Smart Home: Temperaturmessung/-reglung & Raumfeuchtigkeitsmessung - Versionsgeschichte

Oliver Aust: Änderung 114406 von Oliver Aust (Diskussion) rückgängig gemacht.

2023-10-26T20:28:41Z

Änderung 114406 von Oliver Aust (Diskussion) rückgängig gemacht.

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 *Betriebsspannung: 5V
-|[[Datei:LCD Display Bewässerungssystem.jpg|rahmenlos|mini|zentriert|100px]]
+*Hintergrundbeleuchtung: ED, Weiß
 |-
 | 3
-| Feuchtigkeitssensor
+| GY-21 HTU21 Temperatur-/Feuchtigkeitssensor
+|
-|[[Datei:Feuchtigkeitssensor .jpg|rahmenlos|mini|zentriert|100px]]
+*Kompatibel mit den meisten 3,3V und 5V Mikrocontrollern
 |-
 | 4
-| Pumpe
+| TEC1-12706 Peltier-Modul
+|
-|[[Datei:Wasserpumpe.jpg|rahmenlos|mini|zentriert|100px]]
+*Versorgungsspannung: 12V
 |}

Oliver Aust: Änderung 114408 von Oliver Aust (Diskussion) rückgängig gemacht.

2023-10-26T20:28:30Z

Änderung 114408 von Oliver Aust (Diskussion) rückgängig gemacht.

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2023, 22:28 Uhr
Zeile 343:		Zeile 343:
	=== Umsetzung Hardware ===		=== Umsetzung Hardware ===
	'''H-Brücke''' <br/>		'''H-Brücke''' <br/>
	Für die Ansteuerung des Peltier-Elementes wird eine sog. H-Brücke verwendet (siehe Abbildung~~...~~). Diese ermöglicht es durch zwei Steuersignale die Polarität des Peltier-Elementes zu ändern. Hierfür werden zwei PNP- und zwei NPN-Transistoren mit jeweils Vorwiderständen von 330 Ohm verwendet. Die Anordnung der elektronischen Elemente kann aus der Abbildung~~...~~ entnommen werden.		Für die Ansteuerung des Peltier-Elementes wird eine sog. H-Brücke verwendet (siehe Abbildung 7). Diese ermöglicht es durch zwei Steuersignale die Polarität des Peltier-Elementes zu ändern. Hierfür werden zwei PNP- und zwei NPN-Transistoren mit jeweils Vorwiderständen von 330 Ohm verwendet. Die Anordnung der elektronischen Elemente kann aus der Abbildung 6 entnommen werden.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"
Zeile 355:		Zeile 355:

	'''Leistungsschaltung''' <br/>		'''Leistungsschaltung''' <br/>
	Auf der Leistungsschaltung ist ein Hochleistungs-Switch integriert, woran ein separates Netzteil für die Spannungsversorgung der zwei Lüfter und dem Peltier-Element angeschlossen ist. Das Steuersignal x1 wird hierbei abgegriffen und regelt die Steuerung des Hochleistungs-Switches. Für das Anschließen der beiden Lüfter sind die beiden Ausgänge L1 und L2 vorgesehen. Außerdem werden die Signale x2 und x3 hierbei ebenfalls durch Klemmen an die H-Brücke weitergeleitet.		Auf der Leistungsschaltung ist ein Hochleistungs-Switch integriert, woran ein separates Netzteil für die Spannungsversorgung der zwei Lüfter und dem Peltier-Element angeschlossen ist (siehe Abbildung 8, 9). Das Steuersignal x1 wird hierbei abgegriffen und regelt die Steuerung des Hochleistungs-Switches. Für das Anschließen der beiden Lüfter sind die beiden Ausgänge L1 und L2 vorgesehen. Außerdem werden die Signale x2 und x3 hierbei ebenfalls durch Klemmen an die H-Brücke weitergeleitet.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"
Zeile 367:		Zeile 367:

	'''Steuerschaltung''' <br/>		'''Steuerschaltung''' <br/>
	Die Steuerschaltung wird über 6 Pins mit dem Arduino UNO verbunden (siehe Abbildung~~...~~). Darunter sind die Steuersignale x1, x2, x3, sowie die Versorgungsspannung für die Sensorik enthalten. Es wird eine Schnittstelle für die Leistungsschaltung bereitgestellt, wohin die Steuersignale übermittelt werden können. Hinzukommend werden die Signale x2 und x3 zur Ansteuerung der LEDs verwendet. Hiermit wird angezeigt, in welchem Zustand sich die Schaltung befindet. Leuchtet die rote LED, wird gerade geheizt und leuchtet die blaue LED, dann wird momentan gekühlt. Des Weiteren verfügt die Steuerschaltung über zwei weitere Schnittstellen, wodurch die Versorgungsspannung Vcc und die Masse GND für die Leistungsschaltung und LED-Anzeige bereitgestellt wird. Der sechste Pin ist mit dem Eingang A1 des Arduino UNOs verbunden, womit das Steuersignal der Wunsch-Temperatur durch das Potentiometer übermittelt wird.		Die Steuerschaltung wird über 6 Pins mit dem Arduino UNO verbunden (siehe Abbildung 10, 11). Darunter sind die Steuersignale x1, x2, x3, sowie die Versorgungsspannung für die Sensorik enthalten. Es wird eine Schnittstelle für die Leistungsschaltung bereitgestellt, wohin die Steuersignale übermittelt werden können. Hinzukommend werden die Signale x2 und x3 zur Ansteuerung der LEDs verwendet. Hiermit wird angezeigt, in welchem Zustand sich die Schaltung befindet. Leuchtet die rote LED, wird gerade geheizt und leuchtet die blaue LED, dann wird momentan gekühlt. Des Weiteren verfügt die Steuerschaltung über zwei weitere Schnittstellen, wodurch die Versorgungsspannung Vcc und die Masse GND für die Leistungsschaltung und LED-Anzeige bereitgestellt wird. Der sechste Pin ist mit dem Eingang A1 des Arduino UNOs verbunden, womit das Steuersignal der Wunsch-Temperatur durch das Potentiometer übermittelt wird.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"

Oliver Aust: Änderung 100532 von Johann Kismann (Diskussion) rückgängig gemacht.

2023-10-26T20:25:24Z

Änderung 100532 von Johann Kismann (Diskussion) rückgängig gemacht.

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2023, 22:25 Uhr
Zeile 343:		Zeile 343:
	=== Umsetzung Hardware ===		=== Umsetzung Hardware ===
	'''H-Brücke''' <br/>		'''H-Brücke''' <br/>
	Für die Ansteuerung des Peltier-Elementes wird eine sog. H-Brücke verwendet (siehe Abbildung 7). Diese ermöglicht es durch zwei Steuersignale die Polarität des Peltier-Elementes zu ändern. Hierfür werden zwei PNP- und zwei NPN-Transistoren mit jeweils Vorwiderständen von 330 Ohm verwendet. Die Anordnung der elektronischen Elemente kann aus der Abbildung 6 entnommen werden.		Für die Ansteuerung des Peltier-Elementes wird eine sog. H-Brücke verwendet (siehe Abbildung...). Diese ermöglicht es durch zwei Steuersignale die Polarität des Peltier-Elementes zu ändern. Hierfür werden zwei PNP- und zwei NPN-Transistoren mit jeweils Vorwiderständen von 330 Ohm verwendet. Die Anordnung der elektronischen Elemente kann aus der Abbildung... entnommen werden.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"
Zeile 355:		Zeile 355:

	'''Leistungsschaltung''' <br/>		'''Leistungsschaltung''' <br/>
	Auf der Leistungsschaltung ist ein Hochleistungs-Switch integriert, woran ein separates Netzteil für die Spannungsversorgung der zwei Lüfter und dem Peltier-Element angeschlossen ist ~~(siehe Abbildung 8, 9)~~. Das Steuersignal x1 wird hierbei abgegriffen und regelt die Steuerung des Hochleistungs-Switches. Für das Anschließen der beiden Lüfter sind die beiden Ausgänge L1 und L2 vorgesehen. Außerdem werden die Signale x2 und x3 hierbei ebenfalls durch Klemmen an die H-Brücke weitergeleitet.		Auf der Leistungsschaltung ist ein Hochleistungs-Switch integriert, woran ein separates Netzteil für die Spannungsversorgung der zwei Lüfter und dem Peltier-Element angeschlossen ist. Das Steuersignal x1 wird hierbei abgegriffen und regelt die Steuerung des Hochleistungs-Switches. Für das Anschließen der beiden Lüfter sind die beiden Ausgänge L1 und L2 vorgesehen. Außerdem werden die Signale x2 und x3 hierbei ebenfalls durch Klemmen an die H-Brücke weitergeleitet.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"
Zeile 367:		Zeile 367:

	'''Steuerschaltung''' <br/>		'''Steuerschaltung''' <br/>
	Die Steuerschaltung wird über 6 Pins mit dem Arduino UNO verbunden (siehe Abbildung ~~10, 11~~). Darunter sind die Steuersignale x1, x2, x3, sowie die Versorgungsspannung für die Sensorik enthalten. Es wird eine Schnittstelle für die Leistungsschaltung bereitgestellt, wohin die Steuersignale übermittelt werden können. Hinzukommend werden die Signale x2 und x3 zur Ansteuerung der LEDs verwendet. Hiermit wird angezeigt, in welchem Zustand sich die Schaltung befindet. Leuchtet die rote LED, wird gerade geheizt und leuchtet die blaue LED, dann wird momentan gekühlt. Des Weiteren verfügt die Steuerschaltung über zwei weitere Schnittstellen, wodurch die Versorgungsspannung Vcc und die Masse GND für die Leistungsschaltung und LED-Anzeige bereitgestellt wird. Der sechste Pin ist mit dem Eingang A1 des Arduino UNOs verbunden, womit das Steuersignal der Wunsch-Temperatur durch das Potentiometer übermittelt wird.		Die Steuerschaltung wird über 6 Pins mit dem Arduino UNO verbunden (siehe Abbildung...). Darunter sind die Steuersignale x1, x2, x3, sowie die Versorgungsspannung für die Sensorik enthalten. Es wird eine Schnittstelle für die Leistungsschaltung bereitgestellt, wohin die Steuersignale übermittelt werden können. Hinzukommend werden die Signale x2 und x3 zur Ansteuerung der LEDs verwendet. Hiermit wird angezeigt, in welchem Zustand sich die Schaltung befindet. Leuchtet die rote LED, wird gerade geheizt und leuchtet die blaue LED, dann wird momentan gekühlt. Des Weiteren verfügt die Steuerschaltung über zwei weitere Schnittstellen, wodurch die Versorgungsspannung Vcc und die Masse GND für die Leistungsschaltung und LED-Anzeige bereitgestellt wird. Der sechste Pin ist mit dem Eingang A1 des Arduino UNOs verbunden, womit das Steuersignal der Wunsch-Temperatur durch das Potentiometer übermittelt wird.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"

Oliver Aust: Änderung 100533 von Johann Kismann (Diskussion) rückgängig gemacht.

2023-10-26T20:24:59Z

Änderung 100533 von Johann Kismann (Diskussion) rückgängig gemacht.

← Nächstältere Version		Version vom 26. Oktober 2023, 22:24 Uhr
Zeile 404:		Zeile 404:
	== Projektunterlagen ==		== Projektunterlagen ==
	=== Projektplan ===		=== Projektplan ===
	[[Datei:Projektplan2.png\|800px\|mini\|zentriert\|Abb. 12: Projektplan Gantt-Diagramm]]		[[Datei:Projektplan2.png\|800px\|mini\|zentriert\|Abb. 2: Projektplan Gantt-Diagramm]]

