Пристрій керування акваріумом. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Будинок, присадибне господарство, хобі

 Коментарі до статті

Зміст акваріумних риб – досить трудомістке заняття. Необхідно вчасно вмикати світло, на ніч відключати компресор, своєчасно подавати корм, на час годування відключати фільтр і т. д. Для спрощення цього завдання було розроблено пропонований пристрій. Воно, на відміну від інших подібних, розраховане на керування не лампами розжарювання, а світлодіодами, що підсвічують акваріум.

Я обладнав акваріум світлодіодним освітленням, яке сприятливо впливає не тільки на здоров'я та забарвлення риб, але і на розвиток акваріумних рослин. Воно було зроблено багатобарвним, причому його можна не тільки включати або вимикати, а й перебирати до п'ятдесяти станів різної тривалості, що відрізняються яскравістю та кольором підсвічування. Передбачено керування роботою інших пристроїв акваріума за заданою користувачем програмою. На індикаторі відображаються поточний час, стан компресора та фільтра, середня температура води та стан нагрівача, а також поточна потужність підігріву у відсотках номінальної.

Автомат вимірює температуру води цифровим датчиком DS18B20, причому є можливість підключити два датчики та стабілізувати температуру за середнім арифметичним значенням їх показань. Є три програмні таймери включення та вимикання компресора і ще три таких таймери на включення та вимкнення фільтра. Електричній годівниці можна задати кількість годівель на день, кількість порцій корму на одне годування, задати тривалість пауз між порціями.

Автомат складається з двох основних блоків - плати управління та плати живлення та комутації, схеми яких зображені відповідно на рис. 1 та рис. 2. Роз'єм XP5 першої плати з'єднують із роз'ємом XP6 другий плоским кабелем. У зібраному пристрої сигнали, сформовані мікроконтролером DD2 на виходах PC4 і PC5, надходять на затвори транзисторів польових VT3 і VT4, що управляють реле K1, K2. Контакти реле виведені на колодки XT6, XT7 і через них подається живлення на двигуни фільтра та компресора. Паралельно обмоткам реле встановлено переважні викиди напруги самоіндукції діоди VD1, VD4.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Рис. 2 (натисніть , щоб збільшити)

Через роз'єм XP2, згідно зі схемою, зображеною на рис. 3, підключені до мікроконтролера кнопки управління SB2-SB5 і РКІ HG1 (два рядки по 16 символів). Замість зазначеного на схемі РКІ WH1602C підійде MT-16S2D або інший подібний індикатор. Польовий транзистор VT1 за сигналами мікроконтролера управляє яскравістю підсвічування РКІ, а резистор R1 обмежує максимальний струм підсвічування. На резисторах R2-R4 зібраний дільник напруги керування контрастністю індикатора.

Рис. 3

Живлення мікросхеми годинника реального часу DS1307 (DD1) резервовано за допомогою літієвого елемента G1, який забезпечує хід годинника при вимкненому основному живленні. З мікроконтролером ця мікросхема пов'язана за інтерфейсом I²C. Для контролю стану елемента G1 частина його напруги через резистивний дільник R6R7 надходить на висновок мікроконтролера 37 - вхід вбудованого в нього АЦП.

Мікроконтролер DD2 ATmega644 працює із кварцовим резонатором ZQ2 частотою 20 МГц. Резистор R8 та конденсатор C2 утворюють ланцюг початкової установки мікроконтролера у вихідний стан. Для переведення його в цей стан у разі збою програми кнопка SB1. L1C6 – фільтр живлення АЦП мікроконтролера. Роз'єм XP3 призначений для з'єднання мікроконтролера із програматором. Конфігурацію мікроконтролера програмують відповідно до таблиці.

З контактами 1 колодок XT1-XT3 з'єднують затвори, а з контактами 2 - витоки не показаних на схемі польових транзисторів (використовувалися транзистори IRLR024N), що керують світлодіодами підсвічування акваріума. Роз'єм XP4 призначений для підключення за схемою, зображеною на рис. 4, електронної годівниці "Feeder AF2003", придбаної в інтернет-магазині. При виборі годівниці слід звернути увагу, щоб вона була без РК-індикатора. Роз'єм XP1 служить для підключення приводу заслінки, що є в кришці акваріума під годівницею.

