如何根據(jù)溫度使用Arduino控制家用AC設(shè)備

假設(shè)您坐在房間里感覺(jué)很冷，并且希望加熱器自動(dòng)打開(kāi)，然后在室溫升高一段時(shí)間后關(guān)閉，那么這個(gè)項(xiàng)目可以幫助您根據(jù)溫度自動(dòng)控制家用電器。在這里，我們正在根據(jù)溫度使用Arduino控制家用AC設(shè)備。在這里，我們使用熱敏電阻來(lái)讀取溫度。

在本教程中，我們將連接帶有繼電器的交流電器，并使用Arduino制作溫控家庭自動(dòng)化系統(tǒng)。它還在與電路連接的 16*2 LCD 顯示屏上顯示溫度和設(shè)備狀態(tài)。

所需材料

Arduino UNO

繼電器 （5v）

16*2液晶顯示屏

燈泡 （節(jié)能燈）

NTC熱敏電阻 10k

連接線

電阻器（1k 和 10k 歐姆）

電位器 （10k）

電路圖

這種基于溫度的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)由各種組件組成，如Arduino板，LCD顯示器，繼電器和熱敏電阻。工作主要取決于繼電器和熱敏電阻，隨著溫度升高，繼電器將被打開(kāi)，如果溫度降至預(yù)設(shè)值以下，則繼電器將被關(guān)閉。與繼電器連接的家用電器也將相應(yīng)地打開(kāi)和關(guān)閉。在這里，我們使用CFL燈泡作為AC設(shè)備。整個(gè)觸發(fā)過(guò)程和溫度值設(shè)置由編程的Arduino板執(zhí)行。它還為我們提供了有關(guān)每半秒的溫度變化和LCD屏幕上的電器狀態(tài)的詳細(xì)信息。

中繼：

繼電器是一種電磁開(kāi)關(guān)，由小電流控制，用于打開(kāi)和關(guān)閉相對(duì)較大的電流。這意味著通過(guò)施加小電流，我們可以打開(kāi)繼電器，從而允許更大的電流流動(dòng)。繼電器是使用小得多的直流電流控制交流（交流）設(shè)備的一個(gè)很好的例子。常用的繼電器是單刀雙擲（SPDT）繼電器，它有五個(gè)端子如下：

當(dāng)線圈沒(méi)有施加電壓時(shí)，COM（共）連接到NC（常閉觸點(diǎn)）。當(dāng)對(duì)線圈施加一些電壓時(shí)，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)吸引電樞（連接到彈簧的杠桿），COM和NO（常開(kāi)觸點(diǎn)）被連接，從而允許更大的電流流動(dòng)。繼電器有多種額定值，這里我們使用 5V 工作電壓繼電器，允許 7A-250VAC 電流流動(dòng)。

繼電器通過(guò)使用由晶體管、二極管和電阻組成的小型驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)行配置。晶體管用于放大電流，以便全電流（來(lái)自直流電源 – 9v 電池）可以流過(guò)線圈以使其完全通電。電阻用于為晶體管提供偏置。二極管用于防止晶體管關(guān)閉時(shí)的反向電流。每個(gè)電感線圈在突然關(guān)閉時(shí)都會(huì)產(chǎn)生相等且相反的電動(dòng)勢(shì)，這可能會(huì)對(duì)元件造成永久性損壞，因此必須使用二極管來(lái)防止反向電流。繼電器模塊在市場(chǎng)上很容易買(mǎi)到，其所有驅(qū)動(dòng)器電路都在板上，或者您可以使用上述組件來(lái)創(chuàng)建它。這里我們使用了5V繼電器模塊

使用熱敏電阻計(jì)算溫度：

我們從分壓器電路中得知：

Vout= (Vin * Rt) / (R + Rt)

因此，Rt 的值將是：

Rt = R (Vin/Vout) – 1

這里Rt將是熱敏電阻（Rt）的電阻，R將是10k歐姆電阻。

該公式用于根據(jù)輸出電壓Vo的測(cè)量值計(jì)算熱敏電阻電阻。我們可以從 Arduino 引腳 A0 處的 ADC 值中獲取電壓輸出的值，如下所示的 Arduino 代碼。

根據(jù)熱敏電阻電阻計(jì)算溫度

在數(shù)學(xué)上，熱敏電阻電阻只能借助斯坦-哈特方程計(jì)算。

T = 1 / (A + B*ln(Rt) + C*ln (Rt)3 )

其中，A、B 和 C 是常數(shù)，Rt 是熱敏電阻電阻，ln 表示對(duì)數(shù)。

項(xiàng)目中使用的熱敏電阻的常量值為 A = 1.009249522×10?3，B= 2.378405444×10?4，C= 2.019202697×10?7.這些常數(shù)值可以通過(guò)輸入熱敏電阻在三種不同溫度下的三個(gè)電阻值從計(jì)算器中獲得。您可以直接從熱敏電阻的數(shù)據(jù)表中獲取這些常數(shù)值，也可以獲得不同溫度下的三個(gè)電阻值，并使用給定的計(jì)算器獲取常數(shù)值。

