سیستم های تهویه مطبوع یکی از ابزارهای بسیار پرکاربرد در مکان های مختلف است. این سیستم در خودروها، مکان‌های اداری، مغازه ها، خانه ها و…. مورد استفاده قرار میگیرد. در این سیستم ها کاربر دما را تنظیم کرده و بر اساس دمای تنظیم شده، دمای محیط با فرمان به فن های عملگر تنظیم می شود. در این پروژه به طراحی و پیاده سازی یک سیستم تهویه مطبوع می پردازیم. جهت طراحی و پیاده سازی این سیستم از شیلدهای آردوینو ساخت PROMAKE استفاده می کنیم. به کمک این شیلدها می توان بدون نیاز به سیم کشی و در فرمی مرتب، پروژه ها را اجرا می کنیم. در ادامه پروژه تهویه هوشمند با مرجع بردهای اینترنت اشیا، دیجی اسپارک همراه باشید.
شیلد رله دو کانال PROMAKE
اولین قدم شناخت بردها و قطعات مورد استفاده در این آموزش است. در این پروژه، قصد داریم تا دمای محیط را کنترل کنیم. به همین منظور، از دو موتور فن، یکی برای خنک سازی و دیگری برای گرم سازی استفاده می شود. به همین منظور، از شیلد رله دو کانال PROMAKE استفاده می کنیم. این شیلد به سادگی روی شیلد آردوینو قرار گرفته و می تواند بار خروجی را کنترل کنید. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید ابعاد کوچکی دارد و امکان اتصال وسایل برقی به آن برای مدیریت از راه دور و به صورت هوشمندانه فراهم میشود.
در این آموزش شیلد رله باید در اسلات شماره ۲ شیلد قرار گیرد. این اسلات با نام Promake Module2 تعیین شده است. در هنگام اتصال شیلد رله، باید پایه RLY1 به پایه D5 متصل شود. این شیلد می‌تواند تا ۲۵۰ ولت AC با جریان ۵ آمپر را در خروجی تحمل کند.
شیلد سنسور PROMAKE
پارامترهای محیطی بایستی توسط سنسور مناسب شناسایی شوند. شیلد سنسور پرومیک قابلیت تشخیص برخی از پارامترهای محیطی از جمله دما و رطوبت را دارست. در کنار این، شیلد سنسور قابلیت اتصال سنسورهای مختلف را دارد. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید ابعاد کوچکی داشته و قابلیت نصب روی انواع شیلدهای پرومیک را دارد.
این شیلد باید در شیلد آردوینو PROMAKE، در قسمت اسلات شماره ۱ قرار گیرد. اسلات شماره ۱ با نام Promake Module1 قرار می گیرد. نحوه قرارگیری شیلد به صورتی باید باشد که پایه AN1 شیلد سنسور باید به پایه AN(A1) شیلد آردوینو PROMAKE متصل گردد.
شیلد ProMake آردوینو Uno
همانطور که می‌دانید، شیلدهای مختلفی برای استفاده با بردهای آردوینو طراحی شده است. اما برای اجرای پروژه حرفه‌ای و صنعتی با آردوینو به شیلدهایی نیاز خواهد بود که منحصرا برای همین منظور طراحی و تولید شده باشند. جز با تجربه در اجرای پروژه‌های متعدد نمی‌توان نسبت به طراحی شیلد کاربردی Arduino اقدام کرد. شیلدهای پرومیک یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین شیلدها برای بردهای آردوینو در صنایع اینترنت اشیا هستند. ورودی و خروجی‌های متعدد، قابلیت استفاده از چند ماژول کاربردی در کنار برد اصلی و استفاده همزمان از سنسورها و اکچوئیتورها دارد. در تصویر زیر شیلد پرومیک آردوینو UNO را مشاهده می‌کنید. در این پروژه از همین شیلد به همراه دو سنسوری که پیشتر توضیح داده شده، استفاده شده است.
همانطور که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، شیلد مخصوص برد آردوینو Uno بدون نیاز به سیم کشی روی برد قرار میگیرد. سپس توانایی برقراری ارتباط با دو ماژول مختلف را دارد. البته این دو مورد از ویژگی‌های اصلی شیلد ProMake Uno است. ولی قابلیت‌های مهمتری هم دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌کنم. شش نکته در علت ساخت این شیلد وجود دارند. در تصویر زیر هم میتوانید بخش‌های مختلف این برد را مشاهده کنید.
- کاهش زمان راه اندازی در پروژه‌ها با حذف کردن سیم کشی
- جلوگیری از آسیب دیدن برد و ماژول‌ها در اثر اتصال کوتاه و یا اشتباه
- جلوگیری از قطعی ناخواسته در اثر جابجایی سیم‌ها در مدارهایی که شلوغ شده‌اند.
- کاهش زمان عیب یابی و رفع اشکال در اثر بروز هر کدام از مشکلات ۱ تا ۳
- زمان تحویل پروژه احتمال کار نکردن در اثر قطعی و یا سهل انگاری رفع میشود.
- ساخت محصول قابل حمل به خارج از آزمایشگاه و تست در محیط واقعی فراهم میشود.
