地下室/爬行空间通风系统

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Arduino Nano R3

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关于这个项目

功能列表

内部/外部温度/湿度传感器。
具有湿度比较功能的智能通风风扇控制
减少地下室/爬行空间的湿度
帮助减少霉菌生长
智能通风，省电

构建通风系统所需的部件

IO 扩展器
1-Wire 转 I2C。
Arduino Nano。
1 通道 DC 5V 继电器。
x2 SHT10 湿度传感器。
I2C SSD1306 OLED 128x64 显示屏。
x2 110V 172x150x38mm 0.34A 2400 RPM 滚珠轴承风扇。
158x90x65mm 透明防水塑料外壳。
ip68 pg7 防水尼龙电缆密封套。
ip68 pg9 防水尼龙电缆密封套。
x2 RJ11 Keystone 螺丝端子插孔。
x2 Keystone 外壳。
x2 50 英尺 4C4P RJ11 线。
6" 4C4P RJ11 线。
100 英尺 110V 电线。
交流插头。
2.54 毫米接头线。
12VDC 1A 壁式适配器电源。

接线图

OLED 显示屏

那么为什么要使用 IO 扩展器？

设计更简单
现成的零件
无需编写 1-Wire 驱动程序
无需编写中继驱动
无需编写 OLED 显示驱动程序
没有显示字体占用 Arduino 代码空间
无需编写湿度传感器驱动程序
节省Arduino上的代码空间；只有 6106 字节 (19%)
写代码不到一天
使用标准 RJ11 电话线易于接线
没有传感器电缆长度问题
构建成本低于商业系统
易于更改以适应个性化需求
单电源

构建系统

将 Arduino Nano 连接到 IO 扩展器并使用以下代码对其进行编程。 6排针是软件串口调试口，最终安装不需要。

确保更改 ONEWIRE_TO_I2C_ROM 定义的地址以匹配您的 1-Wire 到 I2C 地址。

/* IO Expander
*
* Basement/Crawlspace Ventilation System v1.1
*
*/

#include 
#include 
#include 
#include "IOExpander.h"

#define FAHRENHEIT 
#define ONEWIRE_TO_I2C_ROM "i4s71"
#define INIT_OLED "st13;si;sc;sd"
#define HUMIDITY_SENSOR_INSIDE "s6t1"
#define HUMIDITY_SENSOR_OUTSIDE "s8t1" />
 #define FAN_ON "r1o"
#define FAN_OFF "r1f"
#define ABSOLUTE_DELTA_FAN_ON 1 // 如果内部绝对湿度增量>=外部
#define ABSOLUTE_DELTA_FAN_OFF 0.5 // 风扇关闭如果内部绝对湿度增量<=外部
#define OUTSIDE_RELATIVE_FAN_ON 88 // 如果外部相对湿度<=%
#define OUTSIDE_RELATIVE_FAN_OFF 90 // 如果外部相对湿度>=%
#define MINIMUM_TEMPERATURE 15 // 如果室外温度 <=15C/59F
#define FAN_ON_TIME (20*60*1000L) // 20 分钟
#define FAN_OFF_TIME，则循环通风口开/关(20*60*1000L) // 20 分钟

//#define SERIAL_DEBUG
#define SERIAL_TIMEOUT 5000 // DHT22 读取之间的延迟 5 秒

#ifdef SERIAL_DEBUG
SoftwareSerial swSerial(8,7);
#endif

struct HS {
 float temp;
 float relative;
 float absolute;
 bool error;
};

int led =13;
bool init_oled =true;
长时间开机，关机时间;

#ifdef FAHRENHEIT
#define C2F(temp)CelsiusToFahrenheit(temp)
floatCelsiusToFahrenheit(float celsius)
{
 return ((celsius*9)/5)+ 32;
}
#else
#define C2F(temp) (temp)
#endif

void SerialPrint(const char* str, float decimal , 字符错误)
{
 Serial.print(str);
 if (error) Serial.print(F("NA"));
 else Serial.print(decimal , 1);
}

