Akvārija dizains ar automātisku pamatparametru kontroli: 4 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Šodien jūras akvārija kopšana ir pieejama ikvienam akvārijam. Akvārija iegūšanas problēma nav grūta. Bet, lai nodrošinātu pilnīgu iedzīvotāju dzīvības atbalstu, aizsardzību pret tehniskām kļūmēm, vieglu un ātru apkopi un aprūpi, ir nepieciešams izveidot akvāriju, kas balstīts uz autonomas dzīvības uzturēšanas principiem. Mūsdienu patentētās tehnoloģijas ļauj zemūdens jūras un okeānu iemītniekus turēt mākslīgos apstākļos - pēc iespējas tuvāk to dabiskajai dzīvotnei. Automatizācijas sistēma kontrolē visus dzīvības uzturēšanas procesus un iekārtas, nodrošina nepieredzētu efektivitāti un vienkāršu lielu akvāriju kompleksu un akvāriju pārvaldību un apkopi, augstu uzticamību un darbību bez problēmām, augstas kvalitātes ūdeni un līdz ar to ilgu un veselīgu dzīvi jūras dzīvnieki. Kontrolei un automatizācijai ir dažādas vispārīgas funkcijas, piemēram: automātiska gaismas pārslēgšana, dienasgaismas apstākļu simulācija, iestatītās temperatūras uzturēšana, labāka dabiskās dzīvotnes saglabāšana un ūdens bagātināšana ar skābekli. Akvārija datori un piederumi ir būtiski, lai labāk atbalstītu parasto jūras dzīvi. Piemēram, ja nav avārijas sūkņa un ja tiek sabojāts galvenais sūknis, pēc dažām stundām jūras dzīvnieki sāks mirt, tāpēc, pateicoties automatizācijai, mēs varam uzzināt par kļūdu identificēšanu vai sadalījumi. Lai aprakstītos parametrus konfigurētu manuāli, jums jāveic daudzas manipulācijas, jāveic testi un jāpielāgo aprīkojums. Ūdens analīzes veikšana ar rokām ir jau pagājušais gadsimts, šodien Jūras akvārijs, kura dzidrajā ūdenī dzīvo jūras dzīvnieki, kas izceļas ar spilgtām krāsām un enerģisku uzvedību, neprasa īpašu piesardzību

1. solis: Akvārija vāka izgatavošana

Izgatavojot vāku akvārija izmēram, vāks tika izveidots no organiskā stikla, jo tam ir piemērotas īpašības ūdenim un elektronikai.

Pirmkārt, mēs izmērām savu akvāriju, un saskaņā ar šiem izmēriem mēs izgudrojam vāku, vispirms mēs sagriežam vāka sienas, pēc tam pielīmējam tās ar super līmi un virsū apkaisām ar soda, lai nodrošinātu labāku stabilitāti. Tūlītējai ventilācijai un automātiskai padevei mēs izgriezām taisnstūrveida caurumu ar izmēru 50 mm līdz 50 mm.

2. darbība: komponentu parsēšana

Pildījumam izvēlējāmies vienkāršāko un lētāko mikrokontrolleri Arduino Mega, tas kalpos kā visa procesa smadzenes, tad automātiskajai padevei tiks izmantota servopiedziņa, kas savukārt tiks piestiprināta pie cilindra ar caurumu, apgaismojumam mēs ņemsim programmēšanas LED sloksni un ieprogrammēsim to saullēktam un saulrietam, kad rītausmā spilgtums palielināsies, un saulrietā tas pakāpeniski samazināsies. Lai uzsildītu ūdeni, paņemiet parasto akvārija ūdens sildītāju un pievienojiet to relejam, kas saņems informāciju par tā ieslēgšanu un izslēgšanu, lai nolasītu temperatūru, uzstādiet temperatūras sensoru. Lai atdzesētu ūdeni, paņemiet ventilatoru un uzstādiet to akvārija vākā, ja temperatūra pārsniedz iestatīto temperatūru, ventilators ieslēgsies caur releju. Lai ērti lasītu informāciju un uzstādītu akvāriju, mēs tam pievienojam LCD displeju un pogas, lai iestatītu akvārija vērtības. Tiks uzstādīts arī kompresors, kas darbosies nepārtraukti un izslēgsies uz 5 minūtēm, kad tiks iedarbināts padevējs, lai ēdiens neizplatītos pa akvāriju.

Es pasūtīju visas detaļas vietnē Aliexpress, šeit ir saraksts un saites uz komponentiem:

Barojiet vietni ws2812 -

Reālā laika pulkstenis Ds3231-

LCD1602 LCD -

4 kanālu releja modulis -

DS18b20 temperatūras sensors -

IRF520 0-24v modulis -

Pogas -

Mega2560 platformas dēlis -

Servo -

3. solis: projekta aprīkojuma uzstādīšana

Mēs sakārtojam komponentus kā mums ērtus un savienojam tos saskaņā ar shēmu, skatiet attēlus.