Рис. 4

Вся електронна частина з годівниці видалена, залишені лише електродвигун (M1 на рис. 4) та кінцевий вимикач SF1. Відстежуючи за допомогою останнього обертання годівниці, мікроконтролер DD2 формує сигнали управління польовим транзистором VT5, що включає і вимикає двигун M1. Напруга живлення двигуна (3) стабілізовано інтегральним стабілізатором DA2. Струм, що споживається двигуном, досить великий, тому для його живлення необхідне окреме джерело, що підключається до колодки XT9. Я використав блок живлення світлодіодного освітлення. Роз'єм XP7 з'єднують плоским кабелем із роз'ємом XP4 на платі управління. Конденсатор C17 пригнічує створювані двигуном M1 перешкоди.

Напруга мережі 220 подають на колодку XT4 (див. рис. 2). Знижена до 6 трансформатором T1 змінна напруга випрямляє діодний міст VD2. Згладжуючий конденсатор C8 відокремлений від моста діодом VD3, тому напруга на резистивному дільнику R24R25 - пульсуюча, від нуля до амплітудного значення. Частина цієї напруги надходить на базу транзистора VT2, в результаті транзистор закривається в моменти близькості миттєвого значення напруги до нуля. Імпульси частотою 100 Гц з колектора транзистора VT2 надходять на вхід мікроконтролера PD2.

Зі згладженого конденсатором C8 випрямленої напруги за допомогою стабілізатора DA1 виходить стабілізована напруга 5 для живлення всіх вузлів пристрою.

З виходу PC3 мікроконтролера сигнал надходить на оптосимістор U1, який, у свою чергу, управляє симістором VS1, що регулює потужність нагрівача води в акваріумі. Ланцюг R31C12 пригнічує викиди напруги на симісторі. До колодки XT8 підключають обігрівач без вбудованого термореле.

Згідно зі схемою, показаною на рис. 5, з колодкою XT5 з'єднують один або два встановлені в акваріумі датчики температури BK1, BK2. У разі відмови одного з них регулювання температури триває за показаннями, що залишилися. У разі відсутності або несправності обох нагрівач води вимикається, про що на індикатор виводиться повідомлення.

Рис. 5

Креслення друкованої плати управління показано на рис. 6. Типи встановлених на ній роз'ємів: XP1 – PLS-3, XP2 – IDC-16MS (BH-16), XP3 – IDC-06MS (BH-06), XP4 – WF-04, XP5 – IDC-08MS (BH- 08). На платі є 12 дротяних перемичок та сім перемичок для поверхневого монтажу. Для літієвого елемента CR2032 (G1) передбачено утримувач BS-02D-1B.

Рис. 6

Друкована плата живлення та комутації зображена на рис. 7. Тут роз'єм XP6 – IDC-08MS (BH-08). Трансформатор T1 - ТПК-2-6В з вторинною напругою 6 В при струмі 0,4 А. Інтегральний стабілізатор 78M05CDT можна замінити будь-яким іншим на напругу 5 В і струм навантаження не менше 0,5 А. Обидва реле - HK4100F-DC5V-SHG, замість них підійдуть інші реле з обмоткою на 5 В і граничною напругою і струмом комутації, що забезпечують надійне управління фільтром і компресором. Конденсатори C9, C12 – К73-17 або їх імпортні аналоги.

Рис. 7

Вузол управління годівницею (схема на рис. 4) зібраний на друкованій платі, зображеній на рис. 8. Креслення плати з кнопками SB2-SB5 не наводиться через його простоту.

Рис. 8

При увімкненні пристрою на РКІ виводиться заставка, потім відбувається автоматичний перехід у меню "Основне". Після першого запуску необхідно натиснути, перебуваючи в цьому меню, кнопку SB3 "Вибір", утримувати її до появи на індикаторі напису "Сброс на завод. уставки", а потім натиснути на кнопку SB2 "Меню". Буде встановлено час 23:59:59 і дата 30:04:13, Вт (вівторок), а всі уставки обнулені - так задано у програмі за замовчуванням.

Експериментально виявлено, що якщо при розрядженому елементі G1 або його відсутності відключити зовнішнє живлення пристрою, після його включення на індикаторі з'являться безглузді знаки. У цьому випадку слід одночасно натиснути на кнопки SB4 "+", SB5 "-" та утримувати їх натиснутими більше двох секунд. Мікросхема DS1307 буде приведена у вихідний стан, а інформація на індикаторі оновиться.

