اندازهگیری دما و رطوبت یکی از پروژههای کاربردی در حوزه الکترونیک است که میتوان آن را با قطعات نسبتاً ساده اجرا کرد.
چنین سیستمی میتواند برای نمایش شرایط محیط، ساخت ایستگاه هواشناسی کوچک، کنترل گلخانه، پایش اتاق یا حتی پروژههای هوشمندسازی مورد استفاده قرار گیرد. برای ساخت یک نمونه ساده، یک برد پردازنده مانند آردوینو، سنسور دما و رطوبت، نمایشگر و منبع تغذیه کافی است.
البته اگر هدف فقط مشاهده دما و رطوبت نباشد و بخواهید بر اساس مقدار اندازهگیریشده یک وسیله مانند فن، هیتر یا رطوبتساز را کنترل کنید، به قطعات بیشتری نیاز خواهید داشت. بنابراین بهتر است ابتدا مشخص کنید سیستم قرار است فقط اندازهگیری کند یا وظیفه کنترل تجهیزات را نیز بر عهده داشته باشد.
برای ساخت سیستم دما و رطوبت به چه قطعاتی نیاز داریم؟
برای یک پروژه ساده میتوان از آردوینو به عنوان کنترلکننده، سنسور دما و رطوبت، نمایشگر LCD یا OLED و سیمهای اتصال استفاده کرد. منبع تغذیه مناسب نیز برای راهاندازی مدار ضروری است.
سنسور اطلاعات مربوط به شرایط محیط را دریافت میکند و برد پردازنده این اطلاعات را میخواند. سپس دادهها میتوانند روی نمایشگر نشان داده شوند یا برای تصمیمگیری در بخش کنترل مورد استفاده قرار بگیرند.
اگر پروژه قرار است به صورت مستقل و بدون اتصال دائمی به کامپیوتر کار کند، بهتر است از منبع تغذیه متناسب با برد و سایر قطعات استفاده شود. در پروژههای قابل حمل نیز میتوان از باتری استفاده کرد.
استفاده از DHT11 برای شروع پروژه
یکی از گزینههای ساده برای شروع، ماژول دما و رطوبت DHT11 است. این سنسور امکان اندازهگیری همزمان دما و رطوبت نسبی محیط را فراهم میکند و به دلیل راهاندازی نسبتاً ساده، در پروژههای آموزشی و نمونهسازی مورد استفاده قرار میگیرد. برای نمونه، DHT11 با یک پایه داده میتواند اطلاعات اندازهگیریشده را به میکروکنترلر منتقل کند.
برای پروژههایی که دقت بسیار بالا یا شرایط محیطی سخت دارند، بهتر است پیش از انتخاب سنسور، محدوده اندازهگیری و میزان دقت مدلهای مختلف بررسی شود. سنسورهای دیگری مانند DHT22، SHT20 و SHT35 نیز برای کاربردهای متفاوت وجود دارند و بعضی مدلها دقت بالاتری ارائه میکنند.
اتصال سنسور به برد چگونه انجام میشود؟
در حالت معمول، سنسور دارای پایه تغذیه، زمین و داده است. پایه تغذیه باید به ولتاژ مناسب متصل شود و پایه زمین نیز با GND برد مشترک باشد. پایه داده وظیفه انتقال اطلاعات دما و رطوبت را بر عهده دارد.
بعد از اتصال سختافزاری، باید کتابخانه و کد مناسب سنسور در محیط برنامهنویسی برد نصب و اجرا شود. برنامه، داده دریافتی را از سنسور دریافت کرده و میتواند مقدار دما و رطوبت را در نمایشگر نشان دهد.
در زمان سیمکشی بهتر است به پایههای سنسور و برد دقت شود. اتصال اشتباه تغذیه یا داده میتواند باعث کار نکردن سنسور یا حتی آسیب دیدن بعضی قطعات شود.
نمایش اطلاعات روی LCD یا OLED
پس از دریافت اطلاعات، یکی از سادهترین روشها برای مشاهده نتیجه استفاده از نمایشگر است. LCD برای پروژههای آموزشی گزینه مناسبی است و OLED نیز به دلیل ابعاد کوچک و خوانایی مناسب در پروژههای جمعوجور کاربرد دارد.
میتوان صفحه نمایش را طوری برنامهریزی کرد که دما در یک خط و رطوبت نسبی در خط دیگر نمایش داده شود. همچنین امکان اضافه کردن اطلاعاتی مانند وضعیت فن، هشدار دما یا زمان اندازهگیری نیز وجود دارد.