	=== Projektdurchführung ===		=== Projektdurchführung ===

Oliver Aust: /* Komponentenspezifikation */

2023-10-26T20:24:16Z

Komponentenspezifikation

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+|
 *Betriebsspannung: 5V
-*Hintergrundbeleuchtung: ED, Weiß
+|[[Datei:LCD Display Bewässerungssystem.jpg|rahmenlos|mini|zentriert|100px]]
 |-
 | 3
-| GY-21 HTU21 Temperatur-/Feuchtigkeitssensor
+| Feuchtigkeitssensor
+|
-*Kompatibel mit den meisten 3,3V und 5V Mikrocontrollern
+|[[Datei:Feuchtigkeitssensor .jpg|rahmenlos|mini|zentriert|100px]]
 |-
 | 4
-| TEC1-12706 Peltier-Modul
+| Pumpe
+|
-*Versorgungsspannung: 12V
+|[[Datei:Wasserpumpe.jpg|rahmenlos|mini|zentriert|100px]]
 |}

Johann Kismann: /* Projektplan */

2023-01-10T13:36:41Z

Projektplan

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2023, 15:36 Uhr
Zeile 474:		Zeile 474:
	== Projektunterlagen ==		== Projektunterlagen ==
	=== Projektplan ===		=== Projektplan ===
	[[Datei:Projektplan2.png\|800px\|mini\|zentriert\|Abb. 2: Projektplan Gantt-Diagramm]]		[[Datei:Projektplan2.png\|800px\|mini\|zentriert\|Abb. 12: Projektplan Gantt-Diagramm]]

	=== Projektdurchführung ===		=== Projektdurchführung ===

Johann Kismann: /* Umsetzung Hardware */

2023-01-10T13:36:11Z

Umsetzung Hardware

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2023, 15:36 Uhr
Zeile 413:		Zeile 413:
	=== Umsetzung Hardware ===		=== Umsetzung Hardware ===
	'''H-Brücke''' <br/>		'''H-Brücke''' <br/>
	Für die Ansteuerung des Peltier-Elementes wird eine sog. H-Brücke verwendet (siehe Abbildung~~...~~). Diese ermöglicht es durch zwei Steuersignale die Polarität des Peltier-Elementes zu ändern. Hierfür werden zwei PNP- und zwei NPN-Transistoren mit jeweils Vorwiderständen von 330 Ohm verwendet. Die Anordnung der elektronischen Elemente kann aus der Abbildung~~...~~ entnommen werden.		Für die Ansteuerung des Peltier-Elementes wird eine sog. H-Brücke verwendet (siehe Abbildung 7). Diese ermöglicht es durch zwei Steuersignale die Polarität des Peltier-Elementes zu ändern. Hierfür werden zwei PNP- und zwei NPN-Transistoren mit jeweils Vorwiderständen von 330 Ohm verwendet. Die Anordnung der elektronischen Elemente kann aus der Abbildung 6 entnommen werden.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"
Zeile 425:		Zeile 425:

	'''Leistungsschaltung''' <br/>		'''Leistungsschaltung''' <br/>
	Auf der Leistungsschaltung ist ein Hochleistungs-Switch integriert, woran ein separates Netzteil für die Spannungsversorgung der zwei Lüfter und dem Peltier-Element angeschlossen ist. Das Steuersignal x1 wird hierbei abgegriffen und regelt die Steuerung des Hochleistungs-Switches. Für das Anschließen der beiden Lüfter sind die beiden Ausgänge L1 und L2 vorgesehen. Außerdem werden die Signale x2 und x3 hierbei ebenfalls durch Klemmen an die H-Brücke weitergeleitet.		Auf der Leistungsschaltung ist ein Hochleistungs-Switch integriert, woran ein separates Netzteil für die Spannungsversorgung der zwei Lüfter und dem Peltier-Element angeschlossen ist (siehe Abbildung 8, 9). Das Steuersignal x1 wird hierbei abgegriffen und regelt die Steuerung des Hochleistungs-Switches. Für das Anschließen der beiden Lüfter sind die beiden Ausgänge L1 und L2 vorgesehen. Außerdem werden die Signale x2 und x3 hierbei ebenfalls durch Klemmen an die H-Brücke weitergeleitet.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"
Zeile 437:		Zeile 437:

	'''Steuerschaltung''' <br/>		'''Steuerschaltung''' <br/>
	Die Steuerschaltung wird über 6 Pins mit dem Arduino UNO verbunden (siehe Abbildung~~...~~). Darunter sind die Steuersignale x1, x2, x3, sowie die Versorgungsspannung für die Sensorik enthalten. Es wird eine Schnittstelle für die Leistungsschaltung bereitgestellt, wohin die Steuersignale übermittelt werden können. Hinzukommend werden die Signale x2 und x3 zur Ansteuerung der LEDs verwendet. Hiermit wird angezeigt, in welchem Zustand sich die Schaltung befindet. Leuchtet die rote LED, wird gerade geheizt und leuchtet die blaue LED, dann wird momentan gekühlt. Des Weiteren verfügt die Steuerschaltung über zwei weitere Schnittstellen, wodurch die Versorgungsspannung Vcc und die Masse GND für die Leistungsschaltung und LED-Anzeige bereitgestellt wird. Der sechste Pin ist mit dem Eingang A1 des Arduino UNOs verbunden, womit das Steuersignal der Wunsch-Temperatur durch das Potentiometer übermittelt wird.		Die Steuerschaltung wird über 6 Pins mit dem Arduino UNO verbunden (siehe Abbildung 10, 11). Darunter sind die Steuersignale x1, x2, x3, sowie die Versorgungsspannung für die Sensorik enthalten. Es wird eine Schnittstelle für die Leistungsschaltung bereitgestellt, wohin die Steuersignale übermittelt werden können. Hinzukommend werden die Signale x2 und x3 zur Ansteuerung der LEDs verwendet. Hiermit wird angezeigt, in welchem Zustand sich die Schaltung befindet. Leuchtet die rote LED, wird gerade geheizt und leuchtet die blaue LED, dann wird momentan gekühlt. Des Weiteren verfügt die Steuerschaltung über zwei weitere Schnittstellen, wodurch die Versorgungsspannung Vcc und die Masse GND für die Leistungsschaltung und LED-Anzeige bereitgestellt wird. Der sechste Pin ist mit dem Eingang A1 des Arduino UNOs verbunden, womit das Steuersignal der Wunsch-Temperatur durch das Potentiometer übermittelt wird.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"

Johann Kismann: /* Luftzirkulation (Windkanal) */

2023-01-10T13:34:29Z

Luftzirkulation (Windkanal)

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2023, 15:34 Uhr
Zeile 400:		Zeile 400:

	=== Luftzirkulation (Windkanal) ===		=== Luftzirkulation (Windkanal) ===
	Für eine optimale Durchströmung der Kühlrippen wurde ein 3D gedruckter Windkanal erstellt (siehe Abbildung~~...~~). Dieser ermöglicht es den Luftstrom von dem 80x80mm großen Lüfter auf eine 30x40mm große Fläche zu reduzieren. Dadurch kann der Luftstrom optimal von den Rippen abgekühlt bzw. erwärmt werden, wodurch die thermische Energie der Rippen entnommen wird und sich somit deutlich schneller eine Temperaturänderung ergibt.		Für eine optimale Durchströmung der Kühlrippen wurde ein 3D gedruckter Windkanal erstellt (siehe Abbildung 4, 5). Dieser ermöglicht es den Luftstrom von dem 80x80mm großen Lüfter auf eine 30x40mm große Fläche zu reduzieren. Dadurch kann der Luftstrom optimal von den Rippen abgekühlt bzw. erwärmt werden, wodurch die thermische Energie der Rippen entnommen wird und sich somit deutlich schneller eine Temperaturänderung ergibt.

