Проекты

Регулирование влажности воздуха в комнате

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженерное дело
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1542
Предметы: Физика, Информатика, Программирование
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Модель увлажнителя воздуха задумана как продукт, представляющий собой набор с инструкцией для самостоятельной сборки, включающий в себя заранее спаянные элементы. К его положительным чертам можно отнести низкую себестоимость по сравнению с готовыми приборами из магазина. Габариты представленного увлажнителя позволяют поставить прибор в помещение небольшого размера. Благодаря тому, что все провода изолированы и спрятаны в корпус, продукт является безопасным. Большинство деталей, использованных в проекте, изготовлены в Китае. Если наладить производство деталей в России, это может оказать положительное влияние на курс импортозамещения в нашей стране.

Цель

Разработать конструкцию и технологию сборки увлажнителя воздуха на основе платы Arduino, который будет регулировать показатель влажности в комнате.

Задачи

1.  Разработать схему устройства и нарисовать её прототип в программе Fritzing.

2.  При помощи паяльника присоединить провода к понижающему преобразователю и включить его в схему.

3.  Выполнить понижение входного напряжения до 9В для работы Arduino и маленького вентилятора.

4.  Собрать схему из электроники и выполнить отладку на макетной плате.

5.  Написать код, который будет включать увлажнитель воздуха при низких значениях уровня влажности.

6.  Протестировать устройство и исправить недочёты.

7.  Вмонтировать конструкцию в корпус.
 

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  Текстовый экран 20х4 с интерфейсом I2C

  Датчик температуры и влажности DHT11

  Мосфетный модуль IRF520

  DC-DC понижающий преобразователь 7.5-28В

  Вентилятор 40х40х10 мм 12В

  Ультразвуковой выпариватель воды с блоком питания 24 В

  Плата Ардуино Uno

  Мультиметр цифровой MASTECH MAS830

  Электропаяльник Belsis BSI0460

  Пистолет клеевой STURM! GG2470C1

  Дрель аккумуляторная BOSCH PSR 1200

 

Описание

Увлажнитель воздуха работает на блоке питания с напряжением 24В. Ардуино и вентилятор, в свою очередь, работают при напряжении 9–12В. Для того чтобы понизить входное напряжение, автор использовал регулируемый понижающий преобразователь. Его выходное напряжение было настроено с помощью мультиметра. Для настройки желаемого уровня влажности использовался потенциометр с колпачком на 10 кОм. Датчик dht11 нужен для измерения температуры и влажности воздуха в помещении. Эти показания выводятся на LCD-дисплей. Управление испарителем осуществляется при помощи модуля силового ключа на MOSFET-транзисторе.

Соединив блок питания и понижающий преобразователь, автор настроил на нём выходное напряжение 10–12 вольт, вращая винтик регулировки. Штекер от блока питания подключили в модуль с транзистором. От него – параллельно на понижающий, с него – на Arduino и вентилятор.

Для достижения цели в проектной работе автор использовал такие методы исследования, как изучение и анализ научной литературы, измерение показаний с используемых приборов и моделирование. Для упрощения сборки корпуса было решено начертить примерные размеры устройства, заранее зная габариты контейнера и коробки.

Результаты работы/выводы

1.      Изучен принцип работы увлажнителя воздуха.

2.      Начерчена схема во Fritzing для упрощения сборки схемы.

3.      Выполнена пайка проводов отдельных компонентов.

4.      Отрегулировано выходное напряжение в 9В на понижающем преобразователе.

5.      Написана программа для работы увлажнителя воздуха при пониженной влажности.

6.      Выполнена сборка и отладка устройства на макетной плате.

7.      Экспериментально подтверждена истинность показаний с датчика влажности.

8.      Схема вмонтирована в корпус.

9.      Проведена изоляции проводов. 

Перспективы использования результатов работы

Готовый продукт, сделанный в ходе проекта, служит образцом набора для самостоятельной сборки увлажнителя воздуха, который будет включать в себя заранее спаянные элементы. С помощью данного продукта можно привлечь внимание и интерес подрастающего поколения к области приборостроения и схемотехнки.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА

Мнение автора

«Благодаря работе над проектом я получила новые навыки, которые точно пригодятся мне в будущем, и обрела интересные знакомства среди людей, помогавших мне с работой в проекте»