Πώς να κάνετε υγρασία και θερμοκρασία σε πραγματικό χρόνο καταγραφέα δεδομένων με Arduino UNO και κάρτα SD - Προσομοίωση DHT11 Data-logger στο Proteus: 5 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Εισαγωγή:

Γεια, αυτό είναι το Liono Maker, εδώ είναι ο σύνδεσμος στο YouTube. Κάνουμε δημιουργικό έργο με το Arduino και δουλεύουμε σε ενσωματωμένα συστήματα.

Καταγραφέας δεδομένων:

Ο καταγραφέας δεδομένων (επίσης καταγραφέας δεδομένων ή καταγραφέας δεδομένων) είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που καταγράφει δεδομένα με την πάροδο του χρόνου με ενσωματωμένο όργανο ή αισθητήρα ή μέσω εξωτερικών οργάνων και αισθητήρων. Γενικά είναι μικρά, με μπαταρία, φορητά και εξοπλισμένα με μικροεπεξεργαστή, εσωτερική μνήμη για αποθήκευση δεδομένων και αισθητήρες. Ορισμένα δεδομένα καταγραφής διασυνδέονται με έναν προσωπικό υπολογιστή και χρησιμοποιούν λογισμικό για την ενεργοποίηση του καταγραφέα δεδομένων και την προβολή και ανάλυση των δεδομένων που συλλέγονται, ενώ άλλα έχουν μια τοπική συσκευή διεπαφής (πληκτρολόγιο, LCD) και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αυτόνομη συσκευή.

Σε αυτό το έργο, χρησιμοποιώ το πρόγραμμα καταγραφής δεδομένων με κάρτα SD για αποθήκευση δεδομένων σε κάρτα SD με Arduino.

DHT11:

Ο DHT11 είναι ένας ψηφιακός αισθητήρας χαμηλού κόστους για την ανίχνευση θερμοκρασίας και υγρασίας. Αυτός ο αισθητήρας μπορεί εύκολα να διασυνδεθεί με οποιοδήποτε μικροελεγκτή όπως Arduino, Raspberry Pi κλπ. Για να μετρήσει υγρασία και θερμοκρασία ακαριαία. Ο αισθητήρας υγρασίας και θερμοκρασίας DHT11 διατίθεται ως αισθητήρας και ως μονάδα. Η διαφορά μεταξύ αυτού του αισθητήρα και της μονάδας είναι η αντίσταση έλξης και το LED ενεργοποίησης. Ο DHT11 είναι ένας αισθητήρας σχετικής υγρασίας. Για τη μέτρηση του περιβάλλοντος αέρα, αυτός ο αισθητήρας χρησιμοποιεί έναν θερμοστάτη και έναν χωρητικό αισθητήρα υγρασίας.

λειτουργία DHT11:

Ο αισθητήρας DHT11 αποτελείται από ένα χωρητικό στοιχείο ανίχνευσης υγρασίας και ένα θερμίστορ για την ανίχνευση της θερμοκρασίας. Ο πυκνωτής ανίχνευσης υγρασίας έχει δύο ηλεκτρόδια με ένα υπόστρωμα συγκράτησης υγρασίας ως διηλεκτρικό μεταξύ τους. Η αλλαγή στην τιμή της χωρητικότητας συμβαίνει με την αλλαγή στα επίπεδα υγρασίας. Το IC μετρά, επεξεργάζεται αυτές τις μεταβαλλόμενες τιμές αντίστασης και τις μετατρέπει σε ψηφιακή μορφή.

Για τη μέτρηση της θερμοκρασίας αυτός ο αισθητήρας χρησιμοποιεί ένα θερμίστορ αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας, το οποίο προκαλεί μείωση της τιμής αντίστασης με την αύξηση της θερμοκρασίας. Για να λάβετε μεγαλύτερη τιμή αντίστασης ακόμη και για τη μικρότερη αλλαγή θερμοκρασίας, αυτός ο αισθητήρας αποτελείται συνήθως από κεραμικά ημιαγωγών ή πολυμερή.

Το εύρος θερμοκρασίας του DHT11 είναι από 0 έως 50 βαθμούς Κελσίου με ακρίβεια 2 μοιρών. Το εύρος υγρασίας αυτού του αισθητήρα είναι από 20 έως 80% με ακρίβεια 5%. Ο ρυθμός δειγματοληψίας αυτού του αισθητήρα είναι 1Hz. Δηλ. δίνει μια ανάγνωση για κάθε δευτερόλεπτο. Το DHT11 είναι μικρό σε μέγεθος με τάση λειτουργίας από 3 έως 5 βολτ. Το μέγιστο ρεύμα που χρησιμοποιείται κατά τη μέτρηση είναι 2,5mA.