	{\| class="mw-datatable"		{\| class="mw-datatable"

Johann Kismann: /* Reglerauslegung */

2023-01-10T13:33:18Z

Reglerauslegung

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2023, 15:33 Uhr
Zeile 222:		Zeile 222:

	=== Reglerauslegung ===		=== Reglerauslegung ===
	Bei der Reglerauslegung fällt die Wahl auf einen P-Regler. Dieser soll hier die Funktion haben, dass die Stellgröße (Peltier-Element), je nach Differenz von Soll- und Ist-Temperatur, so geschaltet wird, damit die gewünschte Temperatur erreicht wird. Die Stellgröße gibt dabei Energie ab, welche die Regelstrecke (Plexiglas-Haus) erwärmt bzw. abkühlt. Dabei müssen jedoch ebenfalls Störgrößen berücksichtigt werden, welche die Ist-Temperatur beeinflussen. Diese werden hier als Stör-Energie bezeichnet, da durch äußere Einflüsse Energie ab- bzw. zugeführt werden kann. Durch die Rückführung der gemessenen momentanen Temperatur soll somit der Regelkreis geschlossen und die Soll-Größe nach einer bestimmten Zeit erreicht werden.		Bei der Reglerauslegung fällt die Wahl auf einen Zwei-Punkte-Regler (siehe Abbildung 3). Dieser soll hier die Funktion haben, dass die Stellgröße (Peltier-Element), je nach Differenz von Soll- und Ist-Temperatur, so geschaltet wird, damit die gewünschte Temperatur erreicht wird. Die Stellgröße gibt dabei Energie ab, welche die Regelstrecke (Plexiglas-Haus) erwärmt bzw. abkühlt. Dabei müssen jedoch ebenfalls Störgrößen berücksichtigt werden, welche die Ist-Temperatur beeinflussen. Diese werden hier als Stör-Energie bezeichnet, da durch äußere Einflüsse Energie ab- bzw. zugeführt werden kann. Durch die Rückführung der gemessenen momentanen Temperatur soll somit der Regelkreis geschlossen und die Soll-Größe nach einer bestimmten Zeit erreicht werden.
	[[Datei:Regelkreis2.png\|700px\|mini\|zentriert\|Abb. 3: Regelkreis]]		[[Datei:Regelkreis2.png\|700px\|mini\|zentriert\|Abb. 3: Regelkreis]]

Johann Kismann: /* Funktionaler Systementwurf / Technischer Systementwurf */

2023-01-10T13:32:09Z

Funktionaler Systementwurf / Technischer Systementwurf

← Nächstältere Version		Version vom 10. Januar 2023, 15:32 Uhr
Zeile 111:		Zeile 111:

	== Funktionaler Systementwurf / Technischer Systementwurf ==		== Funktionaler Systementwurf / Technischer Systementwurf ==
	Anhand des Funktionalen Systementwurfes (siehe Abb. 1) lässt sich erkennen, dass durch das Vorgeben einer Soll-Temperatur die Ist-Temperatur geregelt werden soll. Sollte die aktuell vorliegende Temperatur zu weit von der Soll-Größe abweichen, dann soll das Peltier-Element zum Kühlen bzw. Heizen genutzt werden. Ein Wechsel zwischen Kühlen und Heizen soll dabei so erreicht werden, indem eine Umpolung durchgeführt wird. Neben der Temperaturmessung und -regelung soll zusätzlich die Luftfeuchtigkeit gemessen werden.		Anhand des Funktionalen Systementwurfes (siehe Abb. 2) lässt sich erkennen, dass durch das Vorgeben einer Soll-Temperatur die Ist-Temperatur geregelt werden soll. Sollte die aktuell vorliegende Temperatur zu weit von der Soll-Größe abweichen, dann soll das Peltier-Element zum Kühlen bzw. Heizen genutzt werden. Ein Wechsel zwischen Kühlen und Heizen soll dabei so erreicht werden, indem eine Umpolung durchgeführt wird. Neben der Temperaturmessung und -regelung soll zusätzlich die Luftfeuchtigkeit gemessen werden.
	Die Soll-Temperatur und die gemessenen Werte sollen dabei zudem auf einem LCD-Display ausgegeben werden.		Die Soll-Temperatur und die gemessenen Werte sollen dabei zudem auf einem LCD-Display ausgegeben werden.
	[[Datei:Funktionaler Systementwurf2.png\|700px\|mini\|zentriert\|Abb. 2: Funktionaler Systementwurf]]		[[Datei:Funktionaler Systementwurf2.png\|700px\|mini\|zentriert\|Abb. 2: Funktionaler Systementwurf]]