Температурные контроллеры. Терморегуляторы

Каркасные дома

Джек и Хосе, пара прекрасных хомячков, жили со мной более 100 дней и ночей. Их мягкая и белая шерсть давала мне покой и тепло, особенно во время программирования зимними вечерами.

Но на прошлой неделе произошла трагедия. Холодный воздух пришел из Сибири, и в Шэньчжэне сильно снизилась температура и влажность. Такая погода продлилась 10 дней. Температура держалась на уровне 10 градусов, и я сильно замерзал каждый день. Однако случилось страшное: Джек и Хосе, они покинули меня навсегда…

Это был печальный полдень. После их похорон, по пути домой, у меня появилась новая идея: я должен сделать домик с теплым полом и системой кондиционирования воздуха для моих будущих новых друзей.

Шаг 1: Подготовка модулей

Как специалист по разработке программного обеспечения я не очень хорошо разбираюсь в аппаратных средствах. Поэтому я решил применить наиболее удобную для использования платформу - Arduino.

После поисков в сети Интернет я выбрал следующие модули:

Контроллер Crowduino: совместимая платформа Arduino, с некоторыми обновленными функциями для удобства использования.
Датчик температуры и влажности и резистор номиналом 4,7 кОм. Этот датчик мне нужен для передачи в контроллер текущих значений температуры и влажности.
LCD шилд с кнопками . С помощью данного LCD я смогу визуально контролировать текущую температуру и влажность.
2-канальный релейный модуль . Поскольку модуль Ultrasonic Nebulizer использует питание более 5 В, я использовал релейный модуль для контроля включения/выключения Ultrasonic Nebulizer.
Модуль Ultrasonic Nebulizer для увеличения влажности воздуха.
Шилд с винтовыми клеммами , данный шилд помогает мне удобно соединять провода.
Тепловая пластина: данная тепловая пластина работает как нагреватель для домика домашних питомцев.
Некоторое количество проводов.

В основном датчик температуры и влажности передает данные о том, как холодно вокруг, в контроллер Crowduino. Если контроллер Crowduino “считает”, что очень холодно, тогда он подключает тепловую пластину, чтобы согреть хомяка или модуль ultrasonic nebulizer для начала кондиционирования воздуха.

Шаг 2: Измерение температуры и влажности

Базовое подключение всех модулей (Crowduino, датчика температуры, релейного модуля и т.д.) показано на рисунке выше.

Сначала, подсоедините датчик температуры и влажности AM2302 к плате контроллера Crowduino. Используя проволочную перемычку, подсоедините выводы питания датчика AM2302 к выводам Vcc и GND контроллера Crowduino, далее подсоедините вывод “SIG” датчика AM2302 к A1 Crowduino.

Примите во внимание, что необходимо установить нагрузочный резистор 4,7 кОм между выводом “SIG” датчика AM230 и Vcc. В действительности вы можете найти множество других модулей температуры и влажности, в которые встроен нагрузочный резистор. В этом случае вам не нужно добавлять нагрузочный резистор самостоятельно, что упрощает дальнейшую сборку.

Шаг 3: Подсоедините реле к контроллеру Crowduino, для контроля модуля ultrasonic nebulizer и тепловых пластин.

Подсоедините выводы “IIN1”и “IN2” 2-канального релейного модуля к выводам A4 и A5 контроллера Crowduino (или к шилду с винтовыми клеммами), далее подключите питание к релейному модулю с помощью проволочных перемычек. Таким способом Crowduino может отдельно контролировать 2 реле для включения/выключения питания модуля ultrasonic nebulizer и тепловых пластин.

И, наконец, подсоедините модуль ultrasonic nebulizer и тепловые пластины к реле. Для модуля ultrasonic nebulizer, я отрезал его положительный проводник и подсоединил один его конец к выводу “COM” реле1 (вывод в середине). Далее второй конец я подсоединил к выводу ”NO” реле1. Для тепловых пластин будет легче припаять их выводы к DC гнезду. Подключите реле2 аналогичным способом, как для модуля ultrasonic nebulizer.

После подключения основные аппаратные средства для нового домика хомяков готовы.

Для контроля текущей температуры и влажности я добавил к своей системе LCD шилд с кнопками. Подсоедините шилд с кнопками к шилду с винтовыми клеммами. Фактически данный шилд является опциональным, поскольку не всем требуется визуальное отображение текущих значений температуры и влажности.

Загрузите нижеуказанную программу и откройте ее на вашем Arduino IDE.

В данной программе я установил пороговое значение температуры величиной 9 градусов, а пороговое значение влажности в значение 45. То есть, когда температура, измеренная датчиком, ниже 9 градусов, контроллер crowduino будет контролировать релейный модуль для подачи питания на тепловые пластины, чтобы обогревать хомяков; когда относительная влажность упадет ниже 45% включится модуль ultrasonic nebulizer для увеличения влажности воздуха.