در پروژههای پیشرفتهتر، دادهها میتوانند به جای نمایشگر روی کارت حافظه ذخیره شوند یا از طریق Wi-Fi به یک تلفن همراه یا سرور ارسال شوند.
اگر بخواهیم دما را کنترل کنیم چه میشود؟
اندازهگیری دما با کنترل دما تفاوت دارد. سنسور فقط شرایط محیط را اندازهگیری میکند، اما برای کنترل باید یک خروجی مناسب نیز در مدار وجود داشته باشد.
برای مثال، میتوان تعیین کرد اگر دما از یک مقدار مشخص بیشتر شد، فن روشن شود و پس از کاهش دما خاموش شود. برای چنین کاری میتوان از رله یا ماژولهای کنترل مناسب استفاده کرد.
در پروژههایی که به کنترل خودکار نیاز دارند، عبارت خرید ماژول کنترل دما میتواند شما را به سمت تجهیزاتی هدایت کند که برای مدیریت دما طراحی شدهاند. این ماژولها در مدلهای مختلف وجود دارند و بعضی از آنها دارای نمایشگر، سنسور خارجی و خروجی رله هستند. در بازار مدلهایی مانند W1209 و کنترلرهای ترکیبی دما و رطوبت نیز عرضه میشوند.
از کجا قطعات مورد نیاز را تهیه کنیم؟
برای تهیه سنسورها و قطعات پروژه میتوان از فروشگاههای تخصصی قطعات الکترونیکی استفاده کرد. جم ترونیک یکی از مجموعههایی است که در دستهبندی محصولات خود بخشهایی مانند سنسورهای دما و رطوبت، ماژول کنترل دما و سایر ماژولهای الکترونیکی را ارائه میکند. در کنار آن، فروشگاههایی مانند ECA نیز مجموعهای از سنسورها و ماژولهای دما و رطوبت از مدلهای ساده تا گزینههای دقیقتر را عرضه میکنند. برای مقایسه گزینههای موجود در بازار نیز میتوان از سایتهایی مانند ایمالز استفاده کرد که محصولات و فروشندگان مختلف حوزه سنسورها و ماژولهای دما را کنار هم نمایش میدهد.
چگونه دقت سیستم را بهتر کنیم؟
دقت سیستم فقط به سنسور وابسته نیست. محل قرارگیری سنسور، کیفیت اتصالات، منبع تغذیه و شرایط محیطی نیز میتوانند روی نتیجه تأثیر بگذارند.
سنسور نباید در محلی قرار بگیرد که مستقیماً در معرض حرارت یک قطعه الکترونیکی یا جریان هوای غیرطبیعی قرار داشته باشد. برای مثال، قرار دادن سنسور در کنار رگولاتور یا پردازندهای که گرما تولید میکند، ممکن است عددی متفاوت از دمای واقعی محیط نشان دهد.
همچنین بهتر است دادهها چند بار خوانده شوند و در صورت نیاز میانگین چند اندازهگیری در نظر گرفته شود. این کار میتواند نوسانهای جزئی در دادهها را کاهش دهد.
جمعبندی
ساخت سیستم اندازهگیری دما و رطوبت میتواند یک پروژه مناسب برای یادگیری سنسورها، میکروکنترلرها و نمایش دادهها باشد. برای یک نمونه ساده، میتوان از یک برد پردازنده، سنسور دما و رطوبت، نمایشگر و منبع تغذیه استفاده کرد.
اگر هدف فقط مشاهده شرایط محیط باشد، ساختار پروژه نسبتاً ساده است؛ اما برای کنترل فن، هیتر یا تجهیزات دیگر باید بخش خروجی و کنترل نیز به مدار اضافه شود. انتخاب سنسور مناسب، رعایت سیمکشی، توجه به محدوده اندازهگیری و قرار دادن صحیح سنسور نیز نقش مهمی در نتیجه نهایی دارند. با همین ساختار ساده میتوان پروژه را در مراحل بعدی توسعه داد و قابلیتهایی مانند ذخیره اطلاعات، هشدار، کنترل خودکار و اتصال بیسیم را نیز به آن اضافه کرد.
/ پایان رپرتاژ
این مطلب صرفا جنبه تبلیغاتی داشته و انزل وب هیچ مسئولیتی را در رابطه با آن نمیپذیرد.