Mēs uzstādām ArduinoMega 2560 mikrokontrolleru iepriekš samontētajā korpusā. Arduino Mega var darbināt no USB vai no ārēja barošanas avota - avota veids tiek izvēlēts automātiski.

Ārējais barošanas avots (nevis USB) var būt maiņstrāvas / līdzstrāvas adapteris vai atkārtoti uzlādējams akumulators / akumulators. Adaptera kontaktdakša (diametrs - 2,1 mm, centrālais kontakts - pozitīvs) jāievieto atbilstošajā barošanas savienotājā uz plates. Akumulatora / akumulatora enerģijas gadījumā tā vadiem jābūt savienotiem ar POWER savienotāja Gnd un Vin tapām. Ārējā barošanas avota spriegums var būt robežās no 6 līdz 20 V. Tomēr barošanas sprieguma samazināšanās zem 7 V noved pie sprieguma samazināšanās pie 5 V tapas, kas var izraisīt nestabilu ierīces darbību. Izmantojot vairāk nekā 12 V spriegumu, var izraisīt sprieguma regulatora pārkaršanu un plāksnes bojājumus. Paturot to prātā, ieteicams izmantot barošanas avotu ar spriegumu diapazonā no 7 līdz 12 V. Mēs pievienojam strāvu mikrokontrolleram, izmantojot 5V barošanas avotu, izmantojot GND un 5V tapas. Tālāk mēs uzstādām ventilācijas releju, ūdens sildītāju un kompresoru (3.1. Attēls), tiem ir tikai 3 kontakti, tie ir savienoti ar Arduino šādi: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. Releja ieeja ir apgriezta, tik augsts ieslēgšanas līmenis izslēdz spoli un ieslēdz zemu.

Tālāk mēs uzstādām LCD displeju un reālā laika pulksteņa moduli, to savienojums ir parādīts diagrammā.

SCL tapām jābūt savienotām ar analogo 5 kontaktu savienotāju; SDA tapas savieno ar analogām 6 kontaktu ligzdām. Iegūtā komplekta augšējā sliede darbosies kā I2C kopne, bet apakšējā sliede būs barošanas sliede. LCD un RTC modulis savienojas ar 5 voltu kontaktiem. Pēc pēdējā posma pabeigšanas tehniskā struktūra būs gatava.

Lai pieslēgtu servo, klusākiem servo impulsiem tika ņemts IRF520 tranzistors, servo tika savienots caur tranzistoru, un pats tranzistors tika pievienots tieši Arduino

Apgaismošanai tika ņemta WS2812 LED sloksne. Mēs pievienojam + 5 V un GND tapas attiecīgi barošanas avota plusam un mīnusam, mēs savienojam Din ar jebkuru Arduino digitālo tapu, pēc noklusējuma tā būs 6. digitālā tapa, bet var izmantot jebkuru citu (3.6. Attēls)). Ir arī ieteicams savienot Arduino zemi ar barošanas avota zemi. Nav vēlams izmantot Arduino kā strāvas avotu, jo + 5 V izeja var nodrošināt tikai 800 mA strāvu. Tas ir pietiekami ne vairāk kā 13 LED sloksnes pikseļiem. Lentes otrā pusē ir Do izeja, tā savienojas ar nākamo lenti, ļaujot lentes kaskādēt kā vienu. Barošanas savienotājs beigās ir arī dublēts.

Lai Arduino savienotu parasti atvērtu taustiņu pogu, varat rīkoties visvienkāršākajā veidā: vienu brīvu pogas vadītāju pievienojiet strāvas avotam vai zemē, otru - digitālajai tapai.

4. solis: kontroles programmas izstrāde galveno parametru kontrolei

Lejupielādējiet programmas skici

Arduino, izmantojot FBD un LAD grafiskās valodas, kas ir standarts rūpniecisko kontrolieru programmēšanas jomā.

FBD valodas apraksts

FBD (Function Block Diagram) ir IEC 61131-3 standarta grafiskā programmēšanas valoda. Programma tiek veidota no to ķēžu saraksta, kas tiek izpildītas secīgi no augšas uz leju. Programmējot tiek izmantoti bibliotēkas bloku komplekti. Bloks (elements) ir apakšprogramma, funkcija vai funkciju bloks (UN, VAI, NAV, trigeri, taimeri, skaitītāji, analogo signālu apstrādes bloki, matemātiskās operācijas utt.). Katra atsevišķa ķēde ir izteiksme, kas grafiski veidota no atsevišķiem elementiem. Nākamais bloks ir savienots ar bloka izeju, veidojot ķēdi. Ķēdē bloki tiek izpildīti stingri to savienošanas secībā. Ķēdes aprēķina rezultāts tiek ierakstīts iekšējā mainīgajā vai ievadīts kontroliera izejā.