Естественно, если необходимо изменить пороговое значение температуры или влажности, просто измените параметры "temLowTrigger" и "humLowTrigger" температуры и влажности для включения тепловой пластины и модуля ultrasonic nebulizer.

Шаг 5: Тестирование и установка

Когда система работает, текущие значения температуры и влажности можно контролировать с помощью LCD шилда с кнопками.

Поместите тепловую пластину на дно домика хомяка. Также добавьте немного древесной муки, поскольку она позволяет сохранять тепло в домике и служит как одеяло. Тепловая пластина будет активирована, когда температура упадет ниже 9 градусов и останется включенной вплоть до температуры 40 градусов. Поместите модуль ultrasonic nebulizer в воду на глубину около 0,3 метра. Модуль активируется, когда относительная влажность упадет ниже 45%.

После тестирования, система работает превосходно. Тепловая пластина начнет нагрев, если температура низкая, при этом модуль ultrasonic nebulizer также начнет работать. При этом будет мигать светодиодный индикатор.

Я думаю, благодаря этой системе мой будущий хомяк будет просто счастлив!

Основные характеристики:

Тип датчика, используемого для контроллера влажности и температуры - один общий - NT-310;
Диапазон измеряемой температуры: -19,9°C..+80,0°C; шаг измерения 1°C;
Диапазон измеряемой влажности: 5%....95%; шаг измерения 1%;
Принцип управления - ВКЛ-ВЫКЛ (ON-OFF);
2 группы выходных контактов: перекидной управляющий контакт "°C OUT ", 2A резистивной нагрузки для температуры и нормально открытый "%RH OUT" 2A резистивной нагрузки для влажности
2 режима работы контроля температуры "Охлаждение" и "Нагрев" ("COOLING" и"HEATING")
2 режима работы контроля влажности "Дегидрация" "Увлажнение";
Раздельная установка параметров гистерезиса для контроля температуры и влажности;
Выбор между абсолютным, относительным значением температуры или ошибкой датчика для ALARM контакта
Возможность задания задержки включения OUT для режима COOLING (используется для компрессоров);
Возможность задать фиксированный сдвиг по температуре или влажности (при изменении длины провода датчика;
Парольная защита параметров установленных в температурном контроллере;
Энергонезависимая память (EEPROM memory) для сохранения данных;
Легкость отсоединения / подсоединения к контролируемому оборудованию - соединения исполнены с помощью быстро подключаемых разъемов.
расширенный диапазон рабочего напряжения - 100...240В, 50-60 Гц

Этот контроллер также может использоваться как гигростат, гигромер, влагомер или гидромер (гигрометр, гигрометр), термостат, термореле или другими словами реле для измерения уровня влажности и температуры воздуха!

Обратите внимание!!!

соблюдайте полярность при подключении датчика температуры - несоблюдение данного правила может привести к неправильной работе регулятора температуры и повреждения датчика.
при подключении контроллера к сети питания используйте предохранитель 250мА 250В, используйте кабель соответствующего сечения, выполняйте правила электробезопасности.
для сигнальных контактов используйте экранированную витую пару с заземленным экраном. Прокладывайте этот кабель в местах защищенных от сильных электромагнитных полей, контакторов или силовых кабелей.

Внимание важно! Несмотря на то, что данный терморегулятор предназначен для измерения температуры ниже -20 градусов и выше 55 градусов сам прибор необходимо устанавливать там, где температура находится в диапазоне -20....+55 градусов. Иначе пластиковый корпус может деформироваться, а сам терморегулятор выйти из строя. В этом случае гарантийные обязательства аннулируются.

Спасибо за столь обширный комментарий!

Сначала по поводу конкретного девайса, что бы было понимание его назначения. Он разрабатывался как "концентратор" датчиков DHTxx, которые, к сожалению, не имеют возможности работы по шине (в отличие от тех же DS18B20). Поэтому, изначально я вообще не планировал прикручивать к нему дисплей, а только передавать данные на сервер. Но что бы просто посмотреть температуру на улице или в доме, открывать каждый раз браузер не очень удобно, поэтому и появилась "панель оперативного контроля". А так можно организовать мониторинг и без этой "прокладки" и завести датчики DHTxx сразу на GPIO Raspberry Pi.

Если реализовывать Ваш вариант (с возможностью управления нагрузкой по введенным уставкам температуры и влажности), я бы делал девайс немного иначе. Это должен быть модуль, имеющий вход для подключения одного датчика, 1-2 выхода управления нагрузкой, дисплей, кнопки программирования уставок и интерфейс связи с сервером.

