Chciałbym podzielić się swoim projektem DIY, który wykonałem dla kolegi. Projekt jest dalej wspierany i rozbudowywany o kolejne elementy, także w najbliższym czasie mogą pojawić się nowe wpisy prezentujące nowe możliwości systemu.
Na początek może sama idea projektu i jego założenia. Pomysł jak już wspomniałem podrzucił kolega, który zimą korzystał z przydomowej sauny. Jednak musiał pokonywać dystans z domu do sauny ok. 50 m. w celu sprawdzenia temperatury nagrzania sauny. Nie było by to problemem teraz w lecie, jednak zimą sprawa nie była za ciekawa, a stacje pogodowe i inne czujniki wysyłające temperaturę na odległość albo gubiły zasięg już po paru dniach albo temperatura w saunie była za wysoka (120 st.) i nadajniki odmawiały posłuszeństwa. Na spotkaniu towarzyskim kolega opowiedział mi całą sytuację i tak oto narodził się pomysł czujnika temp. na odległość.
Zapoznałem się z sytuacją, kolega przedstawił oczekiwania, ja dodałem coś od siebie i wyszły nam poniższe założenia projektu:
- Projekt miał być bezprzewodowy, a sygnał miał być emitowany na odległość 50 m. otwartej przestrzeni i 2 ściany w domu.
- Oczywiście nadawanie i odbiór temperatury z sauny i wyświetlenie jej na wyświetlaczu LCD, tak więc 2 moduły: nadawczy i odbiorczy.
- Dodałem od siebie możliwość ustawienia alarmu temperatury, po której przekroczeniu miał włączać się buzzer sygnalizujący osiągnięcie ustawionej temp. w saunie (nie trzeba co chwilę sprawdzać i specjalnie chodzić do kuchni, a także nie trzeba pamiętać o sprawdzaniu :D).
- Nadajnik i odbiornik mają być zasilane z sieci i być w obudowach.
- Czujnik temp. musi dokonywać pomiaru temperatury sięgającej 130 stopni C.
No to tyle z założeń, wszystko było już ustalone więc pozostało nic innego jak wykonanie projektu. Jak widzicie kolega ma saunę także koszta nie musiały być cięte a ja mogłem puścić wodze fantazji xD
No więc pewnego zimowego wieczoru zacząłem kompletować potrzebne elementy:
Oczywiście potrzeba czegoś co to ogarnie i jakoś tak padło na ATmega328p a konkretnie Arduino pro mini. Dlaczego Arduino, a nie goła atmega, lub inne cusik? Podobne koszty, stabilizator, rezonator i goldpiny na pokładzie więc wybór był prosty, choć na pewno znajdą się osoby co powiedzą po co od razu atmega i to jeszcze328p! No ale cóż chciałem żeby projekt był przyjemny, i łatwy w ewentualnych dalszych upgreydach :p
I właśnie również z tego powodu zdecydowałem się na płytki prototypowe a nie na trawienie laminatu, choć tak mogłem wyprowadzić sygnały, zasilanie i masy no ale cóż lubię lutować i plątanine kabelków.
Teraz dalsze elementy czyli najważniejszy czujnik temp, który postanowiłem umieścić również w odbiorniku. Jako, że 125 stopni to taka przyjazna temp dla większości czujników to wybór padł na popularne Dallas 18b20 - tryb pasożytniczy, dokładność, i cena przemówiły na jego korzyść (choć każdy może sb dać jaki mu się żyd nie podoba).
Dalej myślałem o zasilaniu... Czy 12V i przetwornica step-down, czy jakieś zasilacze 5V i bezpośrednio do VCC pro mini, czy jakiś zasilacz 9V do stabilizatora pro mini? Pomysłów było sporo, lecz po próbach postanowiłem spróbować na zasilaczach USB 5V 1A i sprawdzić już z gotowym projektem. To akurat element nad którym pomyślę później i nie muszę podejmować już ostatecznej decyzji.