Натисканням кнопки SB2 переходять з меню "Основне" в меню "Налаштування компресора". Тут натискають на кнопку SB3 і переходять до підменю "1-й таймер". Після цього натисканням на кнопку SB2 вибирають для зміни "Увімк./вимк. таймера", "Годинник увімкнення таймера", "Хвилини увімкнення таймера", "Годинник вимкнення таймера" або "Хвилин вимикання таймера". Вибраний параметр змінюють натискання кнопок SB4 і SB5.

Далі натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "другий таймер". Всі дії в цьому підменю аналогічні описаним вище. Наступним натисканням на кнопку SB2 переходять у підменю "третій таймер" і налаштовують його аналогічним чином. Ще одним натисканням на кнопку SB3 зберігають усі змінені значення параметрів у EEPROM мікроконтролера та повертаються в меню "Налаштування компресора".

Черговим натисканням на кнопку SB3 переходять із цього меню в меню "Налаштування насоса фільтра". Тут також є три таймери, які налаштовують подібно до таймерів компресора, а після налаштування третього таймера всі змінені параметри зберігаються в EEPROM.

З меню "Налаштування насоса фільтра" натисканням кнопки SB2 переходять в меню "Налаштування нагрівача". У ньому натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "Нагрівач" і натисканнями на кнопки SB4 та SB5 включають або вимикають обігрів акваріума. Черговим натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "Температура води" і натисканнями на кнопку SB2 вибирають для зміни нижній поріг температури (нижче якого почнеться наростання потужності нагрівача) або її верхній поріг (вище її потужність нагрівача знижуватиметься). Далі натисканням на кнопку SB3 зберігають змінені значення EEPROM і повертаються в меню "Налаштування нагрівача".

Звідси при натисканні на кнопку SB2 програма переходить до меню "Налаштування освітлення". У ньому натисканням на кнопку SB3 відкривають підменю "Час включення". Натисканням на кнопку SB2 вибирають для зміни годинник або хвилину включення. Вибраний параметр змінюють натискання кнопок SB4 і SB5. Потім натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "Етап 1" і натисканнями на кнопку SB2 вибирають для зміни "Час роботи", "Регулювання ШИМ світлодіодів синього кольору", "Регулювання ШИМ світлодіодів червоного кольору" або "Регулювання ШІМ світлодіодів білого". Вибраний параметр змінюють натискання кнопок SB4 і SB5. Час роботи задають у хвилинах в інтервалі від 0 до 600. Наступне натискання на кнопку SB3 переводить до підменю "Етап 2", де всі дії ідентичні попереднім. Число підменю "Етап" може досягати п'ятдесяти, і для кожного з них можна задати свої параметри. Наприклад, плавне включення або відключення підсвічування реалізують, задаючи послідовність коротких етапів з яскравістю світла, що поступово наростає або спадає, світлодіодів. Ненастроєні етапи залишаються у нульовому стані і впливають характер підсвічування.

У підменю "Етап 50" натискання кнопки SB3 викликає на індикатор повідомлення "Кінець налаштування освітлення". Далі натисканням на ту ж кнопку зберігають усі параметри в EEPROM мікроконтролера і повертаються в меню "Налаштування освітлення".

З цього меню натисканням на кнопку SB2 переходять у меню "Налаштування годинника", звідки натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "Налаштування дати". Натисканням на кнопку SB2 вибирають для зміни число, місяць чи рік. Параметри змінюють натискання кнопок SB4 і SB5.

Далі натисканням на кнопку SB3 переходять до підменю "Налаштування дня". Вибравши тут кнопками SB4 та SB5 день тижня, від понеділка (Пн) до неділі (Нд), натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "Налаштування часу". У ньому натисканням на кнопку SB2 вибирають для зміни години, хвилини та секунди, а натисканнями на кнопки SB4 та SB5 встановлюють потрібні значення. Натисканням на кнопку SB3 введений час запам'ятовують та повертаються в меню "Налаштування годинника".

Наступним натисканням на кнопку SB2 переходять у меню "Корекція години добу", і за допомогою кнопок SB4 і SB5 змінюють число секунд поправки (від +9 до -9), яка автоматично вноситься у показання годин разів на добу. Черговим натисканням на кнопку SB2 зберігають встановлені значення в EEPROM і переходять у меню "Корекція годин тижня". Тут кнопками SB4 і SB5 задають число секунд виправлення (від +6 до -6), що вноситься у показання годин раз на тиждень.

