3.3.7 Régulation de la température et de l’humidité
3.3.7.1 Vue d’ensemble
Dans ce projet, nous allons présenter comment construire un système de régulation de la température et de l’humidité avec une carte micro:bit, le capteur de température et d’humidité XHT11, un moteur 130, un module d’atomisation et un écran OLED.
Le système mesure la température et l’humidité ambiantes grâce au capteur XHT11, et les ajuste en contrôlant la rotation du ventilateur et la pulvérisation de brume d’eau par le module d’atomisation si nécessaire. Lorsque la température ou l’humidité dépasse le seuil défini, il allume le ventilateur et pulvérise de la brume via le module d’atomisation. Parallèlement, l’écran OLED affiche en temps réel la température et l’humidité actuelles.
Comme il peut réguler la température et l’humidité, il est largement appliqué aux projets nécessitant un contrôle de ces paramètres.
3.3.7.2 Connaissances sur les composants
Capteur de température et d’humidité XHT11
Le capteur XHT11 fournit des signaux numériques. Il acquiert et convertit les signaux analogiques, et mesure la température et l’humidité pour assurer une excellente stabilité à long terme et une grande fiabilité. De plus, il contient un capteur d’humidité résistif haute précision et un capteur de température thermosensible résistif, et est connecté à un microcontrôleur 8 bits haute performance.
Mode de communication du XHT11 :
Le XHT11 adopte une communication monofil simplifiée. Une seule ligne signifie qu’il n’y a qu’une seule ligne de données, donc l’échange de données et le contrôle dans le système se font tous ici.
Définition de la transmission des bits de données sur le bus unique :
Format des données sur bus unique : 40 bits de données sont transmis à la fois, avec les bits de poids fort en premier.
8 bits entier humidité + 8 bits décimal humidité + 8 bits entier température + 8 bits décimal température + 8 bits de parité. Remarque : la partie décimale de l’humidité est 0.
Définition du bit de parité :
8 bits entier humidité + 8 bits décimal humidité + 8 bits entier température + 8 bits décimal température. Les 8 bits de parité sont les 8 derniers bits du résultat.
Diagramme temporel des données :
Après que l’hôte (MCU) envoie un signal de démarrage une fois, le XHT11 passe du mode basse consommation au mode haute vitesse. Une fois le signal de démarrage de l’hôte terminé, le XHT11 envoie un signal de réponse, émet les 40 bits de données et effectue une acquisition de signal. La transmission du signal est montrée ci-dessous.
⚠️ Remarque : Les données de température et d’humidité lues par l’hôte à partir du XHT11 correspondent toujours à la valeur de mesure précédente. Si l’intervalle entre deux mesures est long, veuillez lire deux fois de suite et prendre la deuxième valeur obtenue comme valeur en temps réel.
Schéma :
Paramètres :
Tension de fonctionnement : DC 3.3V~5V
Courant de fonctionnement : (Max)2.5mA@5V
Puissance maximale : 0.0125W
Plage de température : -25 ~ +60°C (±2℃)
Plage d’humidité : 5 ~ 95%R (précision ±5%RH autour de 25 °C)
Signal de sortie : bus unique numérique bidirectionnel
Module d’atomisation
Le module d’atomisation est composé d’un driver et d’une feuille d’atomisation, qui atomise l’eau. Il peut être contrôlé par un microcontrôleur ou par des boutons manuels.
Principe de fonctionnement : Le module d’atomisation utilise généralement la technologie ultrasonique pour générer de la brume d’eau. Il contient une plaque en céramique piézoélectrique, qui commence à vibrer lorsqu’une tension haute fréquence lui est appliquée. La vibration rassemble de petites gouttelettes d’eau à la surface, qui sont ensuite dispersées pour former de fines brumes d’eau.
Qualité de la brume : Ce module peut efficacement convertir l’eau en minuscules particules d’eau, généralement entre 1 et 5 microns. Cette fine brume a plus de chances de s’évaporer et de se diffuser dans l’air, agissant ainsi comme un humidificateur efficace.
⚠️ Attention :
1. Après mise sous tension, la feuille d’atomisation doit être placée dans l’eau. Si elle reste longtemps à l’air, la feuille chauffera et pourra se brûler.
2. Déposez délicatement la feuille d’atomisation à la surface de l’eau. Si elle est immergée, elle ne générera pas de brume.
Paramètres :
Tension de fonctionnement : DC 5V
Trou d’installation : diamètre 4.8mm, espacement 16mm
Dimensions : 31mm de longueur, 23mm de largeur, et 8mm de hauteur
Poids : 4.5g
Température de fonctionnement : -25°C à +60°C
Interface du module : broches courbées 3 broches, espacement 2.54
Interface de la feuille d’atomisation : prise femelle PH2.0
Fonction : transformer l’eau en fine brume et la libérer dans l’air
Dimensions de la feuille d’atomisation :
⚠️ Remarque : Ne tirez pas sur le fil de la feuille autant que possible, sinon son point de soudure peut se détacher.
Instructions d’utilisation du module d’atomisation :
Il existe deux modes de contrôle : par boutons et par programmation MCU.
Contrôle par bouton : Appuyer sur le bouton pour allumer le module d’atomisation. Appuyer de nouveau pour l’éteindre.
Contrôle par programmation MCU : Simuler l’appui sur le bouton. Il sortira un niveau haut en condition normale et un niveau bas lorsqu’il est pressé. Relâcher le bouton et il sortira à nouveau un niveau haut.
Ainsi, lors de l’utilisation d’un MCU, il suffit d’envoyer un court niveau bas au module, comme si l’on appuyait sur le bouton. On peut contrôler le temps de démarrage ou de pause du module d’atomisation en ajustant la durée du niveau haut.