نصب کتابخانه آردوینو
همانطور که اطلاع دارید، کتابخانه ها یکی از ابزارهای کلیدی و کاربردی در برنامه نویسی به شمار می روند. به کمک این ابزار، می توانیم توابع نوشته شده در فایلهایی به نام کتابخانه ذخیره کرده و سپس در پروژه های متعدد از آن استفاده کنیم. همانطور که پیشتر گفته شد، برای راه اندازی و کار با ماژول کتابخانه توسعه داده شده است. برای استفاده از این کتابخانه، ابتدا باید آن را نصب کنیم. برای نصب کتابخانه در محیط آردویینو، ابتدا بر روی گزینه Tools و سپس Manage Libraries کلیک کنید. پس از کلیک بر روی گزینه Manage Libraries، در صفحه ظاهر شده، در قسمت کادر جستجو، عبارت sht2x را جستجو نموده و کتابخانه مشخص شده در تصویر را نصب نمایید.
کدهای پروژه تهویه هوشمند با ProMake
پس از برقراری اتصالات، نوبت به آپلود کدها می رسد. جهت آپلود کدها دقت داشته باشید که سوییچ S1 در حالت PROG باشد. توسط کلید پروگرام روی شیلد پرومیک بدون نیاز به جدا کردن پورت سریال امکان پروگرام کردن برد فراهم میشود.
#include "Wire.h" //کتابخانه I2C
#include "SHT2x.h" //کتابخانه سنسور دما و رطوبت
#define col 5 //تعیین پایه رله خنک سازی
#define heat 10 //تعیین پایه گرم سازی
SHT2x sht; //ایجاد شی از کلاس کتابخانه
String data = ""; //متغیر جهت دریافت مقدار از کاربر
float temp = 0, user_tmp = 0; //تعیین متغیر جهت دریافت دمای مورد نظر کاربر و دمای محیط
void setup()
{
Serial.begin(115200);
pinMode(col, OUTPUT); //پایه خنک سازی
pinMode(heat, OUTPUT); //پایه گرم سازی
digitalWrite(col, LOW);
digitalWrite(heat, LOW);
sht.begin(); //راه اندازی سنسور دما
}
void loop()
{
if (Serial.available() > 0) //دریافت متغیر از کاربر
user_tmp = Serial.readString().toInt(); //تبدیل رشته ورودی به عدد اعشاری
sht.read(); //خواندن داده از سنسور
temp = sht.getTemperature(); //دریافت دما
//************************************************
Serial.print("ACTUAL TEMP : ");
Serial.flush();
Serial.println(temp, 1);
delay(1000);
//************************************************
Serial.print("USER TEMP : ");
Serial.flush();
Serial.println(user_tmp, 1);
Serial.flush();
Serial.println("***********************************************");
delay(1000);
//************************************************
if ((int)user_tmp > (int)temp ) { //در صورتیکه دمای کاربر از دمای محیط بیشتر باشد، رله گرماسازی فعال شود.
digitalWrite(heat, HIGH);
digitalWrite(col, LOW);
Serial.println("HEAT RELAY");
delay(1000);
}
else if ((int)user_tmp < (int)temp) { //در صورتیکه دمای کاربر از دمای محیط کمتر شود رله خک سازی فعال می شود.
digitalWrite(col, HIGH);
digitalWrite(heat, LOW);
Serial.println("COL RELAY");
delay(1000);
}
else { //خاموش کردن رله
digitalWrite(col, LOW);
digitalWrite(heat, LOW);
Serial.println("OFF RELAY");
delay(1000);
}
}
اجرای پروژه تهویه هوشمند ProMake
پس از آپلود کدها، نوبت به اجرای پروژه می رسد. جهت اجرای پروژه، باید از سریال مانیتور دمای مطلوب را ارسال کنید. به همین جهت، باودریت باید روی ۱۱۵۲۰۰ تنظیم شود. به عنوان مثال، عدد ۲۵ را ارسال می کنیم. با ارسال عدد، در صورتیکه دمای محیط از دمای تنظیم شده بیشتر شود، فن خنک کننده و در غیر اینصورت فن گرمکن عمل می کند.
لوازم مورد نیاز
لینک خرید برد آردوینو، کلیک کنید
لینک خرید شیلد آردوینو PROMAKE، کلیک کنید
لینک خرید شیلد سنسور PROMAKE، کلیک کنید
لینک خرید شیلد رله دو کانال PROMAKE، کلیک کنید
جمع بندی
در مجموعه آموزش های اجرای پروژه با شیلدهای PROMAKE، این قسمت را به طراحی و پیاده سازی یک سیستم تهویه مطبوع پرداختیم. به کمک این پروژه شما می توانید با ارسال دما به سیستم، دمای محیط تنظیم می شود. این پروژه دارای دو فن بوده که یکی دارای فن گرما و دیگری فن سرما است. با دریافت دما از سوی کاربر و مقایسه آن با دمای محیط، به فن مناسب فرمان داده می شود. جهت اجرای پروژه، از شیلدهای PROMAKE استفاده می شود. به کمک این شیلدها و بدون نیاز به هیچ سیم کشی، پروژه اجرا می شود.
