Relazione tecnica progetto «arduino dht11»

Relazione tecnica progetto «Arduino dht11»
DavideCalvaruso5°AITITET"G.Caruso"-Tecnologiee
progettazionediSistemiinformatici-A.S.2015/16

Descrizione progetto
Il progetto «Arduino dht11» nasce per visualizzare la temperatura e l’umidità attraverso il sensore
dht11 e gestire l’azionamento di una caldaia, la quale, quando il circuito è collegato ad Arduino
mediante i pin scelti, visualizzi il risultato della temperatura ed umidità su un display LCD (16x2).
Sul display viene mostrata la temperatura dell’ambiente, e attraverso un potenziometro si potrebbe
decidere di settare una temperatura compresa in un intervallo tra 15 e 31 gradi. Un diodo LED
trasmette i segnali luminosi On/Off accompagnato dall’accendimento o dallo spegnimento di una
lampadina a corrente che funge appunto da caldaia. Se
la temperatura misurata dal sensore è minore della temperatura di accensione impostata, allora si
accenderà il diodo led e sul display LCD verrà visualizzato il testo «On», ossia, la caldaia, verrà
azionata fino al raggiungimento della temperatura impostata. Nonché alla eguaglianza tra le due
temperature, la caldaia, si spegnerà automaticamente ed il risultato verrà visualizzato sia dal
segnale luminoso del diodo LED sia dal testo «Off» che verrà visualizzato sul display.
Davide Calvaruso 5°A IT ITET "G.Caruso" -Tecnologie e
progettazione di Sistemi informatici- A.S. 2015/16

Premesse (Arduino)
Arduino è una scheda elettronica di piccole dimensioni con un microcontrollore e circuiteria di contorno, utile
per creare rapidamente prototipi di varia natura e utilizzarlo per scopi hobbistici e/o didattici.
Con Arduino si possono realizzare in maniera rapida e semplice piccoli dispositivi come controllori di luci,
sensori di luce, robot, case domotiche, sensori che misurino temperatura e umidità e molti altri progetti che
utilizzano sensori di vario genere e comunicazione con altri dispositivi. Esso è fornito di un semplice ambiente di
sviluppo integrato per la programmazione; Il software (Arduino)è
open source, scaricabile per sistemi operativi Windows, Mac OS X e Linux. Esistono vari modelli di schede
Arduino, fino ad oggi sono commercializzate sedici versioni: Arduino Uno, Serial Arduino, Arduino Extreme,
Arduino Mini, Arduino Nano, Arduino LilyPad, Arduino NG, Arduino NG plus, Arduino BT, Arduino Diecimila,
Arduino Duemilanove, Arduino Mega, Arduino Mega2560, Arduino Due, Arduino Zero Pro, Arduino Yun.

Breadboard
La Breadboard non è altro che uno strumento fondamentale per creare rapidamente prototipi di
varia natura senza il bisogno di saldare i componenti .
Essa è composta da una griglia di fori posti ad un decimo di pollice di distanza collegati in questo
modo:
 le file di fori ai lati sono collegate orizzontalmente
 I fori centrali sono collegati in verticale.
Nel progetto realizzato, i componenti ed i collegamenti tra di essi sono realizzati per la maggior
parte tramite l’utilizzo della Breadboard stessa.

Sensore Arduino dht11
Nel progetto useremo un sensore DHT11 che misuri temperatura ed umidità e visualizzi il contenuto
attraverso un display LCD(Liquid Crystal Display).
I sensori DHT si distinguono in due modelli (DHT11 e DHT22) e si differenziano essenzialmente per la diversa
precisone oltre che per il prezzo.
Nel progetto «Arduino DHT11», il sensore osserva le seguenti caratteristiche:
 Misura la temperatura in un intervallo da 0 - 50 °C,
 Misura l’umidità in un intervallo di 20 - 90%,
 Supporta l’alimentazione in un intervallo di 3.5 - 5 V
 Possiede una velocità di campionamento di 1Hz.
 Costo medio componente € 3,00.

Display LCD
Il display LCD non è altro che un pannello per la visualizzazione di dati (alfanumerici o grafici) in cui
l’immagine viene creata offrendo opportune tensioni di polarizzazione ad alcuni particolari cristalli. Nei
sistemi elettronici si possono trovare diversi tipi di display: da quelli a sette segmenti a quelli LCD fino ai
moderni display Touchscreen. Arduino
può controllare tutti i tre tipi di display, ma i primi sono utilizzati sempre meno a causa delle limitazioni che
offrono(spazio di visualizzazione, problemi con i caratteri alfabetici); al contrario i secondi (gli LCD) sono
molto più economici e consumano di meno; Nel nostro caso utilizzeremo un semplice display LCD (16x2).
Durante la progettazione fisica dei componenti servirà un LED che visualizzi il risultato dell’esatta
elaborazione di Arduino (On/Off). Nel progetto seguente, il display, è installato in una cassetta, che
successivamente viene rappresentato nelle foto del progetto.

Potenziometro
Il potenziometro è un dispositivo elettrico equivalente ad un partitore di tensione resistivo variabile, difatti una
sua parte viene disposta in parallelo al carico utilizzatore. Il
potenziometro è costituito da un cilindro isolante su cui è avvolto un filo metallico; longitudinalmente al cilindro
e da un'estremità all'altra, scorre un cursore recante un contatto strisciante sul filo, a sua volta collegato ad un
morsetto. In
origine i potenziometri erano utilizzati per misurare con precisione la tensione elettrica. Il nome significa infatti
letteralmente misuratore di potenziale (elettrico).