Ο αισθητήρας DHT11 έχει τέσσερις ακίδες- VCC, GND, Data Pin και έναν μη συνδεδεμένο ακροδέκτη. Παρέχεται αντίσταση έλξης 5k έως 10k ohm για επικοινωνία μεταξύ αισθητήρα και μικροελεγκτή.

Μονάδα Micro SD-Card:

Η μονάδα (Micro SD-Card Adapter) είναι μια μονάδα ανάγνωσης καρτών Micro SD, μέσω του συστήματος αρχείων και του προγράμματος οδήγησης διεπαφής SPI, συστήματος SCM για την ολοκλήρωση του αρχείου ανάγνωσης και εγγραφής κάρτας Micro SD. Οι χρήστες Arduino μπορούν να χρησιμοποιήσουν απευθείας το Arduino IDE που διαθέτει κάρτα βιβλιοθήκης κάρτας SD για να ολοκληρώσει την προετοιμασία και την ανάγνωση

Βήμα 1:

Λογισμικό Fritzing and Schematic:

Σε αυτό το σεμινάριο, χρησιμοποιούμε λογισμικό ψύξης για να φτιάξουμε το έργο μας. αυτό το λογισμικό χρησιμοποιείται ευρέως σε όλο τον κόσμο από δημιουργούς.

χρησιμοποιούμε DHT11 και Micro SD-Card Module για να φτιάξουμε το διάγραμμα κυκλώματος με το Arduino UNO.

Ο αισθητήρας DHT 11 έχει 4 ή τρία πόδια που χρησιμοποιούνται. εδώ είναι η λεπτομέρεια για τον τρόπο διασύνδεσης του αισθητήρα θερμοκρασίας και υγρασίας με το Arduino UNO.

/*------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Arduino UNO: DHT11 Αισθητήρας:

GND GND

5-Volt 5-Volt

Καρφίτσα#2 Σήμα

N/A δεν χρησιμοποιείται (4ος πείρος του αισθητήρα εάν υπάρχει)

/*------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

χρησιμοποιούμε μονάδα κάρτας Micro SD με Arduino UNO και DHT11.

Η μονάδα κάρτας SD έχει συνολικά 6 ακίδες, εδώ είναι λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο διασύνδεσης της μονάδας Micro SD-Card με το Arduino UNO.

/*-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Arduino UNO: Μονάδα Micro SD-Card:

GND GND

5-Volt 5-Volt

καρφίτσα 13 καρφίτσα ρολογιού

καρφίτσα 12 MISO

καρφίτσα 11 MOSI

pin 4 CS (ορίστε στην Arduino Coding)

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

Βήμα 2:

Προσομοίωση στο Proteus:

Σε αυτό το σεμινάριο, χρησιμοποιούμε το λογισμικό Proteus για να προσομοιώσουμε το έργο μας (data-logger).

Το Proteus Design Suite είναι μοναδικό προσφέροντας τη δυνατότητα να συν-προσομοιώνει κώδικα μικροελεγκτή υψηλού και χαμηλού επιπέδου στο πλαίσιο προσομοίωσης κυκλώματος SPICE μικτής λειτουργίας. Αυτό το λογισμικό χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορα δημιουργικά έργα. Για παράδειγμα, το Proteus χρησιμοποιείται για τη δημιουργία διαγράμματος κυκλώματος και επαγγελματικού PCB. και πολλούς άλλους στόχους που έχει. Το λογισμικό Proteus χρησιμοποιείται επίσης για την προσομοίωση κυκλωμάτων π.χ. προσομοιώσεις με αισθητήρες και μικροελεγκτές, και την οικογένεια Arduino επίσης.

Σε αυτό το σεμινάριο, χρησιμοποιούμε κάρτα SD και DHT11 για να δημιουργήσουμε έναν καταγραφέα δεδομένων ή συσκευή εγγραφής δεδομένων.

