Telescope Dew Heater
1.0.0
โปรเจ็กต์นี้รวบรวมโมดูล Duinotech บางส่วนและชิ้นส่วนอื่นๆ เข้าด้วยกันเพื่อสร้างเครื่องมืออเนกประสงค์ ได้รับแรงบันดาลใจจากเครื่องทำความร้อน Dew ที่ใช้กับกล้องโทรทรรศน์ โดยจะตรวจจับอุณหภูมิและความชื้นโดยรอบเพื่อควบคุมเครื่องทำความร้อนขนาดเล็ก ไม่ใช่แค่สำหรับกล้องโทรทรรศน์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสิ่งอื่นๆ ที่ต้องหลีกเลี่ยงการควบแน่นอีกด้วย
ด้วยการใช้ข้อมูลให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ อุปกรณ์จึงไม่ใช้พลังงานเกินความจำเป็น และยังสามารถใช้งานได้โดยตรงจากชุดแบตเตอรี่ USB อีกด้วย สามารถทำงานได้ตามจำนวนองศาที่กำหนดเหนือจุดน้ำค้างหรืออุณหภูมิแวดล้อม ความเข้มของแบ็คไลท์ยังสามารถปรับได้ในโค้ด และเรายังออกแบบกล่องที่พิมพ์แบบ 3 มิติซึ่งจะเปลี่ยนให้กลายเป็นอุปกรณ์ที่ดูเป็นมืออาชีพอีกด้วย
| จำนวน | รหัส | คำอธิบาย |
|---|---|---|
| 1 | XC4520 | โมดูลอุณหภูมิและความชื้น |
| 1 | XC4454 | แผงป้องกันคอนโทรลเลอร์ LCD |
| 1 | XC4410 | กระดานหลัก UNO |
| 1 | RN3440 | เทอร์มิสเตอร์ 10K |
| 1 | RR0596 | ตัวต้านทาน 10K |
| 1 | RR0572 | ตัวต้านทาน 1K |
| 1 | ZT2468 | มอสเฟต |
| 1 | XC4482 | โล่โปรโต |
| 1 | WC6028 | ปลั๊ก-ซอคเก็ตตะกั่ว |
| 1 | RR3264 | ตัวต้านทาน 5W 390 |
ตัวต้านทาน 5W คือส่วนประกอบตัวทำความร้อน หากต้องการพลังงานที่มากขึ้น แม้แต่ตัวต้านทาน RR3254 15 โอห์มก็สามารถตัดพอร์ต USB ส่วนใหญ่ได้อย่างมีความสุข (สูงถึง 500mA) ซึ่งให้พลังงานประมาณ 1.6 วัตต์ อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ตัวต้านทานหลายตัวขนานกันเพื่อกระจายความร้อนได้ดีขึ้น เพื่อให้มีพลังงานมากขึ้น ควรใช้แถบความร้อนของกล้องโทรทรรศน์ที่เหมาะสม โดยทั่วไปจะใช้ปลั๊ก RCA ดังนั้นจึงสามารถติดตั้งช่องเสียบ RCA เช่น PS0250 ได้ วงจรนี้ใช้พิน VIN บน Proto Shield ซึ่งไม่สามารถรองรับกระแสไฟฟ้าเกิน 1A ได้
การประกอบส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มส่วนประกอบให้กับ Proto Shield เพื่อให้มีฟังก์ชันพิเศษทั้งหมดที่ต้องการ มีวงจรย่อยที่มีประสิทธิภาพสามวงจรบน Proto Shield วงจรหนึ่งสำหรับเทอร์มิสเตอร์ และอีกวงจรหนึ่งสำหรับเซ็นเซอร์ความชื้น และวงจรที่สามสำหรับขับเคลื่อน MOSFET สำหรับฮีตเตอร์
รูปภาพด้านล่างเป็นแนวทางในการประกอบชิ้นส่วน แต่มีพื้นที่เล็กๆ (ล้อมรอบด้วยสี่เหลี่ยมสีขาว) บน Proto Shield ซึ่งมีการเชื่อมต่อ 5V และ GND จำนวนมาก และแถบสั้นๆ บางส่วน ทำให้เป็นจุดที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้ง ทั้งหมดนี้เข้าด้วยกัน โดยเฉพาะเพื่อทำการเชื่อมต่อ 5V และ GND
วงจรย่อยของเทอร์มิสเตอร์มีลักษณะดังนี้:
เส้นลวดสีเหลืองด้านบนไปที่ A1 และหนึ่งในตัวต้านทานและเทอร์มิสเตอร์แต่ละตัว ในขณะที่สายสีเขียวไปที่ 5V ทำให้เกิดตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าอย่างง่าย
สายสีดำด้านบนเชื่อมต่อพิน S ของโมดูลเข้ากับ D3
วงจร MOSFET นั้นซับซ้อนที่สุด:
ในภาพหลักด้านบน สายของ MOSFET คือ G(gate), D(drain) และ S(source) โดยมองจากบนลงล่าง สายไฟสีน้ำเงินและสีม่วงวิ่งออกจากบอร์ดไปยังตัวต้านทาน 39R ในขณะที่สายไฟสีขาวสองเส้นป้อนตัวต้านทาน 39R จาก VIN และท่อระบาย MOSFET ตัวต้านทาน 10k ทางด้านซ้ายช่วยให้แน่ใจว่า MOSFET ปิดอยู่ เว้นแต่ Uno บอกให้เปิด ในขณะที่ตัวต้านทาน 1k ให้การแยกส่วนเล็กน้อยในกรณีที่ MOSFET ล้มเหลว
โค้ดค่อนข้างยาวและใช้ไลบรารีที่แตกต่างกันสี่ไลบรารี โชคดีที่จำเป็นต้องติดตั้งเพียงอันเดียว ที่เหลือทั้งหมดมาพร้อมกับ Arduino IDE ไลบรารี idDHT11 อ่านเซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้นและคำนวณจุดน้ำค้างด้วย ไฟล์นี้คือ Telescope_Dew_Heater.ino
ก่อน setup() เราจะเริ่มต้นไลบรารี่และตัวแปรโกลบอลทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีอาร์เรย์ temps[] ซึ่งจัดเก็บการแปลงอุณหภูมิเทอร์มิสเตอร์ เพื่อความแม่นยำ อุณหภูมิทั้งหมดจะคำนวณเป็นสิบองศา
ในการตั้งค่า LCD จะถูกเตรียมใช้งานและโหลดค่าจาก EEPROM หากสิ่งเหล่านี้ถูกต้อง พวกเขาจะถูกโหลดลงในตัวแปรตามลำดับ เนื่องจากไลบรารี DHT11 ทำการอ่านในพื้นหลัง เราจึงเริ่มอ่านตอนนี้เมื่อเราต้องการอ่านใน loop() จากนั้นเราตั้งค่าความเข้มของแบ็คไลท์
ใน loop() แบบร่างจะอ่านอินพุตทั้งหมด รวมถึงเทอร์มิสเตอร์ อุณหภูมิ DHT11 ความชื้น จุดน้ำค้าง และแผงปุ่มกด จากนั้นเครื่องจะตอบสนองต่อแผงปุ่มกด หากกดซ้าย เครื่องทำความร้อนจะทำงานจากอุณหภูมิจุดน้ำค้างในโหมด 'D' หากกดปุ่มขวา โหมด 'A' จะทำงานกับอุณหภูมิแวดล้อม เซ็ตพอยต์สำหรับฮีตเตอร์ถูกกำหนดโดยปุ่มขึ้นและลงระหว่างศูนย์ถึงเก้าองศา ปุ่มเลือกช่วยให้สามารถบันทึกการตั้งค่าปัจจุบันใน EEPROM ระยะเวลาที่กดปุ่มค้างไว้จะเป็นตัวกำหนดว่าเอาท์พุตฮีตเตอร์เริ่มต้นจะเป็นเท่าใด หากตรวจพบความล้มเหลวของเซ็นเซอร์
เป้าหมายอุณหภูมิจะถูกคำนวณและเอาต์พุตตัวทำความร้อนจะถูกปรับโดยการเปลี่ยน PWM บนพิน 11 จากนั้นสถานะปัจจุบันจะแสดงขึ้น หากตรวจพบการอ่านที่ไม่ถูกต้องในเซ็นเซอร์ตัวใดตัวหนึ่ง ข้อความจะปรากฏขึ้นและตัวทำความร้อนจะถูกตั้งค่าเป็นเอาต์พุตเริ่มต้น
ในภาพด้านบน อุณหภูมิโดยรอบอยู่ที่ 26 องศา แต่อุณหภูมิจุดน้ำค้างอยู่ที่ 11 องศา ดังนั้นเครื่องทำความร้อนจะมุ่งไปที่จุดน้ำค้างบวก 6 องศา หรือ 17 องศา อุณหภูมิที่แท้จริงของกล้องโทรทรรศน์อยู่ที่ 26 องศา ฮีตเตอร์จึงปิดอยู่ หากเครื่องทำความร้อนถูกเปลี่ยนเป็นโหมดแอมเบียนท์โดยการกดปุ่มขวา เป้าหมายจะเป็น 32 องศา และเครื่องทำความร้อนจะเปิดเต็มที่ ในการทำงานปกติ เทอร์มิสเตอร์ควรอยู่ใกล้แต่ไม่สัมผัสกับตัวต้านทานฮีตเตอร์มากนักเพื่อให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็ว
มีหลายจุดที่สามารถปรับปรุงตัวทำความร้อนได้ เช่น การเปลี่ยนการตั้งค่าไฟแบ็คไลท์เริ่มต้นเพื่อให้เหมาะกับการใช้งานของคุณ หรือแม้แต่ทำให้เป็นหนึ่งในการตั้งค่า EEPROM หากคุณต้องการกำลังไฟมากขึ้น MOSFET ที่แนะนำจะต้องมีกำลังไฟอย่างน้อย 5A ที่ 24V ในกรณีดังกล่าว ขอแนะนำให้จ่ายไฟไปที่วงจร MOSFET โดยตรง จากนั้นป้อน VIN กลับไปที่บอร์ด UNO ด้วยวิธีนี้ ร่องรอย PCB ขนาดเล็กไม่จำเป็นต้องจัดการกับกระแสไฟฟ้าที่สูงขนาดนั้น แล็ปท็อปรุ่นเก่าหรือ 12V SLA อาจเป็นตัวเลือกสำหรับสิ่งนี้ ตามที่กล่าวไว้ในช่วงเริ่มต้น ช่องเสียบ RCA สามารถใช้เพื่อสร้างมาตรฐานการเชื่อมต่อกับปลั๊กที่ใช้กันทั่วไปบนแถบเครื่องทำความร้อน