Wyświetlacz to LCD 4x20, po prostu ze względów estetycznych i potrzebnego miejsca pod nim na elektronikę.
Następnie moduły komunikacyjne na daną odległość i przeszkody w formie 50 cm. ścian. Postanowiłem sprawdzić najpierw tanie moduły RF do arduino na interface TTL, a także odległość jaką proponuje producent czyli 150m. Jednak po próbach okazało się, iż nawet z antenami zasięg ledwo wystarczał na 50m i jedną 20cm. ścianę. W dodatku pomyślałem, że fajnie by było mieć komunikację w obie strony i np. włączać światło z domu w środku sauny, czy też sam piec (gdyby był elektryczny a nie na drewno jak ma kolega xD), jak i również wysłanie sygnału SOS do domu w razie potrzeby, który uruchomi buzzer, i inne bajery.
Wtedy pojawił się pomysł aby wykorzystać moduły HC-12 433Mhz, które działają na magistralę UART za pośrednictwem pinów RX i TX. Wykorzystałem je ponieważ nie było dostępnych nRF24L01 ze wzmacniaczem, które są trochę tańsze no ale los tak chciał.
Zacząłem od konfiguracji modułów HC-12, w których ustawiłem za pomocą komend AT największą moc nadawania, odpowiedni kanał i inne (polecam filmik na youtube gdzie pan fajnie przedstawia działanie i konfigurowanie modułów). Po pozytywnym teście przesłania informacji z jednego Arduino do drugiego podłączyłem na płytkach stykowych zestaw nadawczy, odbiorczy i zabrałem się do pisania wsadów:
ODBIORNIK:
/*
HC-12
odbiornik
*/
#include <SoftwareSerial.h>
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal.h>
#define ONE_WIRE_BUS 4 //pin 4 w arduino cz. temp.
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); // uruchomienie onewire
DallasTemperature sensors(&oneWire);
// PODPIĘCIE LCD: RS-12, RW-14, E-11, D4-7, D5-8, D6-9, D7- 10
LiquidCrystal lcd(12, 14, 11, 7, 8, 9, 10);
//GND
SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX do hc12
String temp1;
int a = 0;
//int tempsauna;
//String ustTemp;
int ustTemp;
int odczytanaWartosc;
int alarm;
int buzerPin = 13;
void setup() {
lcd.begin(20, 4);
pinMode(buzerPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600); // ardu - komp
mySerial.begin(1200); // ardu - HC-12
sensors.begin(); //rozpoczęcie pomiaru
lcd.print(" SAUNA"); //pierwszy wiersz
lcd.setCursor(0, 1); // drugi wiersz
lcd.print(" INICJALIZACJA"); //drugi wiersz
lcd.setCursor(0, 2); // 3 wiersz
lcd.print(" PROSZE CZEKAC"); //3 wiersz
lcd.setCursor(0, 3); // 4 wiersz
lcd.print("BY. A. Wolak ABC-RC"); //4 wiersz
delay(3000);
lcd.clear();
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 0); // I wiersz
lcd.print(" KONTROLER SAUNA");
// mapowania alarmu
odczytanaWartosc = analogRead(A2);
ustTemp = map(odczytanaWartosc, 0, 1023, 22, 140);
lcd.setCursor(0, 3); // IV wiersz
lcd.print("Temp. alarmu: ");
lcd.print(ustTemp);
lcd.print(" st");
// czujnik przy odbiorniku temp w pokoju
sensors.requestTemperatures(); //wyslij o uzyskanie temp
Serial.println("Temp. czujnika odbiornika");
Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0));
lcd.setCursor(0, 2); // II wiersz
lcd.print("Pokoj temp: ");
lcd.print(sensors.getTempCByIndex(0)); //odczytanie wartości czujnika
lcd.print(" st");
//lcd.print("");
// odczytywanie z nadajnika HC-12
if (mySerial.available() > 1) { //sprawdź bufor UART hc-12
String temp1 = mySerial.readString();
Serial.println(temp1);
lcd.setCursor(0, 1); // I wiersz
lcd.print("Sauna temp: ");
lcd.print(temp1);
lcd.setCursor(15, 1); // I wiersz wyś. pow. 100 st.
