Iluminare automată cu LED pentru acvariu plantat folosind RTC: 5 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Acum câțiva ani am decis să înființez un acvariu plantat. Am fost fascinat de frumusețea acelor acvarii. Am făcut tot ce trebuia să fac în timpul înființării acvariului, dar am neglijat un lucru important. Lucrul acela se aprindea. Totul a arătat bine câteva zile, dar apoi algele au început să crească peste tot în rezervor, iar plantele nu se descurcau excelent. Este o treabă grea să readuci totul la normal.

Acum, după mulți ani, vreau să înființez acvariul din nou, dând importanță iluminării. Am făcut câteva cercetări pe internet și am constatat că plantele au nevoie de expunere continuă la lumină timp de aproximativ 10-12 ore zilnic. De asemenea, am aflat că plantele răspund mai mult la spectrul roșu și albastru al luminii.

Trucul este să simulezi natura cât mai aproape posibil în interiorul acvariului. Aș fi putut porni sau opri manual luminile, dar de ce să nu le automatizez. Acest lucru reduce eroarea umană. Așadar, am decis să creez un sistem de iluminare cu LED care să pornească și să se oprească automat folosind Arduino. Acest lucru face ca perioada de iluminare să fie consecventă, de care au nevoie plantele.

Rezervorul meu va avea un capac deasupra. Așa că am decis să montez placa de control în afara rezervorului, deoarece umezeala este cel mai mare dușman al electronicii.

Să începem!

Pasul 1: RTC - Ceas în timp real

Planul este să porniți și să opriți LED-urile la o anumită oră a zilei. LED-urile nu se vor aprinde imediat la luminozitatea maximă, dar în schimb vor ajunge de la zero la o luminozitate maximă într-o oră. Aceasta este pentru a simula răsăritul soarelui. Același lucru se aplică la oprirea LED-urilor.

Sarcina de a furniza ora exactă este realizată de ceasul în timp real sau RTC. Avantajul utilizării unui RTC peste milis () este că timpul precis poate fi obținut direct. De asemenea, modulul RTC are propria baterie de rezervă. Deci, chiar dacă Arduino este oprit sau este resetat, timpul nu se pierde. Acest lucru îl face perfect pentru aplicația noastră.

Modulul pe care îl voi folosi este DS3231 IIC Real Time Clock. Folosește interfața I2C pentru a comunica cu Arduino. Mi-am luat-o pe a mea de aici.

Mulțumim Rinky-Dinky Electronics pentru munca grea. Descărcați biblioteca pentru DS3231 aici

Pasul 2: LED-uri și drivere

Pentru un acvariu plantat, regula generală este de 2 wați pe galon. Al meu este un rezervor de 20 de galoane și voi folosi două LED-uri de 10 wați. Știu că este jumătate din Watt-urile recomandate, dar rezervorul meu se află chiar lângă fereastra mea, cu multă lumină care trece prin el. Voi testa setarea timp de câteva săptămâni, voi monitoriza creșterea plantei și voi adăuga mai multe LED-uri, dacă este necesar.

Folosesc LED-uri pe care le-am cumpărat de pe Ebay cu o temperatură de culoare de 6500K, ceea ce este excelent pentru creșterea plantelor. Conform listării, tensiunea directă ar trebui să fie de 9-11V și maximă înainte de 900mA. Am comandat driverele LED în consecință.

De ce să folosiți driverele?

Nu trăim într-o lume perfectă. Prin urmare, ieșirea va fi întotdeauna mai mică decât intrarea. Deci, unde este puterea pierdută? Se transformă în căldură. Același lucru este cazul cu LED-urile. Un semiconductor are un coeficient de temperatură negativă (NTC), ceea ce înseamnă că, pe măsură ce temperatura crește, rezistența sa scade. Un LED este și un semiconductor. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența sa începe să scadă datorită căreia crește curentul care circulă prin ea. Acest lucru crește și mai mult încălzirea. Acest lucru continuă până când LED-ul este deteriorat. Prin urmare, trebuie să limităm curentul astfel încât să nu crească peste o limită stabilită. Această treabă este realizată de driverele LED

La testare, am constatat că la 11V LED-ul atrage doar aproximativ 350mA. Este ciudat!

Configurarea driverului LED

Un driver este practic un dispozitiv care asigură o tensiune de ieșire constantă cu o capacitate de limitare a curentului. Există diverse drivere LED disponibile pe piață, care produc un curent constant. Dacă ați cumpărat același lucru pe care l-am cumpărat eu, acesta va conține 3 oale pentru ajustări. Ne preocupă doar doi dintre ei. Primul este pentru reglarea tensiunii, iar ultimul este folosit pentru a seta limita de curent. Urmați pașii pentru configurare:

1. Conectați alimentarea 12V DC la pinii marcați IN + și IN-. Vă rugăm să verificați polaritatea.
2. Conectați un multimetru la pinii marcați OUT + și OUT- și setați multimetrul să citească tensiunea.
3. Întoarceți vasul de reglare a tensiunii până când multimetrul citește tensiunea nominală înainte a LED-ului. În cazul meu, este de 9-11V. Am ales 10.7V. (Un pic mai puțin nu va dăuna).
4. Acum puneți multimetrul în modul de citire curent. Curentul va începe să curgă prin el. Rotiți potul de reglare a curentului până când curentul nominal al LED-ului începe să curgă.
5. Asta e! Acum puteți conecta LED-ul la acesta.