Теперь насчет деградации датчиков. На самом деле это очень интересный вопрос, с похожей ситуацией (правда немного в другой плоскости), мне пришлось столкнуться в своей профессиональной деятельности. Поэтому позволю себе небольшое отступление:
На работе мы уже давно пытаемся внедрить систему мониторинга высоковольтного оборудования на тяговых подстанциях. Есть много "контор", которые бодро обещают создать подобную систему и рассказывают, какие параметры необходимо снимать с оборудования для создания такого мониторинга.
Т.е. поставим вам дополнительные датчики, проложим связь, соберем информацию на сервер…и тут наступает коллапс, когда объясняешь им, что на современных подстанциях мы и так собираем всю эту информацию в АСУ ТП. А дальше-то что с ней делать? Никто не может предложить вменяемую математическую модель (выходную функцию) которая показывала бы тенденцию старения оборудования. Кроме того, здесь очень много зависит от внешних факторов. Например, лежит снег на вводах трансформатора или идет дождь, сопротивление изоляции вводов в этом случае уменьшается. Но это ведь не деградация, следовательно, здесь необходимо учитывать погодные условия, причем только измерением температуры и влажности тут не обойтись. И таких взаимосвязанных факторов огромное количество.

Ваше предложение контролировать деградацию датчиков по уходу показаний одного из датчиков от значения "среднего по больнице", имеет, конечно, право на жизнь. Но нужно учитывать, что датчики должны быть предварительно откалиброваны и должны находиться в абсолютно одинаковых условиях по отношению к внешним факторам. Если обеспечить такие идеальные условия (что в реальных условиях всегда проблематично), то реализация подобного алгоритма вполне возможна.

Контроллеры температуры и влажности используются в самых различных областях. Основным элементом модели является датчик. Непосредственно определение температуры или влажности осуществляется через проводники. Для управления указанным процессом используется процессор и микросхема. Современные модификации выпускаются с зондами. Однако, чтобы узнать больше информации о контроллерах и влажности, следует ознакомиться с их типами.

Виды устройств

В первую очередь разделение осуществляется по типу проводников. На сегодняшний день имеются контактные и игольчатые устройства. Первый тип позволяет измерять температуру воздуха. Игольчатые проводники чаще всего используются для определения влажности на каком-либо предмете.

Также модели различаются по чувствительности. На рынке представлены модификации низкой, средней и высокой чувствительности. Еще разделение происходит по типу датчика. Существуют коммутационные, распределяющие, проводные и импульсные модификации.

Обзор модели PTD 1

Этот контроллер температуры и влажности имеет два датчика. Параметр проводимости у прибора равняется 1,3 мк. Контакты у модели установлены проводного типа. Для вывода результатов измерений на дисплей используется блок управления. С целью подзарядки устройства применяется аккумуляторная батарея. Памяти у модели имеется 20 измерений. Точность определения температуры равняется 1,2 %. Купить модель можно за 4300 руб.

Контроллер PTD 2

Указанный контроллер температуры воздуха используется чаще всего в лабораторных условиях. Отличительными особенностями прибора считаются высокая точность показаний и чувствительные контакты. Блок питания в устройстве применяется с микросхемой. Также важно отметить, что этот контроллер является очень компактным. Максимально допустимая рабочая температура составляет 45 градусов. Контакты применяются проводного типа. Для вывода результатов используется дисплей. Датчик у прибора установлен коммутационного типа. Для строительной отрасли модель не подходит. На эти контроллеры температуры цена колеблется в районе 5200 руб.

Описание котроллера Extech

Данный контроллер и влажности часто используется в промышленной сфере. Отличительной особенностью устройства является высокий показатель проводимости. Для передачи сигнала на применяются электроды. Контакты в устройстве используются проводного типа. Всего у модели есть два датчика. Показатель погрешности не превышает 0,5 %.

В жидкой среде прибор использовать запрещается. Если говорить про конструктивные особенности, то важно упомянуть о качественном аккумуляторе. Памяти у модели имеется не много. Если верить отзывам специалистов, то система защиты очень редко дает сбои. Продается представленный контроллер измерения температуры и влажности по цене от 4400 руб.

Отзывы о модели ADA ZHM 125

Указанный контроллер управления температурой и влажностью является востребованным в строительной сфере. Среди особенностей прибора отзывы отмечают компактность, а также качественный детектор. Проводники у модели установлены средней чувствительности. Микросхема предусмотрена с улавливателем. Максимально допустимая рабочая температура составляет 30 градусов. Электроды в устройстве используются с конденсатором. Памяти в указанном приборе хватает на 30 измерений.

Параметр точности показаний находится на отметке в 0,4 %. Аккумулятор у контроллера применяется небольшой емкости. Для жидкой среды устройство не подходит. Корпус у контроллера предусмотрен с системой защиты серии РР20. Купить модель пользователь способен по цене от 3500 руб.