πώς να ξεκινήσετε τις προσομοιώσεις:

Πρώτον, πρέπει να φτιάξουμε το διάγραμμα κυκλώματος και στη συνέχεια να γράψουμε την κωδικοποίηση Arduino (δίνεται παρακάτω). αφού γράψουμε την κωδικοποίηση Arduino, πρέπει να φτιάξουμε ένα «εξάγωνο αρχείο» (δίνεται παρακάτω) το οποίο χρησιμοποιείται στο Arduino UNO στο Proteus Simulation.

πώς να ανεβάσετε ένα δεκαεξαδικό αρχείο στο Arduino UNO:

Πρώτον, μεταγλωττίστε την κωδικοποίηση Arduino στο Arduino IDE. Το δεύτερο βήμα είναι να δημιουργήσετε ένα εξάγωνο αρχείο, για το σκοπό αυτό μεταβείτε στο "αρχείο" στο Arduino IDE και επιλέξτε "Προτιμήσεις" και, στη συνέχεια, μεταβείτε στην "μεταγλώττιση", επιλέξτε το. Κάντε κλικ εντάξει. Συγκεντρώστε ξανά την κωδικοποίηση Arduino και αντιγράψτε το εξάγωνο αρχείο από εδώ, όπως φαίνεται στο βίντεό μου.

Στο διάγραμμα Circus Proteus, κάντε δεξί κλικ στο Arduino UNO και, στη συνέχεια, θα δείτε νέο παράθυρο ανοίγματος και, στη συνέχεια, επιλέξτε εδώ "Επεξεργασία ιδιοκτησίας". επιλέξτε τη γραμμή αρχείων και "επικολλήστε" εδώ το αρχείο Arduino Coding HEX.

πώς να ανεβάσετε το αρχείο εικόνας σε κάρτα SD στο Proteus:

Επιλέξτε την κάρτα SD σας στο Proteus και κάντε δεξί κλικ σε αυτήν και θα δούμε νέο παράθυρο ανοίγματος, επιλέξτε εδώ "επεξεργασία ιδιοκτησίας". στη συνέχεια, μεταβείτε στη γραμμή αρχείων και επιλέξτε μνήμη κάρτας 32gb. αντιγράψτε τη θέση του αρχείου εικόνας από τον υπολογιστή σας επικολλήστε τη στη γραμμή αρχείων και, στη συνέχεια, γράψτε κάθετο και βάλτε το όνομα του αρχείου. αυτός είναι ο πλήρης τρόπος για να γράψετε το σύνδεσμο αρχείου εδώ.

μετά την ολοκλήρωση της μεταφόρτωσης δεκαεξαδικού αρχείου και αρχείου εικόνας στην κάρτα SD, πρέπει απλώς να βεβαιωθούμε ότι δεν υπάρχει σφάλμα στο διάγραμμα κυκλώματος. Κάντε κλικ στο κουμπί "αναπαραγωγή" στο αριστερό κάτω μέρος του Proteus. η προσομοίωση έχει ξεκινήσει. όπως φαίνεται στο βίντεο. Και φαίνεται στις εικόνες.

Βήμα 3:

πώς να ανεβάσετε και να δημιουργήσετε γράφημα δεδομένων σε πραγματικό χρόνο στο EXCEL:

Σε αυτό το έργο χρησιμοποιούμε κάρτα SD στα δεδομένα μας στο αρχείο ".txt". συνδέστε την κάρτα SD σας από τη μονάδα SD-Card. και συνδέστε το με τον υπολογιστή. θα δούμε το αρχείο txt που έχει τιμές δεδομένων θερμοκρασίας και υγρασίας σε πραγματικό χρόνο να περνάει από τον αισθητήρα.

Ανοίξτε το EXCEL στον υπολογιστή σας και μετά μεταβείτε στα "δεδομένα". στη συνέχεια, μεταβείτε στο "εισαγωγή TXT". επιλέξτε το αρχείο txt στον υπολογιστή σας και εγχέστε το σε λογισμικό excel.

επιλέξτε "εισαγωγή" και, στη συνέχεια, μεταβείτε στο "γράφημα γραμμών". Δημιουργήστε μια γραφική παράσταση με το excel. εδώ κάνουμε δύο γραφήματα επειδή έχουμε δύο στήλες τιμών δεδομένων υγρασίας και θερμοκρασίας.

Βήμα 4:

Λήψη αρχείου HEX και αρχείου εικόνας και κωδικοποίηση Arduino από το rar:

Ανεβάζω το αρχείο "GGG.rar", το οποίο έχει

1- Αρχείο Txt

2- Εξαγωνικό αρχείο

3- αρχείο εικόνας για κάρτα SD