Pasul 3: Realizarea panoului LED

Așa cum am menționat anterior, am decis să folosesc două LED-uri de 10 wați și patru benzi LED RGB pe care le aveam în jur. Voi folosi banda pentru culori roșu și albastru. Am folosit un cadru din aluminiu (care este cel mai frecvent folosit pentru a face ramele ferestrelor și ușilor) aproape lungimea acvariului meu. Am mers cu un cadru din aluminiu, deoarece servește ca radiator pentru LED-uri. Radiatoarele sunt importante pentru LED-uri atât de mari, încât disipă multă căldură. Durata de viață a LED-ului se va reduce în absența acestuia. Deoarece este gol în mijloc, toate cablurile pot rămâne ascunse și sigure în interiorul acestuia.

Am extins toate conexiunile LED la cei 6 conectori ai terminalelor așa cum se arată în imagine. Acest lucru devine ușor să conectați panoul la controlerul pe care îl vom face în continuare.

Pasul 4: Realizarea controlerului

Scopul principal este să porniți și să opriți LED-urile în funcție de timpul stabilit de utilizator. Creierul controlerului este un Arduino Nano. De ce să controlăm doar iluminatul? Deoarece aveam niște relee așezate în jur, le voi folosi pentru a porni sau opri unele dintre aparate, cum ar fi filtrul, pompa de aer, încălzitorul etc., dacă este necesar. Am adăugat un ventilator de computer de 12V DC pentru a oferi ventilație.

Un comutator este prevăzut pentru a alege între modul manual și modul automat. În cazul în care trebuie să accesăm rezervorul de pește după ce LED-urile sunt stinse noaptea, comutatorul poate fi rotit în poziția Manuală și apoi luminozitatea LED-urilor poate fi controlată folosind un Pot.

Am folosit un IC de matrice de tranzistori ULN2803 Darlington pentru a controla releele și ventilatorul. Acest CI este cunoscut în mod obișnuit ca un driver de releu.

Schema pentru construcție a fost atașată aici. Un PCB personalizat îl va face să arate îngrijit și profesional.

Am ales să folosesc cutia tabloului ca o carcasă pentru controler, deoarece are găuri pre-găurite pentru montare și o placă de acoperire. Am lipit într-o piuliță în fiecare fantă folosind niște lipici epoxidici. La fel am făcut și pe partea opusă. Acest lucru asigură faptul că PCB-ul este ținut în siguranță de șuruburi. Am făcut mici deschideri în partea de jos a cutiei, așa cum se arată în imagine pentru cablul de alimentare și firele care merg la panoul LED.

Pasul 5: Timp pentru un cod

După ce ați creat placa de control, este timpul să o facă să funcționeze! Descărcați schița atașată aici și deschideți-o în Arduino IDE. Asigurați-vă că descărcați și instalați biblioteca pentru DS3231 atașată aici.

Configurarea RTC

1. Introduceți o baterie cu celule de tip 2032.
2. Deschideți DS3231_Serial_Easy din exemple așa cum se arată.
3. Decomentați cele 3 linii și introduceți ora și data așa cum se arată în imagine.
4. Încărcați schița pe Arduino și deschideți monitorul serial. Setați rata de transmisie la 115200. Ar trebui să puteți vedea timpul care se reîmprospătează la fiecare 1 sec.
5. Acum, deconectați Arduino și conectați-l din nou după câteva secunde. Uită-te la monitorul serial. Ar trebui să arate în timp real.

Terminat! RTC a fost înființat. Acest pas trebuie făcut o singură dată pentru a seta data și ora.

Înainte de a încărca

• Setați ora de început pentru LED-uri.
• Setați timpul de oprire pentru LED-uri.
• Setați ora de început pentru ventilator.
• Setați timpul de oprire pentru ventilator.

Notă: Ora este în format de 24 de ore. Setați ora în consecință

După cum sa menționat mai devreme, LED-urile nu se vor aprinde la luminozitate maximă. De exemplu, dacă setați ora de pornire a LED-ului la 10:00 AM, LED-urile se vor aprinde încet și vor atinge luminozitatea maximă până la 11:00 AM și vor rămâne constante până la atingerea timpului de oprire. Aceasta este pentru a simula răsăritul și apusul soarelui. LED-urile roșii și albastre sunt constante. Acestea rămân complet ACTIVE pe tot parcursul timpului.

Asta este tot ce trebuie să stabiliți. Încărcați codul pe Arduino. Acum, nu mai este nevoie să vă amintiți să vă aprindeți și opriți luminile acvariului!

Nu pot obține câteva fotografii din rezervorul de pește propriu-zis în care va fi montat, deoarece nu l-am configurat încă. Voi actualiza instrucțiunile de îndată ce am pregătit totul!

Sper că ți-a plăcut construcția. Fă-o singur și distrează-te! Există întotdeauna un spațiu de îmbunătățire și multe de învățat. Vino cu propriile idei.

Voi începe din nou cu acvarii plantate după mulți ani. Nu sunt expert în acest domeniu. Simțiți-vă liber să comentați orice sugestie cu privire la construcție. Îți mulțumesc că ai rămas până la capăt.