Samodejna LED osvetlitev za zasajeni akvarij z uporabo RTC: 5 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Pred nekaj leti sem se odločil, da postavim zasajen akvarij. Bil sem navdušen nad lepoto teh akvarijev. Pri postavitvi akvarija sem naredil vse, kar bi moral, a zanemaril eno najpomembnejšo stvar. Ta stvar je bila razsvetljava. Nekaj dni je bilo vse videti v redu, nato pa so alge začele rasti povsod v rezervoarju in rastlinam ni šlo najbolje. Težko je vrniti vse v normalno stanje.

Zdaj, po dolgih letih, želim spet postaviti akvarij, ki daje pomen razsvetljavi. Naredil sem nekaj raziskav na internetu in ugotovil, da rastline potrebujejo stalno izpostavljenost svetlobi približno 10-12 ur na dan. Spoznal sem tudi, da se rastline bolj odzivajo na rdeč in modri spekter svetlobe.

Trik je v tem, da v akvariju čim bolj simuliramo naravo. Lahko bi ročno vklopil ali izklopil luči, zakaj pa tega ne bi avtomatiziral. To zmanjšuje človeško napako. Odločil sem se, da naredim sistem LED osvetlitve, ki se samodejno vklopi in izklopi z uporabo Arduina. Zaradi tega je čas osvetlitve skladen, kar rastline potrebujejo.

Moj rezervoar bo imel pokrov na vrhu. Zato sem se odločil, da krmilno ploščo namestim zunaj rezervoarja, saj je vlaga največji sovražnik elektronike.

Začnimo!

Korak: RTC - Ura v realnem času

Načrt je vklop in izklop LED v določenem času dneva. Svetleče diode se ne bodo takoj vklopile na polno svetlost, ampak bodo v eni uri dosegle od nič svetlosti do polne svetlosti. To je simulacija sončnega vzhoda. Enako velja pri izklopu LED.

Nalogo zagotavljanja točnega časa opravlja ura v realnem času ali RTC. Prednost uporabe RTC nad millis () je v tem, da lahko natančen čas dobite neposredno. Tudi modul RTC ima lastno rezervno baterijo. Torej, tudi če je Arduino izklopljen ali ponastavljen, se čas ne izgubi. Zaradi tega je kot nalašč za našo uporabo.

Modul, ki ga bom uporabljal, je ura za realni čas DS3231 IIC. Za komunikacijo z Arduinom uporablja vmesnik I2C. Od tu sem dobil svojega.

Hvala podjetju Rinky-Dinky Electronics za trdo delo. Knjižnico za DS3231 prenesite tukaj

Korak: LED in gonilniki

Za zasajen akvarij velja pravilo 2 vata na galono. Moj je 20-galonski rezervoar in uporabljal bom dve 10-vatni LED. Vem, da je to polovica priporočenih vatov, vendar moj rezervoar sedi tik ob oknu in skozi njega prihaja veliko svetlobe. Nekaj tednov bom preizkušal nastavitev, spremljal rast rastlin in po potrebi dodal še LED.

Uporabljam LED, ki sem jih kupil pri Ebayu z barvno temperaturo 6500K, kar je odlično za rast rastlin. V skladu s seznamom bi morala biti napetost naprej 9-11V in največ naprej okoli 900mA. Ustrezno sem naročil LED gonilnike.

Zakaj uporabljati gonilnike?

Ne živimo v popolnem svetu. Zato bo izhod vedno manjši od vhoda. Kje je torej izgubljena moč? Pretvori se v toploto. Enako velja za LED. Polprevodnik ima negativni temperaturni koeficient (NTC), kar pomeni, da se z naraščanjem temperature njegov upor zmanjšuje. LED je tudi polprevodnik. Ker se njegova temperatura stalno povečuje, se njen upor zmanjšuje, zaradi česar se tok, ki teče skozi njo, povečuje. S tem se ogrevanje še poveča. To se nadaljuje, dokler se LED ne poškoduje. Zato moramo omejiti tok, da se ne poveča nad nastavljeno mejo. To delo opravljajo gonilniki LED

Pri testiranju sem ugotovil, da LED pri 11V porabi le približno 350 mA. To je čudno!

Nastavitev gonilnika LED

Gonilnik je v bistvu naprava, ki zagotavlja konstantno izhodno napetost z možnostjo omejevanja toka. Na trgu so na voljo različni LED gonilniki, ki oddajajo stalen tok. Če ste kupili isto kot jaz, bo vsebovala 3 lončke za prilagoditve. Zanima nas le dva. Prvi je za nastavitev napetosti, zadnji pa za nastavitev trenutne meje. Za nastavitev sledite korakom:

1. Priključite 12V DC napajanje na zatiče z oznako IN+ in IN-. Preverite polariteto.
2. Priključite multimeter na nožice z oznako OUT+ in OUT- ter nastavite multimeter na branje napetosti.
3. Obrnite lonec za nastavitev napetosti, dokler multimeter ne odčita nazivne naprej napetosti LED. V mojem primeru je 9-11V. Izbral sem 10.7V. (Nekoliko manj ne bo škodilo).
4. Zdaj postavite multimeter v trenutni način branja. Skozi njo bo začel teči tok. Obrnite lonec za nastavitev toka, dokler ne začne teči nazivni tok LED.
5. To je to! Zdaj lahko nanjo priključite LED.