因此，為了計(jì)算溫度，我們只需要熱敏電阻電阻的值。從上面給出的計(jì)算中獲得 Rt 的值后，將值放入斯坦-哈特方程中，我們將得到以開(kāi)爾文為單位的溫度值。由于輸出電壓的微小變化會(huì)導(dǎo)致溫度變化。

Arduino 代碼
本文末尾給出了此溫控家用電器的完整Arduino代碼。在這里，我們已經(jīng)解釋了其中的幾個(gè)部分。

為了執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，我們使用頭文件“#include ”，LCD頭文件是“#include ”，“#define繼電器8”用于分配繼電器的輸入引腳。我們必須使用代碼分配LCD的引腳。

#include
#include "LiquidCrystal.h"
#define RELAY 8
LiquidCrystal lcd(6,7,5,4,3,2); // these are in format like LCD(Rs, EN, D4, D5, D6, D7)
為了在啟動(dòng)時(shí)設(shè)置繼電器（作為輸出）和LCD，我們必須在void設(shè)置部分編寫(xiě)代碼

Void setup(){
lcd.begin(16,2);
lcd.clear();
pinMode(RELAY, OUTPUT);
}
為了使用熱敏電阻的電阻通過(guò)斯坦-哈特方程計(jì)算溫度，我們?cè)诖a中執(zhí)行一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方程，如上面的計(jì)算中所述：

float a = 1.009249522e-03, b = 2.378405444e-04, c = 2.019202697e-07;
float T, logRt, Tf, Tc;
float Thermistor(int Vo) {
logRt = log(10000.0*((1024.0/Vo-1)));
T = (1.0 / (a + b*logRt + c* logRt * logRt * logRt)); // We get the temperature value in Kelvin from this Stein-Hart equation
Tc = T - 273.15; // Convert Kelvin to Celsius
Tf = (Tc * 1.8) + 32.0; // Convert Kelvin to Fahrenheit
return T;
}
在下面的代碼中，功能熱敏電阻從Arduino的模擬引腳讀取值，并通過(guò)執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)打印溫度值

lcd.print((Thermistor(analogRead(0))));
該值由熱敏電阻函數(shù)獲取，然后開(kāi)始打印計(jì)算

float Thermistor(int Vo)

我們必須根據(jù)溫度編寫(xiě)打開(kāi)和關(guān)閉燈的條件的代碼，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置了溫度值，例如如果溫度升高超過(guò) 28 攝氏度，燈將打開(kāi)，如果燈保持關(guān)閉。因此，每當(dāng)溫度高于 28 度時(shí)，我們需要使繼電器引腳 （PIN 8） 變高以使繼電器模塊打開(kāi)。當(dāng)溫度低于 28 度時(shí)，我們需要將繼電器引腳調(diào)低以關(guān)閉繼電器模塊。

if (Tc > 28) digitalWrite(RELAY, HIGH),lcd.setCursor(0,1),lcd.print("Light status:ON "),delay(500); else

if (Tc < 28) digitalWrite(RELAY, LOW),lcd.setCursor(0,1),lcd.print("Light status:OFF"),delay(500); ?

溫控家庭自動(dòng)化系統(tǒng)工作原理：

要為 Arduino 供電，您可以通過(guò) USB 將其供電到筆記本電腦或連接 12v 適配器。LCD與Arduino接口以顯示溫度值，熱敏電阻和繼電器根據(jù)電路圖連接。模擬引腳（A0）用于每時(shí)每刻檢查熱敏電阻引腳的電壓，在通過(guò)Arduino代碼使用Stein-Hart方程進(jìn)行計(jì)算后，我們能夠獲得溫度并將其以攝氏度和華氏度顯示在LCD上。

當(dāng)溫度升高超過(guò) 28 攝氏度時(shí)，Arduino 通過(guò)使引腳 8 升高（繼電器模塊連接的位置）使繼電器模塊打開(kāi)，當(dāng)溫度低于 28 度時(shí)，Arduino 通過(guò)使引腳低關(guān)閉繼電器模塊。CFL燈泡也將根據(jù)繼電器模塊打開(kāi)和關(guān)閉。

#include

#include "LiquidCrystal.h"

#define RELAY 8

LiquidCrystal lcd(6,7,5,4,3,2);

float A = 1.009249522e-03, B = 2.378405444e-04, C = 2.019202697e-07;

float T,logRt,Tf,Tc;

float Thermistor(int Vo) {

logRt = log(10000.0*((1024.0/Vo-1)));

T = (1.0 / (A + B*logRt + C*logRt*logRt*logRt)); // We get the temperature value in Kelvin from this Stein-Hart equation

Tc = T - 273.15; // Convert Kelvin to Celcius

Tf = (T * 1.8) + 32.0; // Convert Kelvin to Fahrenheit

return T;

}


void setup() {

lcd.begin(16,2);

lcd.clear();

pinMode(RELAY, OUTPUT);

}


void loop() {



lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Temperature:");

lcd.print(int(Thermistor(analogRead(0))));

lcd.print("C ");

delay(500); // wait 0.5 seconds before sampling temperature again


if (Tc > 28) digitalWrite(RELAY, HIGH),lcd.setCursor(0,1),lcd.print("Light status:ON "),delay(500);

else if (Tc < 28) digitalWrite(RELAY, LOW),lcd.setCursor(0,1),lcd.print("Light status:OFF"),delay(500);?



}