Proiectare acvariu cu control automat al parametrilor de bază: 4 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

Introducere Astăzi, îngrijirea acvariului marin este disponibilă pentru fiecare acvarist. Problema achiziționării unui acvariu nu este dificilă. Dar pentru susținerea deplină a locuitorilor, protecția împotriva defecțiunilor tehnice, întreținerea și îngrijirea ușoară și rapidă, este necesar să se creeze un acvariu bazat pe principiile de susținere autonomă a vieții. Tehnologiile moderne brevetate permit menținerea locuitorilor subacvatici ai mărilor și oceanelor în condiții artificiale - cât mai aproape de habitatul lor natural. Sistemul de automatizare controlează toate procesele și echipamentele de susținere a vieții, oferă eficiență fără precedent și ușurință în gestionarea și întreținerea complexelor și acvariilor mari de acvariu, fiabilitate ridicată și funcționare fără probleme, apă de înaltă calitate și, ca rezultat, o viață lungă și sănătoasă animale marine. Există diferite funcții generale pentru control și automatizare, cum ar fi: comutarea automată a luminii, simularea condițiilor de lumină naturală, menținerea temperaturii setate, menținerea mai bună a habitatului natural și îmbogățirea apei cu oxigen. Calculatoarele și accesoriile pentru acvariu sunt esențiale pentru a susține mai bine viața normală a vieții marine. De exemplu, în absența unei pompe de urgență și în cazul unei defecțiuni a pompei principale, după câteva ore, animalele marine vor începe să moară, prin urmare, datorită automatizării, putem afla despre identificarea oricăror erori sau avarii. Pentru a configura manual parametrii descriși, trebuie să efectuați o mulțime de manipulări, să efectuați teste și să reglați echipamentul. Efectuarea manuală a analizei apei este deja secolul trecut, astăzi acvariul marin, în apa limpede din care trăiesc animalele marine, deosebite prin culorile lor strălucitoare și comportamentul energetic, nu necesită îngrijiri speciale

Pasul 1: Realizarea unui capac pentru un acvariu

Realizând un capac pentru dimensiunea acvariului, capacul a fost creat din sticlă organică, deoarece are proprietăți adecvate pentru apă și electronice.

În primul rând, ne măsurăm acvariul și, în funcție de aceste dimensiuni, inventăm un capac, mai întâi tăiem pereții capacului, apoi îi lipim cu super lipici și îi presărăm cu sifon deasupra pentru o stabilitate mai bună. Imediat pentru o ventilație viitoare și un alimentator automat, am tăiat o gaură dreptunghiulară cu o dimensiune de 50 mm pe 50 mm.

Pasul 2: Analizarea componentelor

Pentru umplere, am ales cel mai simplu și mai ieftin microcontroler Arduino Mega, acesta va servi drept creier al întregului proces, apoi va fi utilizat un servo drive pentru alimentatorul automat, care la rândul său va fi fixat la un cilindru cu o gaură, pentru iluminat vom lua banda LED de programare și o vom programa pentru răsărit și apus, când În zori, luminozitatea va crește, iar la apus, va scădea treptat. Pentru a încălzi apa, luați un încălzitor de apă obișnuit în acvariu și conectați-l la un releu care va primi informații despre pornirea și oprirea acestuia, pentru a citi temperatura, instalați un senzor de temperatură. Pentru a răci apa, luați un ventilator și instalați-l în capacul acvariului, dacă temperatura depășește temperatura setată, ventilatorul se va porni printr-un releu. Pentru citirea ușoară a informațiilor și configurarea acvariului, conectăm afișajul LCD și butoanele la acesta pentru a seta valorile acvariului. De asemenea, va fi instalat un compresor, care va funcționa constant și se va opri timp de 5 minute când alimentatorul este declanșat, astfel încât alimentele să nu se răspândească peste acvariu.

Am comandat toate piesele de pe Aliexpress, iată o listă și linkuri către componente:

Feed pe ws2812 -

Ceas în timp real Ds3231-

LCD1602 LCD -

Modul releu cu 4 canale -

Senzor de temperatură DS18b20 -

Modul pe IRF520 0-24v -

Butoane -

Placă de platformă Mega2560 -

Servo -

Pasul 3: Instalarea echipamentului proiectului

Aranjăm componentele cât mai convenabil pentru noi și le conectăm conform schemei, vezi imaginile.