3. korak: Izdelava LED plošče

Kot sem že omenil, sem se odločil za uporabo dveh 10 -vatnih LED in štirih RGB LED trakov, ki sem jih imel naokoli. Za rdeče in modre barve bom uporabil trak. Uporabil sem aluminijast okvir (ki se najpogosteje uporablja za izdelavo okenskih in vratnih okvirjev) skoraj po dolžini mojega akvarija. Šel sem z aluminijastim okvirjem, saj služi kot hladilnik LED. Hladilniki so pomembni za tako močne LED diode, saj odvajajo veliko toplote. Življenjska doba LED se bo v odsotnosti zmanjšala. Ker je vmes votlo, lahko vse ožičenje ostane skrito in varno v njem.

Vse priključke LED sem podaljšal na 6 priključkov priključkov, kot je prikazano na sliki. To postane enostavno povezati ploščo s krmilnikom, ki ga bomo naredili naslednji.

4. korak: Izdelava krmilnika

Glavni cilj je vklop in izklop LED v skladu s časom, ki ga nastavi uporabnik. Možgani krmilnika so Arduino Nano. Zakaj samo nadzirati razsvetljavo? Ker sem imel na razpolago nekaj relejev, jih bom po potrebi vklopil ali izklopil tudi nekatere naprave, kot so filter, zračna črpalka, grelec itd. Za prezračevanje sem dodal 12V DC računalniški ventilator.

Na voljo je stikalo za izbiro med ročnim in samodejnim načinom. V primeru, da moramo dostopati do akvarija po tem, ko so LED -lučke ponoči IZKLOPLJENE, lahko stikalo prestavimo v ročni položaj in nato s pomočjo lonca nadziramo svetlost LED.

Za krmiljenje relejev in ventilatorja sem uporabil ULN2803 Darlington Transistor Array IC. Ta IC je splošno znan kot relejni gonilnik.

Shema gradnje je priložena tukaj. PCB po meri bo videti čeden in profesionalen.

Odločil sem se za uporabo omare za ohišje krmilnika, saj ima vnaprej izvrtane luknje za pritrditev in pokrov. V vsako režo sem prilepil matico z uporabo epoksidnega lepila. Enako sem storil na nasprotni strani. To zagotavlja, da je tiskana vezja varno pritrjena z vijaki. Na dnu škatle sem naredil majhne odprtine, kot je prikazano na sliki za napajalni kabel in žice, ki gredo do LED plošče.

5. korak: Čas je za nekaj kode

Po izdelavi krmilne plošče je čas, da deluje! Prenesite priloženo skico in jo odprite v Arduino IDE. Prenesite in namestite knjižnico za DS3231, ki je priložena tukaj.

Nastavitev RTC

1. Vstavite gumbno baterijo tipa 2032.
2. Odprite DS3231_Serial_Easy iz primerov, kot je prikazano.
3. Odkomentirajte 3 vrstice in vnesite čas in datum, kot je prikazano na sliki.
4. Skico naložite v Arduino in odprite serijski monitor. Hitrost prenosa nastavite na 115200. Videti bi morali čas, ki se osvežuje vsake 1 sekunde.
5. Zdaj odklopite Arduino in ga po nekaj sekundah znova priključite. Poglejte serijski monitor. Prikazati mora v realnem času.

Končano! RTC je nastavljen. Ta korak je treba narediti le enkrat, da nastavite datum in čas.

Preden naložite

• Nastavite začetni čas LED.
• Nastavite čas ustavitve LED.
• Nastavite čas zagona ventilatorja.
• Nastavite čas ustavitve ventilatorja.

Opomba: Čas je v 24-urnem formatu. Ustrezno nastavite čas

Kot smo že omenili, se LED diode ne vklopijo do polne svetlosti. Na primer, če nastavite začetni čas LED na 10:00, se bodo LED počasi vklopile in dosegle svojo polno svetlost do 11:00 in bodo ostale konstantne, dokler ne bo dosežen čas zaustavitve. To je simulacija sončnega vzhoda in zahoda. Rdeča in modra LED sta konstantni. Ves čas ostanejo popolnoma vklopljene.

To je vse, kar morate nastaviti. Naložite kodo v Arduino. Zdaj vam ni treba več vklopiti in izklopiti akvarijskih luči!

Ne morem ga posneti iz dejanskega rezervoarja za ribe, v katerem bo nameščen, saj ga še nisem nastavil. Navodila bom posodobil takoj, ko bom vse nastavil!

Upam, da vam je bila izdelava všeč. Naredite sami in se zabavajte! Vedno je nekaj prostora za izboljšave in veliko se je treba naučiti. Pojdite s svojimi idejami.

Po dolgih letih bom spet začel z zasajenimi akvariji. Nisem strokovnjak na tem področju. Komentirajte kakršne koli predloge glede gradnje. Hvala, ker ste vztrajali do konca.