Monitoramento de umidade e temperatura da casa: 11 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Ola pessoal ! Para começar da melhor maneira, uma pequena história sobre o projeto. Recentemente me formei e me mudei para a Áustria para meu primeiro cargo como engenheiro. O país é lindo, mas muito frio e úmido no inverno. Rapidamente comecei a notar alguma condensação nas janelas todas as manhãs ao acordar, assim como algum mofo rastejando nas paredes do lindo apartamento que estou alugando. Foi meu primeiro encontro com um nível de umidade tão alto, vindo do sul da França, realmente não temos esse problema lá. Procurava soluções na internet e resolvi juntar algumas peças e construir o meu próprio sistema de monitorização, de forma a verificar o nível de humidade de cada divisão do meu apartamento bem como a temperatura ambiente. O seguinte projeto teve algumas diretrizes principais:

1. Tem que ser barato.
2. Tem que ser preciso o suficiente.
3. Eu queria algo pequeno, fácil de transportar e alimentado por bateria.
4. Eu amo plantas e decidi que seria capaz de verificar a umidade do solo para saber se eu precisava ou não regar minhas plantas. (Fora de contexto, mas adorei a ideia!: D)

Este é um projeto bastante fácil, mas é o mais útil que já fiz. Consigo verificar toda a umidade em todos os cômodos e ver se preciso reagir para estancar o mofo. Então vamos começar.

Etapa 1: reúna os componentes

Nosso projeto é bastante simples. Usaremos um Arduino (nano no meu caso) como cérebro, pois é muito simples na programação, barato e substituível se necessário.

Um DHT-22 como um sensor de temperatura e umidade, existe uma versão inferior chamada DHT-11, que é bastante ruim na minha opinião falando de precisão e por mais 3 euros você pode obter o DHT-22 que é muito mais preciso, exato e pode funcionar em uma ampla variedade de temperaturas. Um display OLED para exibir os dados e ter uma interface visual entre os sensores e o ser humano que sou. Descobri que 64 por 128 é perfeito, pois é pouco, poderia caber dados suficientes nele e é muito fácil de fazer a interface.

Um sensor de umidade do solo YL-69, para verificar sempre que preciso regar minhas lindas plantas. E isso é basicamente tudo de que você precisa para o projeto. Opcionalmente, eu queria que o projeto fosse alimentado com os Lipos que eu tinha por perto. -Você também pode fazer funcionar com uma bateria normal de 9V muito facilmente. Eu queria ser capaz de monitorar a tensão das baterias Lipo usando algumas entradas analógicas no arduino. Darei mais informações nas páginas seguintes.

Além disso, você precisará do seguinte:

1. Um pedaço de placa de ensaio.
2. Chave ON / OFF * 1
3. Um conector de bateria de 9 V
4. Bateria 9V

E se você deseja implementar os lipos e o monitoramento:

1. 10K resistores * 3
2. Resistores 330R * 1
3. LED * 1
4. Botão deslizante * 1
5. Suportes lipo (ou vou mostrar a vocês uma versão impressa em 3D que uso atualmente)
6. 2 células Lipo.

Etapa 2: o esquema completo

Você encontrará em anexo o esquema completo. Não que obviamente você escolha a parte da bateria de 9 V do circuito ou a parte da bateria LIPO conectada ao VBAT. Separei os dois circuitos com quadrados vermelhos e coloquei um título vermelho para destacar cada um.

Não se preocupe, cada conexão será explicada adequadamente nas etapas a seguir.

Etapa 3: Obtendo a configuração correta

Certifique-se de ter o IDE do Arduino instalado. E baixe os librairies que acompanham esta etapa. Vou colocar o código completo também, se você não quiser se preocupar em continuar o teste de cada componente nas etapas seguintes.

Etapa 4: Conectando o DHT-22

A primeira etapa do projeto é conectar o DHT-22 ao arduino. A conexão é bastante simples: DHT-22 ------ Arduino

VCC ------ + 5V

DADOS ------ D5

GND ------ GND

Para testar a conexão DHT-22 com seu Arduino, implementaremos o código incorporado nesta etapa.

Etapa 5: Conectando o display OLED

A próxima etapa é conectar o display OLED. Este tipo de display se conecta usando o protocolo I2C. Nosso primeiro trabalho é encontrar os pinos I2C corretos para o seu arduino, se você estiver usando o Arduino nano, os pinos I2C são A4 (SDA) e A5 (SCL). Se você estiver usando outro arduino como UNO ou MEGA, procure no site oficial do arduino ou na planilha de dados para os pinos I2C.

A conexão é a seguinte: OLED ------ Arduino

GND ------ GND

VCC ------ 3V3

SCL ------ A5

SDA ------ A4

Para testar o OLED, exibiremos os dados DHT no display OLED diretamente, carregando o código incorporado nesta etapa.

Você deve ver a temperatura e a umidade exibidas no display OLED com uma taxa de amostragem muito rápida, pois ainda não colocamos nenhum atraso.

Etapa 6: monitoramento da umidade do solo

Como eu queria monitorar a umidade do solo de minhas plantas, temos que conectar o YL-69.

Este sensor é muito interessante para mim e se comporta como quando o solo está:

Molhado: a tensão de saída diminui.

Seco: a tensão de saída aumenta.

A conexão é a seguinte:

YL69 ------ Arduino

VCC ------ D7

GND ------ GND

D0 ------ NÃO CONECTE

A0 ------ A7

Como você pode ver, conectamos o pino VCC do módulo a um pino digital do Arduino. A ideia por trás disso é alimentar o módulo apenas quando queremos fazer a medição e não continuamente. Isso porque o sensor funciona medindo a corrente que vai de uma perna da sonda para a outra. Por causa disso, a eletrólise ocorre e pode destruir a sonda muito rápido em solos com alta umidade.

Agora adicionaremos o sensor de umidade ao nosso código e exibiremos os dados de umidade com os dados DHT no OLED. Faça upload do código incorporado nesta etapa.

Etapa 7: Monitoramento de VBAT (bateria de 9 V)

Eu queria saber o quão fraca estava a bateria para não ter nenhuma surpresa um dia e acabar sem poder antecipar. A maneira de monitorar a tensão de entrada é usar alguns pinos analógicos do arduino para saber quanta tensão é recebida. Os pinos de entrada do Arduino podem levar no máximo 5V, mas a bateria usada está gerando 9V. Se conectarmos diretamente essa tensão mais alta, destruiremos alguns componentes de hardware, temos que usar um divisor de tensão para trazer os 9V abaixo do limite de 5V.

Usei dois resistores de 10k para fazer o divisor de tensão e dividir por um fator 2 os 9V e trazê-lo para 4,5V máx.

Para exibir o fato de que a bateria está fraca usando um LED normal com um resistor limitador de corrente de 330 ohms.

Usaremos o pino analógico A0 para monitorar VBAT.

Siga o esquema para saber como conectar os componentes:

Agora vamos adicioná-lo ao nosso código incorporado nesta etapa.

Etapa 8: Monitoramento de VBAT (configuração de 2 Lipos)

Eu queria saber o quão fraca estava a bateria para não ter nenhuma surpresa um dia e acabar sem poder antecipar.

A maneira de monitorar a tensão de entrada é usar alguns pinos analógicos do arduino para saber quanta tensão é recebida. Os pinos de entrada do Arduino podem levar 5 V no máximo, mas os Lipos estão gerando no máximo 4,2 * 2 = 8,4 V.

A diferença com a etapa anterior é que no caso de usar 2 lipos em série para criar uma tensão> 5V para ligar a placa Arduino, temos que monitorar cada lipo Cell, pois eles poderiam descarregar em uma taxa diferente. Lembre-se de que você não quer descarregar demais uma bateria lipo, é muito perigoso.

Para o primeiro Lipo não há problema porque a tensão nominal de 4,2 V está abaixo do limite de 5 V que pode suportar os pinos de entrada do Arduino. no entanto, quando você coloca 2 baterias em série, sua tensão aumenta: Vtot = V1 + V2 = 4,2 + 4,2 = 8,4 no máximo.

Se conectarmos diretamente essa tensão mais alta ao pino analógico, destruiremos alguns componentes de hardware, temos que usar um divisor de tensão para trazer 8,4 V abaixo do limite de 5 V. Usei dois resistores de 10k para fazer o divisor de tensão e dividir por um fator 2 os 8,4 V e trazê-lo para 4,2 V máx.

Usaremos o pino analógico A0 para monitorar VBAT. Siga o esquema para saber como conectar os componentes:

Exibir o fato de que a bateria está fraca usando um LED normal com um resistor limitador de corrente de 330 ohm.

Agora iremos adicioná-lo ao nosso código incorporado nesta etapa.

Etapa 9: o gabinete

Tenho a chance de possuir uma impressora 3D, então decidi imprimir um caso usando PLA padrão.

Você encontrará os arquivos anexados, eu projetei o gabinete usando Autodesk Inventor e Fusion360.

Você também pode criar seu próprio design ou apenas manter a placa de ensaio como está, a caixa em si não acrescenta nada às funcionalidades. Infelizmente meu hotend de impressora 3D acabou de morrer, então não pude imprimir o gabinete ainda, atualizarei meu post sempre que receba as peças tiradas no Amazon. Edit: agora está impresso e você pode vê-lo nas fotos.

Etapa 10: Perspectivas de Melhoria

Por enquanto o projeto se encaixa perfeitamente às minhas necessidades. No entanto, podemos pensar em alguns pontos que podemos melhorar:

1. Reduzindo o consumo da bateria, poderíamos melhorar o consumo atual tanto trocando o hardware quanto melhorando o software.
2. Adicione bluetooth para se conectar a um aplicativo ou para armazenar dados e fazer mais análises ao longo do tempo.
3. Adicione o circuito de carga LIPO para recarregá-lo conectando-se diretamente à parede.

Se você pensar em qualquer coisa, não hesite em escrever na seção de comentários.

Etapa 11: Obrigado

Obrigado por ler este tutorial, não hesite em interagir comigo e com os outros na seção de comentários. Espero que tenham gostado do projeto e vejo vocês na próxima vez para outro projeto!