lcd.print(" stC ");
if (temp1. toInt() >= ustTemp) { // warunek alarmu i przekształcenia na int
digitalWrite(buzerPin, HIGH);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 1); // I wiersz
lcd.print("!!!!!! ALARM !!!!!");
lcd.setCursor(0, 2); // II wiersz
lcd.print("Temp. PRZEKROCZONA !");
lcd.setCursor(0, 3); // IV wiersz
lcd.print("Temp. sauny: ");
lcd.print(temp1);
} else {
digitalWrite(buzerPin, LOW);
}
}
}
NADAJNIK:
/*
Nadajnik HC-12 czuj. temp dallas
*/
#include <SoftwareSerial.h>
#include "DHT.h"
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 5 //pin 5 w arduino cz. temp. sygnał
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); // uruchomienie onewire do dallasa
DallasTemperature sensors(&oneWire);
SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX do HC-12
// sensors.requestTemperatures(); //wyslij o uzyskanie temp
String temp;
void setup() {
Serial.begin(9600);
mySerial.begin(1200);
sensors.begin(); //rozpoczęcie pomiaru
}
void loop() {
Serial.print("Requesting temperatures...");
sensors.requestTemperatures(); //wyslij o uzyskanie temp
Serial.println("DONE");
Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0));
int a = (sensors.getTempCByIndex(0));
String temp1 = temp + a;
mySerial.println(temp1);
Serial.println(temp1);
delay(1000);
}
Oczywiście nie obyło się bez problemów, przestojów i innych uprzykrzeń życia, np. nie działało mi mapowanie Stringa więc musiałem przerzucić na int. Jednak ostatecznie dałem radę... Nie jestem mistrzem ani zawodowcem co do pisania programów, ale ten wykonuje się tak jak założyłem więc jak dla mnie jest ok. W programach użyłem dodatkowych portów UART (biblioteka SoftwareSerial) na pinach 2 i 3, aby można było w łatwy sposób wgrać nowy program.
Po próbie generalnej na stole z dodatkowymi elementami jak potencjometry, przyszła pora na wykonanie ostatecznego prototypu. W tym celu powstał rysunek techniczny obudowy, schematy i pozostało nic innego jak wykonanie.
Na początek lutowanie nadajnika i jego głównych elementów: pro mini, LCD, HC-12, tzn. gniazd na goldpiy do płytki prototypowej:
Jak widać wszystkie elementy mogą zostać wymienione, lub odczepione w razie potrzeby. W czasie gdy lutowałem przewody połączeniowe to drukowała mi się obudowa 3D, która ostatecznie wygląda tak:
Jak widać oczywiście w obudowie jest otwór na wyświetlacz 4x20, 2x potencjometry: jeden do kontrastu, drugi do ustawienia wartości temp. alarmu, a także otwór na czujnik ds18b20 i przełącznik alarmu (odcina zasilanie buzzera). Na początku chciałem włączać i wyłączać alarm systemowo, ale brakło mi miejsca na wyświetlaczu, dlatego pojawił się zwykły przełącznik odcinający zasilanie od buzzera. Alarm można również wyłączyć ustawiając najwyższą temp. a żeby sprawdzić, czy działa ustawić najniższą (22 st. można zmienić w programie).Tak prezentuje się już gotowa całość odbiornika i nadajnika. W nadajniku czujnik posiadam przylutowany bezpośrednio pod mikrokontroler, ponieważ w przyszłości mogą pojawić się przekaźniki i inne pierdoły (może).
Tak wygląda ekran po podłączeniu zasilania:
Tak po rozruchu:
