- Material requerido
- Diagrama de circuito
- Relé:
- Cálculo de temperatura usando termistor:
- Código Arduino
- Funcionamiento del sistema de automatización del hogar con control de temperatura:
Suponga que está sentado en una habitación y siente frío y desea que su calentador se encienda automáticamente y luego se apague después de un tiempo cuando la temperatura ambiente aumenta, entonces este proyecto lo ayudará a controlar sus electrodomésticos automáticamente de acuerdo con la temperatura. Aquí estamos controlando los aparatos domésticos de CA con Arduino en función de la temperatura. Aquí hemos utilizado Termistor para leer la temperatura. Ya conectamos el termistor con Arduino y mostramos la temperatura en la pantalla LCD.
En este tutorial, conectaremos un dispositivo de CA con Relay y crearemos un sistema de automatización del hogar con control de temperatura usando Arduino. También muestra la temperatura y el estado del aparato en la pantalla LCD de 16 * 2 conectada con el circuito.
Material requerido
- Arduino UNO
- Relé (5v)
- Pantalla LCD 16 * 2
- Bombilla (CFL)
- Termistor NTC 10k
- Cables de conexión
- Resistencias (1k y 10k ohmios)
- Potenciómetro (10k)
Diagrama de circuito
Este sistema de automatización del hogar basado en la temperatura consta de varios componentes como placa Arduino, pantalla LCD, relé y termistor. El funcionamiento depende principalmente del relé y el termistor, ya que la temperatura aumenta, el relé se encenderá y si la temperatura disminuye por debajo del valor preestablecido, el relé se apagará. El electrodoméstico conectado con el relé también se encenderá y apagará en consecuencia. Aquí hemos utilizado una bombilla CFL como aparato de CA. Todo el proceso de activación y la configuración del valor de temperatura se realiza mediante la placa Arduino programada. También nos brinda detalles sobre el cambio de temperatura en cada medio segundo y el estado del aparato en la pantalla LCD.
Relé:
El relé es un interruptor electromagnético, que está controlado por una pequeña corriente y se utiliza para encender y apagar una corriente relativamente mucho mayor. Significa que aplicando una pequeña corriente podemos encender el relé que permite que fluya una corriente mucho mayor. Un relé es un buen ejemplo de cómo controlar los dispositivos de CA (corriente alterna), utilizando una corriente CC mucho menor. Comúnmente utilizado Relay es solo tiro Polo doble (SPDT) de relé, que tiene cinco terminales como a continuación:
Cuando no se aplica voltaje a la bobina, COM (común) se conecta a NC (contacto normalmente cerrado). Cuando se aplica algo de voltaje a la bobina, se produce el campo electromagnético, que atrae la armadura (palanca conectada al resorte), y se conecta COM y NO (contacto normalmente abierto), lo que permite que fluya una corriente mayor. Los relés están disponibles en muchas clasificaciones, aquí usamos un relé de voltaje de operación de 5V, que permite que fluya una corriente de 7A-250VCA.
El relé se configura mediante un pequeño circuito de controlador que consta de un transistor, un diodo y una resistencia. El transistor se usa para amplificar la corriente de modo que la corriente completa (de la fuente de CC - batería de 9v) pueda fluir a través de una bobina para energizarla por completo. La resistencia se utiliza para proporcionar polarización al transistor. Y el diodo se usa para evitar el flujo de corriente inverso cuando el transistor está apagado. Cada bobina inductora produce EMF iguales y opuestos cuando se apaga repentinamente, esto puede causar daños permanentes a los componentes, por lo que se debe usar un diodo para evitar la corriente inversa. Un módulo de relé está fácilmente disponible en el mercado con todo su circuito de controlador en la placa o puede crearlo utilizando los componentes anteriores. Aquí hemos utilizado el módulo de relé de 5 V
Cálculo de temperatura usando termistor:
Sabemos por el circuito divisor de voltaje que:
V fuera = (V en * Rt) / (R + Rt)
Entonces el valor de Rt será:
Rt = R (Vin / Vout) - 1
Aquí Rt será la resistencia del termistor (Rt) y R será una resistencia de 10k ohmios.
Esta ecuación se utiliza para el cálculo de la resistencia del termistor a partir del valor medido de la tensión de salida Vo. Podemos obtener el valor de Voltage Vout del valor de ADC en el pin A0 de Arduino como se muestra en el Código de Arduino que se muestra a continuación.
Cálculo de temperatura a partir de la resistencia del termistor.
Matemáticamente, la resistencia del termistor solo se puede calcular con la ayuda de la ecuación de Stein-Hart.
T = 1 / (A + B * ln (Rt) + C * ln (Rt) 3)
Donde, A, B y C son las constantes, Rt es la resistencia del termistor e ln representa log.
El valor constante del termistor utilizado en el proyecto es A = 1,009249522 × 10 −3, B = 2,378405444 × 10 −4, C = 2,019202697 × 10 −7. Estos valores constantes se pueden obtener de la calculadora aquí ingresando los tres valores de resistencia del termistor a tres temperaturas diferentes. Puede obtener estos valores constantes directamente de la hoja de datos del termistor o puede obtener tres valores de resistencia a diferentes temperaturas y obtener los valores de las constantes usando la calculadora dada.
Entonces, para calcular la temperatura, solo necesitamos el valor de la resistencia del termistor. Después de obtener el valor de Rt del cálculo anterior, coloque los valores en la ecuación de Stein-hart y obtendremos el valor de la temperatura en la unidad Kelvin. Como hay un cambio menor en el voltaje de salida, causa un cambio en la temperatura.
Código Arduino
El código Arduino completo para estos electrodomésticos con temperatura controlada se proporciona al final de este artículo. Aquí hemos explicado algunas partes.
Para realizar operaciones matemáticas usamos el archivo de encabezado “#include
#incluir
Para configurar el relé (como salida) y la pantalla LCD en el momento del inicio, tenemos que escribir el código en la parte de configuración vacía
Configuración vacía () {lcd.begin (16,2); lcd.clear (); pinMode (RELÉ, SALIDA); }
Para el cálculo de la temperatura mediante la ecuación de Stein-Hart utilizando la resistencia eléctrica del termistor, realizamos una ecuación matemática simple en código como se explica en el cálculo anterior:
flotador a = 1.009249522e-03, b = 2.378405444e-04, c = 2.019202697e-07; flotar T, logRt, Tf, Tc; Termistor de flotación (int Vo) {logRt = log (10000.0 * ((1024.0 / Vo-1))); T = (1.0 / (a + b * logRt + c * logRt * logRt * logRt)); // Obtenemos el valor de temperatura en Kelvin de esta ecuación de Stein-Hart Tc = T - 273.15; // Convertir Kelvin a Celsius Tf = (Tc * 1.8) + 32.0; // Convertir Kelvin a Fahrenheit return T; }
En el siguiente código, el termistor de función está leyendo el valor del pin analógico del Arduino e imprime el valor de temperatura realizando la operación matemática
lcd.print ((Termistor (analogRead (0))));
Y ese valor lo toma la función Termistor y luego el cálculo comienza a imprimir
Termistor de flotador (int Vo)
Tenemos que escribir el código para la condición de ENCENDIDO y APAGADO de la luz de acuerdo con la temperatura, ya que establecemos el valor de temperatura, como si la temperatura aumenta más de 28 grados Celsius, las luces se ENCENDERÁN o si menos las luces permanecen apagadas. Entonces, siempre que la temperatura supere los 28 grados, debemos hacer que el pin RELÉ (PIN 8) esté alto para que el módulo de relé esté encendido. Y cuando la temperatura desciende por debajo de los 28 grados, necesitamos bajar el pin RELAY para apagar el módulo de relé.
if (Tc> 28) digitalWrite (RELAY, HIGH), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Estado de luz: ON"), retardo (500); de lo contrario, si (Tc <28) digitalWrite (RELAY, LOW), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Estado de luz: OFF"), delay (500);
Funcionamiento del sistema de automatización del hogar con control de temperatura:
Para darle el suministro al Arduino, puede alimentarlo a través de USB a su computadora portátil o conectar un adaptador de 12v. Una pantalla LCD está interconectada con Arduino para mostrar los valores de temperatura, el termistor y el relé están conectados según el diagrama de circuito. El pin analógico (A0) se usa para verificar el voltaje del pin del termistor en cada momento y después del cálculo usando la ecuación de Stein-Hart a través del código Arduino podemos obtener la temperatura y mostrarla en la pantalla LCD en grados Celsius y Fahrenheit.
A medida que la temperatura aumenta más de 28 grados Celsius, Arduino hace que el módulo de relé se encienda haciendo que el pin 8 sea ALTO (donde está conectado el módulo de relé) cuando la temperatura desciende por debajo de los 28 grados, Arduino apaga el módulo de relé haciendo que el pin sea BAJO. La bombilla CFL también se encenderá y apagará según el módulo de relés.
Este sistema puede ser muy útil en proyectos de controlador de temperatura de CA automático y ventilador con control de temperatura.
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