Instalăm microcontrolerul ArduinoMega 2560 în carcasa asamblată anterior. Arduino Mega poate fi alimentat de pe USB sau de la o sursă de alimentare externă - tipul de sursă este selectat automat.

Sursa de alimentare externă (nu USB) poate fi un adaptor AC / DC sau baterie reîncărcabilă / baterie. Mufa adaptorului (diametru - 2,1 mm, contact central - pozitiv) trebuie introdusă în conectorul de alimentare corespunzător de pe placă. În cazul alimentării bateriei / bateriei, firele sale trebuie conectate la pinii Gnd și Vin ai conectorului POWER. Tensiunea sursei de alimentare externe poate fi cuprinsă între 6 și 20 V. Cu toate acestea, o scădere a tensiunii de alimentare sub 7V duce la o scădere a tensiunii la pinul de 5V, ceea ce poate provoca o funcționare instabilă a dispozitivului. Utilizarea unei tensiuni mai mari de 12V poate duce la supraîncălzirea regulatorului de tensiune și la deteriorarea plăcii. Având în vedere acest lucru, se recomandă utilizarea unei surse de alimentare cu o tensiune cuprinsă între 7 și 12V. Conectăm puterea la microcontroler folosind o sursă de alimentare de 5V prin pinii GND și 5V. Apoi, instalăm releul pentru ventilație, încălzitor de apă și compresor (Figura 3.1), au doar 3 contacte, sunt conectate la Arduino după cum urmează: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. Intrarea releului este inversată, la un nivel atât de ridicat, la In se oprește bobina și la pornirea scăzută.

Apoi, montăm afișajul LCD și modulul de ceas în timp real, conexiunea lor este prezentată în diagramă.

Pinii SCL trebuie conectați la conectorul analogic cu 5 pini; Pinii SDA se conectează la prize analogice cu 6 pini. Șina superioară a ansamblului rezultat va acționa ca autobuzul I2C, iar șina inferioară va fi șina electrică. Modulul LCD și RTC se conectează la contacte de 5 volți. După finalizarea ultimului pas, structura tehnică va fi gata.

Pentru a conecta servo-ul, un tranzistor IRF520 a fost luat pentru impulsuri servo mai silențioase, servo-ul a fost conectat printr-un tranzistor, iar tranzistorul în sine a fost conectat direct la Arduino

Pentru iluminat, a fost luată o bandă LED WS2812. Conectăm pinii + 5V și GND la plusul și minusul sursei de alimentare, respectiv, conectăm Din la orice pin digital al Arduino, în mod implicit va fi al șaselea pin digital, dar poate fi utilizat oricare altul (Figura 3.6). De asemenea, este recomandabil să conectați pământul Arduino la pământul sursei de alimentare. Nu este de dorit să utilizați Arduino ca sursă de alimentare, deoarece ieșirea + 5V poate furniza doar 800mA de curent. Acest lucru este suficient pentru cel mult 13 pixeli ai benzii LED. Pe cealaltă parte a benzii există o priză Do, care se conectează la banda următoare, permițând casetelor să fie în cascadă ca una. Conectorul de alimentare de la capăt este, de asemenea, duplicat.

Pentru a conecta un buton tactil normal deschis la Arduino, puteți face cel mai simplu mod: conectați un conductor liber al butonului la alimentare sau la masă, celălalt la un pin digital

Pasul 4: Dezvoltarea unui program de control pentru controlul parametrilor principali

Descărcați schița pentru programul

Arduino utilizează limbaje grafice FBD și LAD, care sunt standardul în domeniul programării controlerelor industriale.

Descrierea limbajului FBD

FBD (Function Block Diagram) este un limbaj de programare grafic al standardului IEC 61131-3. Programul este format dintr-o listă de circuite executate secvențial de sus în jos. La programare, sunt utilizate seturi de blocuri de bibliotecă. Un bloc (element) este un subrutină, funcție sau bloc funcțional (ȘI, SAU, NU, declanșatoare, temporizatoare, contoare, blocuri analogice de procesare a semnalului, operații matematice etc.). Fiecare lanț individual este o expresie compusă grafic din elemente individuale. Următorul bloc este conectat la ieșirea blocului, formând un lanț. În cadrul lanțului, blocurile sunt executate strict în ordinea conexiunii lor. Rezultatul calculului circuitului este scris într-o variabilă internă sau alimentat la ieșirea controlerului.