浮点露点（浮点温度，浮点湿度）
{
浮点 t =(17.625 * temp) / (243.04 + temp); 
 float l =log(湿度/100);
 float b =l + t;
 // 使用Augus t-Roche-Magnus 近似
 return (243.04*b)/(17.625-b);
}

#define MOLAR_MASS_OF_WATER 18.01534
#define UNIVERSAL_GAS_CONSTANT 8.25
7 />
浮动绝对湿度（浮动温度，浮动相对）
{
 //取自 https://carnotcycle.wordpress.com/2012/08/04/how-to-convert-相对湿度到绝对湿度/
 //在-30到35°C范围内的精度约为0.1°C
 //August-Roche-Magnus 6.1094 exp(17.625 x T)/ (T + 243.04)
 //巴克 (1981) 6.1121 exp(17.502 x T)/(T + 240.97)
 //参考 https://www.eas.ualberta.ca/jdwilson/EAS372_13 /Vomel_CIRES_satvpformulae.html // 使用Buck (1981)
 return (6.1121 * pow(2.718281828, (17.67 * temp) / (temp + 243.5)) * relative * MOLAR_MASS_OF_WATER) / ((273) UNT_5RS CONT GA.1;
}

void ReadHumiditySensor(HS* hs)
{
 SerialCmd("sr");
 if (SerialReadFloat(&hs->temp) &&
 SerialReadFloat(&hs->relative)) {
 //hs->dewpoint =DewPoint(hs->temp, hs->relative);
 hs->absolute =AbsoluteHumidity(hs->temp, hs->relative);
 hs->error =false;
 }
 else hs ->error =true;
 SerialReadUntilDone();
}

void setup() {
 Serial.begin(115200);
#ifdef SERIAL_DEBUG 
 swSerial.begin(115200);
 //swSerialEcho =&swSerial;
#endif
 pinMode(led, OUTPUT);
 wdt_enable(WDTO_8S);
 offtime =millis() - FAN_OFF_TIME;
}

void loop() {
 HS内，外；
 static bool fan =false;
 static bool cycle =false;
 static long last_time =-(60L * 1000L);

 Serial.println();
 if (SerialReadUntilDone()) {
 // 每分钟只读取一次湿度传感器，否则如果读取太快它们会自热
 if (millis() - last_time> 60L * 1000L)
 {
 if (SerialCmdDone(HUMIDITY_SENSOR_INSIDE) )
 ReadHumiditySensor(&inside);

 if (SerialCmdDone(HUMIDITY_SENSOR_OUTSIDE))
 ReadHumiditySensor(&outside);

 i f (inside.error || external.error) fan =false;
 else {
 if (fan) {
 if (outside.relative>=OUTSIDE_RELATIVE_FAN_OFF || inside.absolute - external.absolute <=ABSOLUTE_DELTA_FAN_OFF)
 cycle =fan =false;
 else {
 if (cycle &&outside.temp <=MINIMUM_TEMPERATURE &&
 millis() - ontime> FAN_ON_TIME) fan =false;
 } 
 if (!fan) offtime =millis();
 }
 else {
 if (outside.relative <=OUTSIDE_RELATIVE_FAN_ON &&inside.absolute - outside.absolute>=ABSOLUTE_DELTA_FAN_ON) 
 cycle =fan =true;
 if (cycle &&outside.temp <=MINIMUM_TEMPERATURE)
 fan =(millis() - offtime> FAN_OFF_TIME) ? true :false;
 if (fan) ontime =millis();
 }
 }

 if (fan) SerialCmdDone(FAN_ON);
 else SerialCmdDone(FAN_OFF);