Relay
Un relay o relè, è un componente in grado di aprire o chiudere un circuito in funzione della presenza o
meno di tensione sull’ingresso, ossia è un interruttore azionato da un elettromagnete.
Un relè fornisce i propri contatti di uscita che prendono il nome di Comune, Normalmente
Aperto, Normalmente Chiuso (Com, Na, Nc).
In condizioni di riposo, ovvero quando nella sua bobina non circola corrente, il Comune risulta collegato con
il Normalmente Chiuso. Quando la bobina
viene alimentata, l’ancora dell’elettromagnete a cui è solidale il Comune si sposta fisicamente e va a
collegarsi con il Normalmente Aperto.

Descrizione hardware progetto
Per realizzare il progetto, si necessita della scheda elettronica programmabile Arduino; in questo progetto
viene scelto Arduino Uno.
La Breadboard utilizzata rende il lavoro più semplice ed ordinato, così come l’uso del sensore «dht11»,
fondamentale per misurare temperatura ed umidità; Dopo di ciò viene
usato un potenziometro, che permette di gestire manualmente la temperatura di accensione della caldaia, e
quindi di settare una temperatura compresa in un intervallo tra 15 e 31 gradi.
Il display LCD viene usato per visualizzare sia la temperatura misurata dal sensore sia la temperatura di
accendimento della caldaia con sotto indicato il testo «On/Off»; Successivamente, un LED (rosso) indica in
output i segnali di accendimento e/o spegnimento della caldaia. Per verificare l’esatto funzionamento della
caldaia, vi è montata una lampadina alimentata a corrente, il tutto collegato ad un modulo relay. L’uso di
due resistenze è di fondamentale importanza, la prima utilizzata per il sensore e la seconda per il diodo LED;
infine vi è il necessario utilizzo dei jumper per interconnettere i vari pin.

Descrizione dettagliata installazione componenti hardware:
Inizialmente vi è riportata l’installazione del display LCD collegando ogni singolo pin ad Arduino;
Il display utilizzato è composto da 16 pin, di cui due vanno collegati all’alimentazione (+5V) e quattro alla
massa a terra (GND); il resto dei pin è collegato ai pin digitali di Arduino. Dopo di ciò viene installato il
componente «madre» del progetto, il sensore dht11, composto da 3 pin, di cui il primo pin va collegato
all’alimentazione, il secondo al pin digitale 8 di Arduino e l’ultimo alla massa a terra. Tra il primo e l’ultimo pin
viene collocata una resistenza di 10 KΩ che serve per adattare la tensione della corrente; Anche per il diodo led
rosso, la resistenza è stata posizionata tra il primo pin dello stesso ed il GND di Arduino; l’ultimo pin andrà
collegato al digitale di Arduino.

Il potenziometro, costituito da 3 pin, va collegato all’alimentazione, al negativo di Arduino e in un pin analogico
di Arduino. Il potenziometro serve per settare manualmente la temperatura compresa in un intervallo tra 15 e 31.
Infine vi è installata una lampadina, alimentata a corrente da una spina. Quest’ultime sono collegate ad un relay,
essendo la corrente a 220 V e quindi non supportata direttamente da Arduino.
Il relay è formato da 3 pin di cui due sono il positivo ed il negativo, mentre il terzo sarà collegato al pin
corrispondente digitale di Arduino, in questo caso al pin 13. Dalla parte opposta del relay vi sono le relative
porte (Com, No, Nc), che servono per collegare gli apparati elettrici: la lampadina e la presa corrente; Per
collegare quest’ultimi con il relay, bisogna seguire uno schema logico di seguito rappresentato graficamente.

Progettazione grafica lampadina con relay sostitutiva alla
caldaia

Componenti utilizzati durante la progettazione hardware

Descrizione software progetto
Per quanto riguarda la parte software del progetto, prima si è sviluppato lo sketch,
inserendolo all’interno del software Arduino, e dopo aver verificato e compilato il codice, lo
sketch viene caricato in Arduino, tramite apposito cavo USB.
Nelle slide successive verrà mostrato il codice programma:

Sketch «Arduino dht11»
//dichiaro le librerie
#include <LiquidCrystal.h>
#include "DHT.h"
#define DHTPIN 8
//definisco il tipo di sensore
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
//definisco i pin a cui è connesso il display
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

//definisco il pin a cui è connesso il display, il potenziometro e il led
const int taccpin=7;
const int ledpin=6;
const int cald = 13;
int tacc;
int potpin= A0;
//invoco il metodo setup
void setup() {
//imposto il tipo di display (colonne, righe)
lcd.begin(16, 2);

pinMode(taccpin, OUTPUT);
pinMode(cald, OUTPUT);
pinMode(ledpin, OUTPUT);
}
//invoco il metodo loop
void loop() {
int t = dht.readTemperature();
int h = dht.readHumidity();
tacc=map(analogRead(0),0,1023,15,31);

//posiziono il cursore del display
lcd.clear();
lcd.print("Temp");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Umid");
lcd.setCursor(5,0);
lcd.print(t);
lcd.setCursor(5, 1);
lcd.print(h);

//imposto e visualizzo la temperatura di accensione
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print("TACC ");
lcd.print(tacc);
if (t <= tacc)
{
digitalWrite(taccpin, HIGH);
lcd.print("On");

digitalWrite(cald, LOW);
digitalWrite(ledpin, LOW); }
else {
digitalWrite(taccpin, LOW);
lcd.print("Off");
digitalWrite(cald, HIGH);
digitalWrite(ledpin, HIGH);
}
delay(1000);
}

Immagini progetto «Arduino dht11»

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