Descrierea limbii LAD

Diagrama Ladder (LD, LAD, RKS) este un limbaj logic releu (ladder). Sintaxa limbajului este convenabilă pentru înlocuirea circuitelor logice realizate pe tehnologia releu. Limba se adresează inginerilor de automatizare care lucrează în fabrici industriale. Oferă o interfață intuitivă pentru logica controlerului, care facilitează nu numai sarcinile de programare și punere în funcțiune, ci și depanarea rapidă a echipamentelor conectate la controler. Programul de logică a releului are o interfață grafică care este intuitivă și intuitivă pentru inginerii electrici, reprezentând operații logice precum un circuit electric cu contacte deschise și închise. Debitul sau absența curentului în acest circuit corespunde rezultatului unei operații logice (adevărat - dacă curge curent; fals - dacă nu curge curent). Principalele elemente ale limbajului sunt contactele, care pot fi comparate la figurat cu o pereche de contacte de releu sau un buton. O pereche de contacte este identificată cu o variabilă booleană, iar starea acestei perechi este identificată cu valoarea variabilei. Se face distincția între elementele de contact normal închise și deschise în mod normal, care pot fi comparate cu butoanele normal închise și deschise normal în circuitele electrice.

Un proiect în FLProg este un set de plăci, pe fiecare dintre care este asamblat un modul complet al circuitului general. Pentru comoditate, fiecare forum are un nume și comentarii. De asemenea, fiecare placă poate fi prăbușită (pentru a economisi spațiu pe zona de lucru când lucrarea pe ea este terminată) și extinsă. Un LED roșu din numele plăcii indică faptul că există erori în schema plăcii.

Circuitul fiecărei plăci este asamblat din blocuri funcționale în conformitate cu logica controlerului. Majoritatea blocurilor funcționale sunt configurabile, cu ajutorul cărora funcționarea lor poate fi personalizată în conformitate cu cerințele din acest caz particular.

De asemenea, pentru fiecare bloc funcțional există o descriere detaliată, care este disponibilă în orice moment și ajută la înțelegerea funcționării și setărilor sale.

Când lucrează cu programul, utilizatorul nu are nevoie de cod de scriere, controlează utilizarea intrărilor și ieșirilor, verifică unicitatea numelor și coerența tipurilor de date. Programul monitorizează toate acestea. De asemenea, ea verifică corectitudinea întregului proiect și indică prezența erorilor.

Au fost create mai multe instrumente auxiliare pentru a lucra cu dispozitive externe. Acesta este un instrument pentru inițializarea și configurarea unui ceas în timp real, instrumente pentru citirea adreselor dispozitivelor pe autobuzele OneWire și I2C, precum și un instrument pentru citirea și salvarea codurilor butoanelor de pe o telecomandă IR. Toate anumite date pot fi salvate ca fișier și utilizate ulterior în program.

Pentru a implementa proiectul, a fost creat următorul program de servomotoare pentru alimentator și controler.

Primul bloc „MenuValue” redirecționează informații către blocul de meniu pentru afișarea informațiilor pe afișajul LCD despre starea servo-unității.

În viitor, operațiunea logică „ȘI” vă permite să mergeți mai departe sau cu unitatea de comparație „I1 == I2”, adică numărul prestabilit 8 va fi același ca pe modulul de ceas în timp real, apoi servo este pornit prin declanșator, la fel s-a făcut pentru a porni servo la ora 20:00.

Pentru confortul activării automate a servo-ului printr-un buton, funcția logică a declanșatorului a fost preluată și butonul numărul 4 a fost destinat acestuia, sau ieșirea de informații despre calmul servo-ului către blocul de meniu pentru a afișa informații pe Ecran LCD.

Dacă apare un semnal pentru ca servo-ul să funcționeze, atunci el merge la blocul numit „Switch” și la un unghi dat face o rotație a unității și trece la stadiul inițial prin blocul „Reset”.

Listarea servomotorului.

Compresorul este întotdeauna pornit și conectat la releu, atunci când un semnal trece prin blocul „Servo On”, apoi trece la blocul de timer „TOF” și oprește releul timp de 15 minute și transmite informații despre starea releului în meniu.

Listarea termostatului.

Conectați senzorul de temperatură prin bibliotecă