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Controlo da Humidade e da Temperatura de uma Estufa

Ação de formação - Programação de ArduínosFormando: António GomesFormador: Luís Fernandesjunho/2024

Designação do Projeto

  • A designação deste projeto surgiu pelo facto de se pretender simular o controlo da temperatura e da humidade no interior de uma estufa (cultivo, de pintura, um formo industrial, etc.) utilizando a Plataforma Arduíno.
  • Este projeto pode ser utilizado como proposta de uma Prova de Aptidão Profissional (PAP), podendo-se acrescentar outras funcionalidades de controlo e de monitorização, etc. Poderá, também, ser utilizado como ferramenta de teste de desenvolvimento de programas, de forma a colocar em prática os conhecimentos adquiridos na programação da Plataforma Arduino (por exemplo, numa UFCD/Módulo de Microcontroladores e/ou Programação, iniciação e/ou algoritmia)

Objetivos do Projeto

  • Este projeto tem como objetivo o controlo e monitorização da temperatura e a humidade no interior de uma estufa
  • É possível ajustar os valores da temperatua e a humidade desejada no interior da estufa através dos parâmteros da temperatura e da humidade (máximas e mínimas)
  • O sistema incorpora diversos tipos de dispositivos, tais como: sensor digital de temperatura e de humidade (DHT11), motor DC, controlador de motores (L298), LCD I2C (16x2) e um módulo Bluetooth (HC-05)
  • Os valores dos parâmetros da temperatura e da humidade são enviados por Bluetooth para serem monitorizados numa APP. Esta, depois, pode ser desenvolvida pelos alunos ou, então, utilizando uma já existente no Play Store (neste projeto utilizou-se um terminal). Também é possível receber dados via Bluetooth para pemitir aceder e ajustar, através do telemóvel, os parâmteros da temperatura e da humidade (máximas e mínimas), bem como ligar diretamente (se necessário) a resistência de aquecimento

10K

1K

4 - Resistência 10 K (p/ os botões)(Resistências para o divisor tensão do Bluetooth1 - Resistência de 1K 1 - Resistência de 2K

Fios (macho-fêmea; macho-macho, fêmea-fêmea)

1 - Breadboard

1 – Módulo L298 (ponte H)

1 – LCD I2C (16x2)

Componentes e materiais utilizados

Para o desenvolvimento do projeto vai ser necessário o seguinte material:1 – Arduíno UNO e respetivo cabo USB

1 - Módulo Bluetooth (HC-05)

4 – Botão de Pressão

1 - Lâmpada de 12V

1 – Sensor digital de humidade e temperatura DHT11

1 – Caixa de Montagem

Componentes e materiais utilizados

1 – Motor DC 12V (cooler de refrigeração)

Esquema de ligação

2 - Ligação dos botões de pressão

1 - Colocação dos dispositivos na maquete

  • Realização do esquema elétrico
  • Montagem dos dispositivos na maquete
  • Realização das ligações elétricas
  • Realização, teste e otimização do código Arduíno
  • Verificação e teste de funcionamento
  • Realização de ajustes / correções necessárias
  • Se necessário, a deteção e reparação de avarias

Fases de construção

5 - Ligação do Controlador do Motor (cooler) e Lâmpada (L298)

4 - Ligação do Sensor DHT11

3 -Ligação do LCD I2C

7 - Montagem do cooler na caixa

6 - Ligação do Bluetooth

Pode-se visualisar o diagrama de blocos ilustrativo dos dispositivos de entrada e saída controlados pela plataforma Arduíno

Diagrama de Blocos

Princípio de funcionamento

O funcionamento do sistema é o seguinte:

  • Ao alimentar o sistema é mostrado no LCD os valores atuais da temperatura e da humidade no interior da estufa. Do mesmo modo são visíveis os parâmetros de ajuste (máximo e mínimo) da temperatura e da humidade no LCD I2C
  • O acesso aos parâmetros de ajuste da temperatura e da humidade (Tmin, Tmáx, Hmin e Hmáx) são acessíveis através de um sistema de menus, acessíveis através de botões de pressão, ou via Bluetooth através de uma APP, onde o parâmetro que se pretende ajustar fica a piscar, podendo ser alterado
  • A resistência de aquecimento foi simulada através de uma lâmpada de 12 V 55W H7
  • Quando a temperatura (Temp) dentro da estufa ultrapassa o valor máximo definido no parâmetro Tmáx a resistência desliga-se; a resistência liga-se se a temperatura for inferior ao valor Tmin
  • Se houver um aumento da temperatura acima 2 ºC da temperatura máxima definida, a ventoinha de refrigeração gira a 50% da velocidade máxima até que seja atingida a temperatura abaixo do valor de Tmáx. Se este aumento for de 5ºC acima da temperatura máxima a ventoinha roda a 100%
  • Quando a humidade (Humid) dentro da estufa é inferior ao valor definido no parâmetro de humidade mínima (Hmin) o relé ativa-se e liga o sistema de rega (ativação da electroválvula), desligando-se quando esse valor atinge o valor da Humidade máxima (HMax) definida (a eletroválvula foi simulada através de um LED)
  • Os valores dos parâmetros da temperatura e da humidade (no interior da esfufa e os valores dos parâmetros máximos e mínimos) são enviados por Bluetooth para serem monitorizados numa APP (neste caso foi utilizado um terminal)
  • Também é possível é possível ajustar os parâmteros da temperatura e da humidade (máximas e mínimas), bem como ligar diretamente (se necessário) a resistência de aquecimento via Bluetooth (cada parâmetro corresponde a um determiando caracter recebido)