schnittstelle zwischen den Sensoren und dem Menschen zu haben, der ich bin. Ich fand, dass 64 x 128 perfekt sind, da es wenig ist, ich genug Daten darauf unterbringen konnte und sehr einfach zu verbinden ist.

Ein YL-69 Bodenfeuchtigkeitssensor, um zu überprüfen, wann immer ich meine schönen Pflanzen gießen muss. Und das ist im Grunde alles, was Sie für das Projekt brauchen. Optional wollte ich, dass das Projekt mit Lipos betrieben wird, die ich herum hatte. -Sie können es auch sehr einfach mit einer normalen 9-V-Batterie zum Laufen bringen. Ich wollte die Spannung der Lipo-Batterien mit einigen analogen Eingängen am Arduino überwachen können. Auf den folgenden Seiten werde ich weitere Informationen geben.

Zusätzlich benötigen Sie Folgendes:

1. Ein Stück Steckbrett.
2. EIN/AUS-Schalter *1
3. Ein 9V Batterieanschluss
4. 9V Batterie

Und wenn Sie die Lipos & das Monitoring implementieren möchten:

1. 10K Widerstände *3
2. 330R Widerstände *1
3. LED * 1
4. Schiebeschalter *1
5. Lipo-Halter (Oder ich zeige Ihnen eine 3D-gedruckte Version, die ich derzeit verwende)
6. 2 Lipo-Zellen.

Schritt 2: Der vollständige Schaltplan

Den vollständigen Schaltplan finden Sie im Anhang. Bitte beachten Sie, dass Sie offensichtlich entweder den 9V-Batterieteil der Schaltung oder den an VBAT angeschlossenen LIPO-Batterieteil auswählen. Ich habe beide Schaltungen mit roten Quadraten getrennt und rote Titel gesetzt, um sie jeweils hervorzuheben.

Keine Sorge, jede Verbindung wird in den folgenden Schritten richtig erklärt.

Schritt 3: Das richtige Setup erhalten

Stellen Sie sicher, dass Sie Arduino IDE installiert haben. Und laden Sie die Bibliotheken herunter, die mit diesem Schritt geliefert werden. Ich werde auch den vollständigen Code einfügen, wenn Sie sich nicht die Mühe machen möchten, die einzelnen Komponenten in den folgenden Schritten zu testen.

Schritt 4: Anschließen des DHT-22

Der erste Schritt des Projekts besteht darin, das DHT-22 mit dem Arduino zu verbinden. Die Verbindung ist ziemlich einfach: DHT-22 ------ Arduino

VCC ------ +5V

DATEN ------D5

GND ------ GND

Um die DHT-22-Verbindung zu Ihrem Arduino zu testen, implementieren wir den in diesem Schritt eingebetteten Code.

Schritt 5: Anschließen des OLED-Displays

Der nächste Schritt besteht darin, das OLED-Display anzuschließen. Diese Art von Display verbindet sich über das I2C-Protokoll. Unsere erste Aufgabe besteht darin, die richtigen I2C-Pins für Ihr Arduino zu finden. Wenn Sie den Arduino Nano verwenden, sind die I2C-Pins A4 (SDA) und A5 (SCL). Wenn Sie ein anderes Arduino wie UNO oder MEGA verwenden, schauen Sie auf der offiziellen Arduino-Website oder im Datenblatt für die I2C-Pins nach.

Die Verbindung ist wie folgt: OLED ------ Arduino

GND ------ GND

VCC ------ 3V3

SCL ------ A5

SDA ------ A4

Um das OLED zu testen, zeigen wir die DHT-Daten direkt auf dem OLED-Display an, indem wir den in diesem Schritt eingebetteten Code hochladen.

Sie sollten die Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf dem OLED-Display mit einer sehr schnellen Abtastrate sehen, da wir noch keine Verzögerung vorgenommen haben.

Schritt 6: Überwachung der Bodenfeuchtigkeit

Da ich die Bodenfeuchtigkeit meiner Pflanzen überwachen wollte, müssen wir das YL-69 anschließen.

Dieser Sensor ist für mich sehr interessant und verhält sich so, wenn der Boden ist:

Nass: Die Ausgangsspannung nimmt ab.

Dry: Die Ausgangsspannung steigt.

Die Verbindung ist wie folgt:

YL69 ------ Arduino

VCC ------ D7

GND ------ GND

D0 ------ NICHT VERBINDEN

A0 ------ A7

Wie Sie sehen können, verbinden wir den VCC-Pin des Moduls mit einem digitalen Pin des Arduino. Die Idee dahinter ist, das Modul genau dann mit Strom zu versorgen, wenn wir die Messung durchführen möchten und nicht kontinuierlich. Dies liegt daran, dass der Sensor den Strom misst, der von einem Schenkel der Sonde zum anderen fließt. Dadurch kommt es zur Elektrolyse und kann die Sonde in Böden mit hoher Feuchtigkeit ziemlich schnell zerstören.

Wir werden nun den Feuchtigkeitssensor zu unserem Code hinzufügen und die Feuchtigkeitsdaten mit den DHT-Daten auf dem OLED anzeigen. Laden Sie den in diesem Schritt eingebetteten Code hoch.

Schritt 7: Überwachung von VBAT (9V Batterie)

Ich wollte wissen, wie schwach die Batterie war, um eines Tages keine Überraschung zu erleben und leer zu werden, ohne es vorhersehen zu können. Um die Eingangsspannung zu überwachen, verwenden Sie einige analoge Pins des Arduino, um zu wissen, wie viel Spannung empfangen wird. Die Eingangspins des Arduino können maximal 5 V aufnehmen, aber die verwendete Batterie erzeugt 9 V. Wenn wir diese höhere Spannung direkt anschließen, würden wir einige Hardwarekomponenten zerstören, wir müssen einen Spannungsteiler verwenden, um die 9V unter die 5V-Schwelle zu bringen.

Ich habe zwei 10k-Widerstände verwendet, um den Spannungsteiler zu machen und die 9V durch einen Faktor 2 zu teilen und auf max. 4,5V zu bringen.

Um anzuzeigen, dass der Akku fast leer ist, verwenden Sie eine normale LED mit einem 330 Ohm Strombegrenzungswiderstand.

Wir werden den analogen Pin A0 verwenden, um VBAT zu überwachen.

Folgen Sie dem Schaltplan, um zu erfahren, wie Sie die Komponenten anschließen:

Wir fügen es jetzt zu unserem Codecode hinzu, der in diesem Schritt eingebettet ist.

Schritt 8: Überwachung von VBAT (2 Lipos-Konfiguration)

Ich wollte wissen, wie schwach die Batterie war, um eines Tages keine Überraschung zu erleben und leer zu werden, ohne es vorhersehen zu können.

Um die Eingangsspannung zu überwachen, verwenden Sie einige analoge Pins des Arduino, um zu wissen, wie viel Spannung empfangen wird. Die Eingangspins des Arduino können maximal 5 V aufnehmen, aber die Lipos erzeugen maximal 4,2 * 2 = 8,4 V.

Der Unterschied zum vorherigen Schritt besteht darin, dass wir bei Verwendung von 2 Lipos in Reihe zur Erzeugung einer Spannung von > 5 V zum Einschalten des Arduino-Boards jede Lipo-Zelle überwachen müssen, da sie sich mit einer anderen Geschwindigkeit entladen könnte. Denken Sie daran, dass Sie eine Lipo-Batterie nicht übermäßig entladen möchten, da dies sehr gefährlich ist.

Für den ersten Lipo gibt es kein Problem, da die Nennspannung von 4,2 V unter der 5 V-Schwelle liegt, die die Eingangspins des Arduino aushalten können. Wenn Sie jedoch 2 Batterien in Reihe schalten, addiert sich ihre Spannung: Vtot = V1 + V2 = 4,2 + 4,2 = 8,4 Maximum.

Wenn wir diese höhere Spannung direkt an den analogen Pin anschließen, würden wir einige Hardwarekomponenten zerstören, wir müssen einen Spannungsteiler verwenden, um die 8,4V unter die 5V-Schwelle zu bringen. Ich habe zwei 10k-Widerstände verwendet, um den Spannungsteiler zu machen und die 8,4 V durch einen Faktor 2 zu teilen und auf max. 4,2 V zu bringen.

Wir werden den analogen Pin A0 verwenden, um VBAT zu überwachen. Folgen Sie dem Schaltplan, um zu erfahren, wie Sie die Komponenten anschließen:

Um anzuzeigen, dass der Akku fast leer ist, verwenden Sie eine normale LED mit einem 330 Ohm Strombegrenzungswiderstand.

Wir werden es jetzt zu unserem in diesem Schritt eingebetteten Code hinzufügen.

Schritt 9: Das Gehäuse

Ich habe die Chance, einen 3D-Drucker zu besitzen, also habe ich mich entschieden, eine Hülle mit Standard-PLA zu drucken.

Sie finden die angehängten Dateien, ich habe das Gehäuse mit Autodesk Inventor & Fusion360 entworfen.

Sie können auch Ihr eigenes Design erstellen oder einfach das Steckbrett so belassen, wie es ist, die Box selbst trägt nichts zu den Funktionen bei. Leider ist mein 3D-Drucker-Hotend gerade gestorben, daher konnte ich das Gehäuse noch nicht drucken, ich werde meinen Beitrag aktualisieren, wenn ich Erhalten Sie die Teile auf Amazon. Edit: Es ist jetzt gedruckt und Sie können es auf den Bildern sehen.

Schritt 10: Verbesserungsperspektiven

Im Moment entspricht das Projekt perfekt meinen Bedürfnissen. Wir können jedoch über einige Punkte nachdenken, die wir verbessern könnten:

1. Reduzieren Sie den Akkuverbrauch, wir könnten den Stromverbrauch verbessern, entweder die Hardware wechseln oder die Software verbessern.
2. Fügen Sie Bluetooth hinzu, um eine Verbindung zu einer APP herzustellen oder um Daten zu speichern und im Laufe der Zeit weitere Analysen durchzuführen.
3. Fügen Sie einen LIPO-Ladekreis hinzu, um ihn direkt an der Wand aufzuladen.

Wenn Sie an etwas denken, zögern Sie nicht, es in den Kommentarbereich zu schreiben.

Schritt 11: Danke

Vielen Dank für das Lesen dieses Tutorials, zögern Sie nicht, mit mir und anderen im Kommentarbereich zu interagieren. Ich hoffe das Projekt hat euch gefallen und wir sehen uns das nächste Mal bei einem anderen Projekt!