Automatizēts LED apgaismojums stādītam akvārijam, izmantojot RTC: 5 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Pirms pāris gadiem es nolēmu izveidot iestādītu akvāriju. Mani fascinēja šo akvāriju skaistums. Uzstādot akvāriju, es darīju visu, kas man bija jādara, bet atstāju novārtā vienu vissvarīgāko lietu. Tā lieta bija apgaismojums. Dažas dienas viss izskatījās labi, bet pēc tam visur tvertnē sāka augt aļģes, un augiem neveicās lieliski. Tas ir grūts darbs, lai viss atgrieztos normālā stāvoklī.

Tagad pēc daudziem gadiem es vēlos atkal izveidot akvāriju, piešķirot nozīmi apgaismojumam. Es veicu dažus pētījumus internetā un atklāju, ka augiem ir nepieciešama nepārtraukta gaismas iedarbība apmēram 10-12 stundas dienā. Es arī uzzināju, ka augi vairāk reaģē uz sarkano un zilo gaismas spektru.

Triks ir pēc iespējas tuvāk simulēt dabu akvārija iekšpusē. Es varēju manuāli ieslēgt vai izslēgt gaismas, bet kāpēc ne to automatizēt. Tas samazina cilvēku kļūdas. Tātad, es nolēmu izveidot LED apgaismojuma sistēmu, kas automātiski ieslēdzas un izslēdzas, izmantojot Arduino. Tas padara apgaismojuma periodu konsekventu, kas ir vajadzīgs augiem.

Manai tvertnei virsū būs vāks. Tāpēc es nolēmu kontroliera paneli uzstādīt ārpus tvertnes, jo mitrums ir lielākais elektronikas ienaidnieks.

Sāksim!

1. darbība: RTC - reālā laika pulkstenis

Plāns ir ieslēgt un izslēgt gaismas diodes noteiktā diennakts laikā. Gaismas diodes uzreiz neieslēgsies līdz pilnam spilgtumam, bet stundas laikā tas sasniegs no nulles spilgtumu līdz pilnam spilgtumam. Tas ir, lai simulētu saullēktu. Tas pats attiecas uz LED izslēgšanu.

Precīzā laika nodrošināšanas darbu veic reālā laika pulkstenis vai RTC. RTC izmantošanas priekšrocība salīdzinājumā ar milis () ir tā, ka precīzu laiku var iegūt tieši. RTC modulim ir arī rezerves akumulators. Tātad, pat ja Arduino ir izslēgts vai tiek atiestatīts, laiks netiek zaudēts. Tas padara to ideāli piemērotu mūsu lietojumprogrammai.

Modulis, kuru es izmantošu, ir DS3231 IIC reālā laika pulkstenis. Tas izmanto I2C saskarni, lai sazinātos ar Arduino. Savējo es dabūju no šejienes.

Paldies Rinky-Dinky Electronics par smago darbu. Lejupielādējiet DS3231 bibliotēku šeit

2. darbība: gaismas diodes un draiveri

Stādītā akvārijā īkšķis ir 2 vati uz vienu galonu. Manējā ir 20 galonu tvertne, un es izmantošu divas 10 vatu gaismas diodes. Es zinu, ka tas ir puse no ieteicamajiem vatiem, bet mana tvertne atrodas blakus manam logam, un caur to nāk daudz gaismas. Es pārbaudīšu iestatīšanu dažas nedēļas, uzraudzīšu augu augšanu un vajadzības gadījumā pievienoju vairāk gaismas diodes.

Es izmantoju gaismas diodes, kuras es nopirku no ebay, ar krāsu temperatūru 6500K, kas ir lieliski piemērota augu augšanai. Saskaņā ar sarakstu, spriegumam uz priekšu jābūt 9-11V un maksimālajam uz priekšu aptuveni 900mA. Es attiecīgi pasūtīju LED draiverus.

Kāpēc izmantot draiverus?