 if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM)) {
 if (init_oled) {
 SerialCmdDone(INIT_OLED);
 init_oled =false;
 }
 SerialCmdDone("st13;sc;sf0;sa1;sd70,0,\"INSIDE\";sd127,0,\"OUTSIDE\";sf1;sa0;sd0,12,248,\""
#ifdef FAHRENHEIT
 "F"
#else
 "C"
#endif
 "\";sd0,30,\"%\";sf0;sd0,50,\"g/m\";sd20,46,\"3\";");
SerialPrint("sf1;sa1;sd70,12,\"", C2F(inside.temp ), inside.error);
 SerialPrint("\";sd70,30,\"", inside.relative, inside.error);
SerialPrint("\";sd70,48,\" ", inside.absolute, inside.error);
 SerialPrint("\";sd127,12,\"", C2F(outside.temp), external.error);
 SerialPrint("\";sd127,30,\"", external.relative, external.error);
 SerialPrint("\";sd127,48,\"", outside.absolute, external.error);
 Serial .print("\";");
 Serial.print("sf0;sa0;sd0,0,\"");
 if (fan) Serial.print("FAN");
 else Serial.print("v1.1");
 Serial.println("\";sd");
 SerialReadUntilDone();
 }
 else init_oled =true;

 last_time =millis();
 }

 delay(1000); 
 }
 else {
 digitalWrite(led, HIGH);
 delay(500);
 digitalWrite(led, LOW);
 delay(500);
 init_oled =true;
 }
 wdt_reset();
}

注意： 如果您使用 USB 端口对 Arduino Nano 进行编程，则必须将其与 IO 扩展器断开连接，因为它也使用相同的单个串行端口，如果您想调试，请使用 ICSP 端口对 ATmega328P 进行编程。要启用软件调试端口，取消对SERIAL_DEBUG 定义的注释。

将 110VAC 电线连接到两个风扇。

在 PG7 和 PG9 的外壳两侧钻一个 7/16" 和 9/16" 孔。使用dremel 工具稍微扩大孔，直到压盖紧贴。 PG7 将提供 12VDC 输入电压，PG9 将提供传感器和风扇。

找到一个打开且未被堵塞的通风口。这将是我们的废气，我们将把地下室/爬行空间的空气吹出去。确保另一侧的所有其他通风口都打开，因为它们将成为您的进气口。关闭相邻的通风口，以便在整个地下室/爬行空间中创建区域性而非局部气流。

使用扎带将风扇安装在通风口的内侧。确保风扇指向正确的方向以吹出空气。

找到一个现有的接入点并将外部湿度传感器线穿入内部。确保湿度传感器离房屋和任何障碍物足够远，以便您准确测量环境温度/湿度。根据当地发布的天气报告验证您的读数。

将外部湿度传感器接线到梯形插孔和外壳中，然后将其安装在内部。

将内部湿度传感器连接到梯形插孔和外壳中，并将其安装在内部。需要额外湿度控制的中心位置或区域是首选。

将 50 英尺 RJ11 电线连接到湿度传感器，然后将电线和风扇电线连接到将安装控制机柜的可用接入点。

连接所有电线并将所有部件组装/送入控制柜。如果您的 50 英尺 RJ11 电线带有预压接的连接器，则您必须将它们切断以将电线穿过压盖并压接新的连接器。

测试系统并确保一切正常。要测试继电器和风扇，请断开 Arduino 与 IO 扩展器的连接，并将其直接连接到您的计算机以手动控制它。确认一切正常后，使用双面胶带和包装泡沫将所有部件组装到外壳中以固定您的电路板，并享受智能湿度控制通风系统的好处和节省

2019/3/20 更新

在过去的几个月里，在我的 crawlspace 中运行通风系统后，在我的热水器泄漏后零挂起并且峰值相对湿度大于 95% 后，它成功地将相对湿度降低到了 50% 以下。通风系统是一个持续运行的控制系统！