LAD valodas apraksts

Kāpņu diagramma (LD, LAD, RKS) ir releja (kāpņu) loģikas valoda. Valodas sintakse ir ērta, lai aizstātu loģiskās shēmas, kas izgatavotas, izmantojot releju tehnoloģiju. Valoda ir paredzēta automatizācijas inženieriem, kas strādā rūpniecības uzņēmumos. Nodrošina intuitīvu saskarni kontroliera loģikai, kas atvieglo ne tikai pašas programmēšanas un nodošanas ekspluatācijā uzdevumus, bet arī ātru problēmu novēršanu ar kontrolieri savienotajā iekārtā. Releju loģikas programmai ir grafisks interfeiss, kas ir intuitīvs un intuitīvs elektroinženieriem, kas pārstāv loģiskas darbības, piemēram, elektrisko ķēdi ar atvērtiem un aizvērtiem kontaktiem. Plūsma vai strāvas trūkums šajā ķēdē atbilst loģiskas darbības rezultātam (patiess - ja strāva plūst; nepatiesa - ja strāva neplūst). Valodas galvenie elementi ir kontakti, kurus tēlaini var pielīdzināt releja kontaktu pārim vai pogai. Kontaktu pāris tiek identificēts ar Būla mainīgo, un šī pāra stāvoklis tiek identificēts ar mainīgā vērtību. Tiek nošķirti parasti slēgti un parasti atvērti kontakta elementi, kurus var salīdzināt ar parasti slēgtām un parasti atvērtām pogām elektriskās ķēdēs.

Projekts FLProg ir dēļu komplekts, uz kura katrā ir samontēts pilns vispārējās shēmas modulis. Ērtības labad katrai tāfelei ir nosaukums un komentāri. Turklāt katru dēli var sakļaut (lai ietaupītu vietu darba zonā, kad darbs pie tā ir pabeigts) un izvērst. Sarkana gaismas diode plāksnes nosaukumā norāda, ka plates shēmā ir kļūdas.

Katras plates shēma ir salikta no funkcionālajiem blokiem saskaņā ar kontroliera loģiku. Lielākā daļa funkciju bloku ir konfigurējami, ar kuru palīdzību to darbību var pielāgot atbilstoši prasībām šajā konkrētajā gadījumā.

Arī katram funkcionālajam blokam ir detalizēts apraksts, kas ir pieejams jebkurā laikā un palīdz izprast tā darbību un iestatījumus.

Strādājot ar programmu, lietotājam nav nepieciešams rakstīšanas kods, jākontrolē ieeju un izeju izmantošana, jāpārbauda nosaukumu unikalitāte un datu tipu konsekvence. Programma to visu uzrauga. Viņa arī pārbauda visa projekta pareizību un norāda uz kļūdu esamību.

Darbam ar ārējām ierīcēm ir izveidoti vairāki palīginstrumenti. Šis ir rīks reāllaika pulksteņa inicializēšanai un iestatīšanai, rīki ierīču adrešu lasīšanai OneWire un I2C kopnēs, kā arī rīks pogu kodu lasīšanai un saglabāšanai IS tālvadības pultī. Visus noteiktos datus var saglabāt kā failu un vēlāk izmantot programmā.

Lai īstenotu projektu, padevējam un kontrolierim tika izveidota šāda servopiedziņas programma.

Pirmais bloks “MenuValue” novirza informāciju uz izvēlnes bloku, lai LCD displejā parādītu informāciju par servopiedziņas stāvokli.

Nākotnē loģiskā darbība "UN" ļauj iet tālāk vai ar salīdzināšanas vienību "I1 == I2", tas ir, iepriekš iestatītais numurs 8 būs tāds pats kā reālā laika pulksteņa modulī, tad servo tiek ieslēgts caur sprūdu, tāpat tika darīts, lai ieslēgtu servo 20:00.

Lai ērti ieslēgtu servo, izmantojot pogu, tika izmantota sprūda loģikas funkcija un tam bija paredzēts pogas numurs 4, vai arī informācija par servo mierīgumu tika izvadīta izvēlnes blokā, lai parādītu informāciju par LCD displejs.

Ja parādās signāls, lai servo darbotos, viņš dodas uz bloku ar nosaukumu “Slēdzis” un noteiktā leņķī veic piedziņas rotāciju un caur bloku “Atiestatīt” pāriet uz sākotnējo posmu.

Servo piedziņas saraksts.

Kompresors vienmēr ir ieslēgts un savienots ar releju, kad signāls nāk caur “Servo On” bloku, tad tas nonāk “TOF” taimera blokā un izslēdz releju uz 15 minūtēm un pārraida informāciju par releja stāvokli izvēlnē.

Termostata saraksts.

Pievienojiet temperatūras sensoru caur bibliotēku