Mēs nedzīvojam perfektā pasaulē. Tādējādi izlaide vienmēr būs mazāka nekā ievade. Tātad, kur ir zaudētā vara? Tas tiek pārvērsts siltumā. Tas pats ir ar gaismas diodēm. Pusvadītājam ir negatīvs temperatūras koeficients (NTC), kas nozīmē, ka, paaugstinoties temperatūrai, tā pretestība samazinās. LED ir arī pusvadītājs. Palielinoties temperatūrai, tā pretestība sāk samazināties, kā rezultātā palielinās caur to plūstošā strāva. Tas vēl vairāk palielina apkuri. Tas turpinās, līdz gaismas diode ir bojāta. Tāpēc mums ir jāierobežo strāva, lai tā nepalielinātos virs noteiktās robežas. Šo darbu veic LED draiveri

Pārbaudot, es atklāju, ka pie 11 V gaismas diode zīmē tikai aptuveni 350 mA. Tas ir dīvaini!

LED draivera iestatīšana

Vadītājs būtībā ir ierīce, kas nodrošina pastāvīgu izejas spriegumu ar strāvas ierobežošanas iespējām. Tirgū ir pieejami dažādi LED draiveri, kas izvada nemainīgu strāvu. Ja esat iegādājies to pašu, ko esmu iegādājies, tajā būs 3 katli pielāgošanai. Mūs uztrauc tikai divi no tiem. Pirmais ir paredzēts sprieguma regulēšanai, bet pēdējais tiek izmantots, lai iestatītu strāvas ierobežojumu. Lai to iestatītu, veiciet tālāk norādītās darbības.

1. Pievienojiet 12 V līdzstrāvas padevi tapām, kas apzīmētas ar IN+ un IN-. Lūdzu, pārbaudiet polaritāti.
2. Pievienojiet multimetru tapām, kas apzīmētas ar OUT+ un OUT-, un iestatiet multimetru sprieguma nolasīšanai.
3. Pagrieziet sprieguma regulēšanas katlu, līdz multimetrs nolasa LED nominālo priekšējo spriegumu. Manā gadījumā tas ir 9-11V. Es izvēlējos 10.7V. (Nedaudz mazāk nekaitēs).
4. Tagad ievietojiet multimetru pašreizējā lasīšanas režīmā. Caur to sāks plūst strāva. Pagrieziet strāvas regulēšanas katlu, līdz sāk plūst gaismas diodes nominālā strāva.
5. Tieši tā! Tagad jūs varat tam pievienot LED.

3. solis: LED paneļa izgatavošana

Kā minēts iepriekš, es nolēmu izmantot divas 10 vatu gaismas diodes un četras RGB LED sloksnes, kuras man bija uzliktas. Es izmantošu sloksni sarkanām un zilām krāsām. Es izmantoju alumīnija rāmi (kuru visbiežāk izmanto logu un durvju rāmju izgatavošanai) gandrīz sava akvārija garumā. Es izvēlējos alumīnija rāmi, jo tas kalpo kā gaismas diodes radiators. Radiatori ir svarīgi tik lieljaudas gaismas diodēm, jo tie izkliedē daudz siltuma. Gaismas diodes kalpošanas laiks samazinās, ja tās nav. Tā kā starp tām ir dobi, visa elektroinstalācija var palikt slēpta un droša.

Es paplašināju visus LED savienojumus ar 6 termināļu savienotājiem, kā parādīts attēlā. Tas kļūst viegli savienojams ar paneli ar kontrolieri, kuru mēs izgatavosim tālāk.

4. solis: kontroliera izgatavošana

Galvenais mērķis ir ieslēgt un izslēgt gaismas diodes atbilstoši lietotāja noteiktajam laikam. Kontroliera smadzenes ir Arduino Nano. Kāpēc tikai kontrolēt apgaismojumu? Tā kā man bija daži releji, es tos izmantošu, lai vajadzības gadījumā ieslēgtu vai izslēgtu dažas ierīces, piemēram, filtru, gaisa sūkni, sildītāju utt. Es pievienoju 12 V līdzstrāvas datora ventilatoru, lai nodrošinātu ventilāciju.