从 SSD1306 0.96" OLED 显示屏切换到 SH1106 1.3" OLED 显示屏。它更大，更易于阅读。使用 IO 扩展器固件更新更改它是轻而易举的。只需将代码中的“ST10”更改为“ST13”即可。

2019 年 9 月 12 日更新

发布了 v1.1，修复了冷启动问题，即 OLED 显示器供电空白。仍在努力发泄我的爬行空间！

代码

地下室/爬行空间通风系统

地下室/爬行空间通风系统C/C++

使用 Arduino Nano 创建智能通风系统

/* IO Expander * * Basement/Crawlspace Ventilation System v1.1 * */#include #include #include #include "IOExpander.h"#define FAHRENHEIT#define ONEWIRE_TO_I2C_ROM "i4s71"#define INIT_OLED "st13;si;sc;sd"#define HUMIDITY_SENSOR_INSIDE "s6t1"#define HUMIDITY_SENSOR_OUTSIDE"#definero1o define FAN_OFF "r1f"#define ABSOLUTE_DELTA_FAN_ON 1 // 如果内部绝对湿度增量>=外部，则风扇开启 #define ABSOLUTE_DELTA_FAN_OFF 0.5 // 如果内部绝对湿度增量 <=外部，则风扇关闭#define OUTSIDE_RELATIVE_FAN_ON 88 // 如果外部相对湿度，则风扇开启湿度 <=%#define OUTSIDE_RELATIVE_FAN_OFF 90 // 如果室外相对湿度>=%#define MINIMUM_TEMPERATURE 15，则风扇关闭 // 如果室外温度 <=15C/59F#define FAN_ON_TIME (20*60*1000L)，则循环通风开/关// 20 分钟#define FAN_OFF_TIME (20*60*1000L) // 20 分钟//#define SERIAL_DEBUG#define SERIAL_TIMEOUT 5000 // 5 秒 de介于 DHT22 读取之间#ifdef SERIAL_DEBUGSoftwareSerial swSerial(8,7);#endifstruct HS { float temp;浮动相对；浮动绝对; bool error;};int led =13;bool init_oled =true;长时间开机，关机时间;#ifdef FAHRENHEIT#define C2F(temp)CelsiusToFahrenheit(temp)floatCelsiusToFahrenheit(float celsius){ return ((celsius*9)/5) +32;}#else#define C2F(temp) (temp)#endifvoid SerialPrint(const char* str, float decimal, char error){ Serial.print(str);如果（错误）Serial.print（F（“NA”））；否则串行打印（十进制，1）；}浮动露点（浮动温度，浮动湿度）{浮动t=（17.625*温度）/（243.04+温度）；浮动 l =日志（湿度/100）；浮动 b =l + t; // 使用 August-Roche-Magnus 近似回报 (243.04*b)/(17.625-b);}#define MOLAR_MASS_OF_WATER 18.01534#define UNIVERSAL_GAS_CONSTANT 8.21447215float AbsoluteHumidity(float temp, float relative) https:// carnotcycle.wordpress.com/2012/08/04/how-to-convert-relative-humity-to-absolute-humity/ //在-30至35°C范围内的精度约为0.1°C //August-Roche-马格努斯 6.1094 exp(17.625 x T)/(T + 243.04) //巴克 (1981) 6.1121 exp(17.502 x T)/(T + 240.97) //参考 https://www.eas.ualberta.ca/jdwilson/ EAS372_13/Vomel_CIRES_satvpformulae.html // 使用 Buck (1981) return (6.1121 * pow(2.718281828, (17.67 * temp) / (temp + 243.5)) * relative * MOLAR_MASS_OF_WATER) / (6.1121 * pow(2.718281828, (17.67 * temp) / (temp + 243.5)) * relative * MOLAR_MASS_OF_WATER) / (6.1121 * pow(2.718281828)) / (6.1121 * pow(2.718281828)) / (6.1121 * pow(2.718281828) ReadHumiditySensor(HS* hs){ SerialCmd("sr"); if (SerialReadFloat(&hs->temp) &&SerialReadFloat(&hs->relative)) { //hs->dewpoint =DewPoint(hs->temp, hs->relative); hs->absolute =AbsoluteHumidity(hs->temp, hs->relative); hs->错误=假； } else hs->error =true; SerialReadUntilDone();}void setup() { Serial.begin(115200);#ifdef SERIAL_DEBUG swSerial.begin(115200); //swSerialEcho =&swSerial;#endif pinMode(led, OUTPUT); wdt_enable(WDTO_8S); offtime =millis() - FAN_OFF_TIME;}void loop() { HS 内部，外部； static bool fan =false;静态布尔循环=假； static long last_time =-(60L * 1000L); Serial.println(); if (SerialReadUntilDone()) { //if (init_oled) { // if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM)) { // SerialCmdDone(INIT_OLED); // init_oled =false; // } //} // 每分钟只读取一次湿度传感器，否则如果读取太快，它们会自热 if (millis() - last_time> 60L * 1000L) { if (SerialCmdDone(HUMIDITY_SENSOR_INSIDE)) ReadHumiditySensor(&inside); if (SerialCmdDone(HUMIDITY_SENSOR_OUTSIDE)) ReadHumiditySensor(&outside); if (inside.error || outside.error) fan =false; else { if (fan) { if (outside.relative>=OUTSIDE_RELATIVE_FAN_OFF || inside.absolute - external.absolute <=ABSOLUTE_DELTA_FAN_OFF) cycle =fan =false; else { if (cycle &&outside.temp <=MINIMUM_TEMPERATURE &&millis() - ontime> FAN_ON_TIME) fan =false; } if (!fan) offtime =millis(); } else { if (outside.relative <=OUTSIDE_RELATIVE_FAN_ON &&inside.absolute - external.absolute>=ABSOLUTE_DELTA_FAN_ON) 周期=风扇=真； if (cycle &&outside.temp <=MINIMUM_TEMPERATURE) fan =(millis() - offtime> FAN_OFF_TIME) ？真假; if (fan) ontime =millis();如果（风扇）SerialCmdDone（FAN_ON）；否则 SerialCmdDone(FAN_OFF); if (SerialCmdNoError(ONEWIRE_TO_I2C_ROM)) { if (init_oled) { SerialCmdDone(INIT_OLED); init_oled =假； } SerialCmdDone("st13;sc;sf0;sa1;sd70,0,\"INSIDE\";sd127,0,\"OUTSIDE\";sf1;sa0;sd0,12,248,\"" #ifdef FAHRENHEIT "F" # else "C" #endif "\";sd0,30,\"%\";sf0;sd0,50,\"g/m\";sd20,46,\"3\";"); SerialPrint("sf1;sa1;sd70,12,\"", C2F(inside.temp), inside.error); SerialPrint("\";sd70,30,\"", inside.relative, inside.error); SerialPrint("\";sd70,48,\"", inside.absolute, inside.error); SerialPrint("\";sd127,12,\"", C2F(outside.temp), outside.error); SerialPrint ("\";sd127,30,\"",outside.relative,outside.error);SerialPrint("\";sd127,48,\"",outside.absolute,outside.error);Serial.print(" \";"); Serial.print("sf0;sa0;sd0,0,\""); if (fan) Serial.print("FAN"); else Serial.print("v1.1"); Serial.println("\";sd"); SerialReadUntilDone(); } else init_oled =true; last_time =毫秒（）； } 延迟（1000）； } else { digitalWrite(led, HIGH);延迟（500）；数字写入（LED，低）；延迟（500）； init_oled =真； } wdt_reset();}

示意图

使用 Arduino Nano 创建智能通风系统。

带有自动遮阳装置 V2 的公交车站的建筑模型 ArduFarmBot - 第 2 部分：远程站和物联网实施

制造工艺

3D打印

自动化控制系统

工业技术