Installer la tige de coton :
1. Imprégnez complètement la tige de coton dans l’eau (trouvez un récipient de grande capacité pour couvrir toute la tige d’eau, et faites-la tremper pendant plus de 5 minutes pour vous assurer qu’elle absorbe pleinement l’eau).
2. Installez la feuille d’atomisation à l’intérieur du support plastique. Faites attention au sens de la feuille. Placez son fil dans la rainure du support.
3. Refermez l’autre côté du support plastique.
4. Insérez la tige de coton au centre du support. Elle doit être insérée jusqu’au fond pour toucher la feuille d’atomisation.
5. Connectez la feuille d’atomisation à la borne femelle PH2.0 du module, comme indiqué ci-dessous.
6. Connectez le module d’atomisation au shield micro:bit et branchez une alimentation externe.
7. Immergez à nouveau la tige de coton dans l’eau pendant plus de 3 minutes. L’eau doit couvrir la tige autant que possible, mais aucun débordement ne doit se produire.
8. Appuyez sur le bouton noir du module, et vous verrez qu’il commence à pulvériser. La brume d’eau est pulvérisée pendant 3 secondes. Appuyez de nouveau sur le bouton pour l’arrêter.
⚠️ Attention : La feuille d’atomisation ne doit pas fonctionner longtemps ; chaque opération ne doit pas dépasser 5 secondes. Il est préférable de s’arrêter pendant 1 à 2 minutes jusqu’à ce que la tige de coton soit pleine d’eau avant de continuer. Sinon, elle peut être grillée.
3.3.7.3 Composants requis
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|
|
|---|---|---|
carte principale micro:bit V2 ×1 |
shield micro:bit ×1 |
module d’atomisation ×1 |
|
|
|
Capteur XHT11 de température et |
écran OLED ×1 |
moteur 130 ×1 |
|
|
|
câble micro USB ×1 |
câble 4 broches ×2 |
câble 3 broches ×2 |
|
|
|
ventilateur ×1 |
porte-piles ×1 |
piles AA(à fournir) ×6 |
3.3.7.4 Schéma de câblage
⚠️ Lors du câblage, faites attention à la couleur des fils.
130 motor |
wire color |
micro:bit shield pin |
micro:bit board pin |
|---|---|---|---|
G |
black |
G |
G |
V |
red |
V2 |
V |
IN+ |
blue |
2 |
P2 |
IN- |
green |
13 |
P13 |
OLED display |
wire color |
micro:bit shield pin |
micro:bit board pin |
|---|---|---|---|
GND |
black |
G |
G |
VCC |
red |
V2 |
V |
SDA |
blue |
20 |
P20 |
SCL |
green |
19 |
P19 |
atomization module |
wire color |
micro:bit shield pin |
micro:bit board pin |
|---|---|---|---|
G |
black |
G |
G |
V |
red |
V2 |
V |
S |
yellow |
16 |
P16 |
XHT11 temperature and |
wire color |
micro:bit shield pin |
micro:bit board pin |
|---|---|---|---|
G |
black |
G |
G |
V |
red |
V1 |
V |
S |
yellow |
0 |
P0 |
3.3.7.5 Flux du code
3.3.7.6 Code de test
⚠️ Notez que les seuils 30 et 70 dans la condition if() peuvent être modifiés selon la situation réelle.
Code complet :
Brève explication :
① Initialiser les pixels de l’OLED, effacer l’OLED. La matrice 5×5 affiche 
. Définir deux variables temperature et humidity, et définir leur valeur initiale à 0, puis éteindre le module d’atomisation.
② Affecter la valeur de température lue par le capteur XHT11 à la variable temperature, et la valeur d’humidité à la variable humidity.
③ L’OLED affiche la valeur de température et d’humidité détectée par le capteur XHT11.
④ Instruction de décision : if()…else…
Si la température détectée est supérieure à 30℃ ou si l’humidité est supérieure à 70%RH, le ventilateur s’arrêtera après avoir tourné pendant 2 secondes. Ensuite, le module d’atomisation fonctionne et pulvérise de la brume pour réguler la température et l’humidité ambiantes. Pendant ce temps, l’OLED affiche « Refroidissement/Humidification ».
Sinon, le ventilateur et le module d’atomisation ne fonctionneront pas, et l’OLED affiche « État normal ».
⑤ Pause 500 ms (0,5 s)
3.3.7.7 Résultat du test
Après le câblage et la mise sous tension via le câble micro USB, connectez une alimentation externe (6 piles AA) pour garantir une alimentation suffisante.
Pour l’application Windows 10, il suffit de cliquer sur Download. Pour le navigateur, envoyez le fichier “.hex” à la carte micro:bit.
Après avoir téléversé le code de test sur la carte micro:bit, l’OLED affiche en temps réel la valeur de température et d’humidité détectée par le capteur XHT11.
Si la température détectée est supérieure à 30℃ ou si l’humidité est supérieure à 70%RH, le ventilateur s’arrêtera après avoir tourné pendant 2 secondes. Ensuite, le module d’atomisation fonctionne et pulvérise de la brume pour réguler la température et l’humidité ambiantes. Pendant ce temps, l’OLED affiche « Refroidissement/Humidification ». Sinon, le ventilateur et le module d’atomisation ne fonctionneront pas, et l’OLED affiche « État normal ».
⚠️ Remarque : Les briques de construction utilisées dans l’expérience ne sont pas incluses dans ce kit.
(Astuce : Si aucun résultat n’est observé, veuillez appuyer sur le bouton de réinitialisation de la carte micro:bit.)