Ir pieejams slēdzis, lai izvēlētos manuālo un automātisko režīmu. Gadījumā, ja mums ir jāpiekļūst zivju tvertnei pēc tam, kad naktī ir izslēgtas gaismas diodes, slēdzi var pagriezt manuālā stāvoklī un pēc tam gaismas diodes spilgtumu var kontrolēt, izmantojot katlu.

Releju un ventilatora vadīšanai es izmantoju ULN2803 Darlingtonas tranzistora masīva IC. Šo IC parasti sauc par releja draiveri.

Būvniecības shēma ir pievienota šeit. Pielāgota PCB padarīs to izskatīgu un profesionālu.

Es izvēlējos izmantot sadales skapja kārbu kā kontroliera korpusu, jo tajā ir iepriekš izurbti caurumi montāžai un pārseguma plāksne. Es ielīmēju uzgriezni katrā spraugā, izmantojot kādu epoksīda līmi. Es darīju to pašu pretējā pusē. Tas nodrošina, ka PCB ir droši turēts ar skrūvēm. Es izveidoju nelielas atveres kastes apakšā, kā parādīts attēlā, strāvas kabelim un vadiem, kas iet uz LED paneli.

5. solis: laiks noteiktam kodam

Pēc vadības paneļa izgatavošanas ir pienācis laiks to darbināt! Lejupielādējiet šeit pievienoto skici un atveriet to Arduino IDE. Noteikti lejupielādējiet un instalējiet šeit pievienoto bibliotēku DS3231.

RTC iestatīšana

1. Ievietojiet 2032 tipa monētu elementu akumulatoru.
2. Atveriet DS3231_Serial_Easy no piemēriem, kā parādīts attēlā.
3. Atceliet 3 rindiņu komentārus un ievadiet laiku un datumu, kā parādīts attēlā.
4. Augšupielādējiet skici Arduino un atveriet sērijas monitoru. Iestatiet pārraides ātrumu 115200. Jums vajadzētu redzēt laiku, kas tiek atsvaidzināts ik pēc 1 sekundes.
5. Tagad atvienojiet Arduino un pēc dažām sekundēm pievienojiet to vēlreiz. Paskaties uz seriālo monitoru. Tam vajadzētu parādīt reāllaiku.

Gatavs! RTC ir izveidots. Lai iestatītu datumu un laiku, šī darbība jāveic tikai vienu reizi.

Pirms augšupielādes

• Iestatiet gaismas diodes sākuma laiku.
• Iestatiet gaismas diožu apstāšanās laiku.
• Iestatiet ventilatora sākuma laiku.
• Iestatiet ventilatora apstāšanās laiku.

Piezīme: laiks ir 24 stundu formātā. Atbilstoši iestatiet laiku

Kā minēts iepriekš, gaismas diodes neieslēgsies līdz pilnam spilgtumam. Piemēram, ja LED sākuma laiku iestatāt kā 10:00, tad gaismas diodes lēnām ieslēgsies un pilnībā spīdēs līdz pulksten 11:00 un paliks nemainīgas, līdz tiks sasniegts apstāšanās laiks. Tas ir, lai simulētu saullēktu un saulrietu. Sarkanās un zilās gaismas diodes ir nemainīgas. Tie visu laiku paliek ieslēgti.

Tas ir viss, kas jums jāiestata. Augšupielādējiet kodu Arduino. Tagad vairs nav jāatceras ieslēgt un izslēgt akvārija apgaismojumu!

Es nevaru iegūt dažus šāvienus no faktiskās zivju tvertnes, kurā tas tiks uzstādīts, jo es to vēl neesmu iestatījis. Es atjaunināšu pamācību, tiklīdz es visu iestatīšu!

Ceru, ka jums patika būvniecība. Padariet to pats un izklaidējieties! Vienmēr ir vieta uzlabojumiem un daudz ko mācīties. Nāciet klajā ar savām idejām.

Pēc daudziem gadiem es atkal sākšu ar stādītiem akvārijiem. Es neesmu eksperts šajā jomā. Jūtieties brīvi komentēt jebkādus ieteikumus par būvniecību. Paldies, ka turaties līdz galam.