Обзор модели ADA ZHM 133

Это недорогой и компактный контроллер и влажности. Отзывы покупателей говорят о низком параметре погрешности. В данном случае датчик используется коммутационного типа. Всего у модели имеется одна батарейка. В автономном режиме контроллер может проработать около пяти часов.

Система защиты у корпуса имеется серии РР20. Если верить специалистам, то сбои в микросхеме происходят редко. Блок управления установлен на пять каналов. Для лабораторных исследований устройство не подходит. Купить данный контроллер датчика температуры можно по цене от 4200 руб.

Мнение о контроллере Dinteck

Данный контроллер измерения температуры и влажности оснащен двумя датчиками. Для подключения устройства к ПК имеется разъем. Батарейка в нем используется только одна. Система защиты у корпуса предусмотрена серии РР21. Улавливатель у модели отсутствует. Таким образом, параметр проводимости у прибора не сильно высокий. Если верить отзывам, то сбои в блоке управления происходят не часто. Микросхема у модели используется с конденсаторами.

Точность измерения не превышает 0,2 %. Для лабораторных исследований указанный контроллер подходит хорошо. Однако важно отметить, что в жидкой среде его использовать запрещается. По чувствительности модель не отличается от предыдущих устройств. Максимально допустимая рабочая температура составляет 55 градусов. Купить данный котроллер измерения температуры и влажности можно за 3800 руб.

Описание котроллера HYDROEasy

Указанные контроллеры температуры и влажности выпускаются для инкубаторов различных производителей. В данном случае датчик применяется коммутационного типа. Всего у модели установлено два конденсатора. Контакты стандартно используются проводного типа. Калибровка у контроллера много времени не отнимает. Памяти прибора хватает только на 15 измерений. Максимально допустимая рабочая температура составляет около 45 градусов. Батарея в данном случае рассчитана на 360 мАч. Хватает ее примерно на 3,5 часа работы. Продается представленный контроллер измерения температуры и влажности по цене от 3600 руб.

Отзывы о модели ZFM 100-4

Это профессиональный и недешевый контроллер измерения температуры и влажности. Среди особенностей модели отзывы упоминают о качественном датчике. Параметр проводимости не превышает 1,4 мк. Дисплей в устройстве составляет 3,5 дюйма. Если верить специалистам, то сбои в микросхеме происходят нечасто.

Максимально допустимая рабочая температура составляет 45 градусов. Система защиты корпуса предусмотрена серии РР22. Памяти прибора хватает лишь на 14 измерений. Показатель погрешности не превышает 0,5 %. Электроды в данном случае соединены с контактором. Стоит на сегодняшний день данный контроллер измерения температуры и влажности около 4600 руб.

Обзор модели ZFM 100-5

Среди строителей большой популярностью пользуются указанные контроллеры температуры и влажности. Среди отличительных особенностей модели следует отметить качественный блок управления. При этом дисплей используется на 3,5 дюйма. Система защиты корпуса предусмотрена серии РР22. Параметр проводимости не превышает 1,4 мк. Контакты в устройстве установлены проводного типа.

Если верить экспертам, то сбои в микросхеме наблюдаются редко. Параметр погрешности у контроллера не превышает 0,4 %. Допустимый уровень температуры равняется 50 градусам. Памяти модели хватает на 35 измерений. Как утверждают отзывы, модель очень быстро проходит калибровку. Купить данный контроллер измерения температуры и влажности пользователь способен по цене от 4400 руб.

Мнение о контроллере TECNIX 590

Данные контроллеры температуры и влажности используются в строительной и химической отрасли. Среди отличительных особенностей модификации отзывы выделяют качественный блок управления. Микросхема используется с проводными диодами. Также важно отметить, что у модели имеется зонд. Показатель проводимости у контроллера равняется 1,2 мк.

Дисплей стандартно предусмотрен текстового типа. Функция калибровки у прибора имеется. Допустимый уровень температуры составляет 40 градусов. Если верить отзывам, то система защиты у корпуса установлена высокого качества. Улавливатель в данном случае отсутствует. Купить контроллер температуры и влажности в магазине можно за 3700 руб.

Описание котроллера TECNIX 600

Указанный цифровой контроллер температуры продается довольно компактных размеров. Всего у прибора есть два датчика. Параметр проводимости у них равняется 1,3 мк. Также важно отметить, что у модели имеется электрический улавливатель. Контакты стандартно используются проводного типа.

Система защиты у корпуса используется серии РР22. Допустимый порог температуры равняется 55 градусам. Отзывы специалистов говорят о том, что сбои в микропроцессоре происходят редко. Памяти модели хватает на целых 30 измерений. В стандартном комплекте контроллера есть две батарейки. Купить модель в специализированном магазине можно всего лишь за 3400 руб.