Ще одним натисканням на кнопку SB2 зберігають значення поправок в EEPROM і переходять у меню "Яскравість підсвічування. РКІ". Цей параметр можна змінювати кнопками SB4 та SB5 в межах 0-100%. Натисканням на кнопку SB3 переходять до підменю "Час підсвічування." та кнопками SB4, SB5 встановлюють тривалість роботи підсвічування РКІ (в секундах) після останнього натискання на будь-яку кнопку. Далі натисканням на кнопку SB3 переходять до підменю "Час повернення". Кнопками SB3 та SB4 змінюють затримку повернення в меню "Основне". Наступне натискання на кнопку SB3 повертає в меню "Яскравість підсвічування. РКІ". При цьому переході значення змінених у розглянутих підменю параметрів зберігаються в EEPROM мікроконтролера.

Натискання в меню "Яскравість підсвіч. РКІ" на кнопку SB2 виводить на РКІ значення виміряного мікроконтролером напруги літієвого елемента G1. Ще одним натисканням на ту ж кнопку переходять у меню "Перегляд темп.", де можна переглянути показання датчиків температури. Якщо датчик вимкнено, замість значення температури буде виведено "1-Откл" або "2-Откл".

Наступним натисканням на кнопку SB3 переходять до підменю "Д1 ROM Cod". При натисканні на кнопку SB2 мікроконтролер зчитує унікальні серійні номери підключених до автомата датчиків температури. Натисканнями на кнопку SB4 або SB5 можна вибрати будь-який з них для подальшої роботи як датчик Д1. Натисканням та утриманням одночасно кнопок SB2 та SB5 фіксують цей вибір. Натискання та утримання одночасно кнопок SB4 та SB5 стирає інформацію про вибір датчика Д1. Натискання кнопки SB3 запише зміни в EEPROM і відкриє підменю "Д2 ROM Cod". Всі операції в ньому аналогічні до описаних, але відносяться до датчика Д2. Врахуйте, що один і той же датчик не може бути обраний як Д1, і як Д2.

Далі натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "Час опитування датчиків", в якому натисканнями на кнопки SB4 і SB5 задають період опитування датчиків тривалістю до 60 с. Ще одним натисканням на кнопку SB3 зберігають встановлене значення та повертаються в меню "Перегляд темп.".

Тепер натискання на кнопку SB2 відкриває меню "Налаштування годівниці". З нього натисканням на кнопку SB3 переходять до підменю "Т-1". За допомогою кнопки SB2 вибирають для зміни пункти "Увімкнено/вимкнено", "Годинник спрацьовування таймера", "Хвилини спрацьовування таймера", "Кількість порцій - число разів спрацьовування годівниці", "Пауза між спрацьовуванням годівниці". Вибране значення змінюють натисканнями на кнопки SB4 та SB5. Черговим натисканням на кнопку SB3 запам'ятовують усі змінені параметри та переходять у підменю "Т-2". Наступним натисканням на цю кнопку переходять у підменю "Т-3", а ще одним натисканням повертаються в меню "Налаштування годівниці". Дії підменю "Т-2" і "Т-3" аналогічні описаним для "Т-1".

Далі натисканням на кнопку SB2 переходять у меню "Налаштування сервоприводу", з якого натисканням на кнопку SB3 переходять у підменю "Відкрито" та кнопками SB4, SB5 регулюють положення заслінки під годівницею у відкритому стані. Ще раз натиснувши кнопку SB3, переходять у підменю "Закрито" і регулюють положення закритої заслінки. Підібрані таким чином положення заслінка надалі прийматиме в процесі роботи електронної годівниці. Останнє натискання на кнопку SB3 запише в EEPROM значення всіх змінених параметрів та поверне програму у меню "Основне".

Файл друкованих плат у форматі Sprint Layout 5.0 та програму мікроконтролера можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/11/aquarium.zip.

Автор: А. Лаптєв

Дивіться інші статті розділу Будинок, присадибне господарство, хобі.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Загроза космічного сміття для магнітного поля Землі 01.05.2024

Все частіше ми чуємо про збільшення кількості космічного сміття, що оточує нашу планету. Однак не тільки активні супутники та космічні апарати сприяють цій проблемі, а й уламки старих місій. Зростання кількості супутників, які запускає компанії, як SpaceX, створює не тільки можливості для розвитку інтернету, але й серйозні загрози для космічної безпеки. Експерти тепер звертають увагу на потенційні наслідки для магнітного поля Землі. Доктор Джонатан Макдауелл з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики підкреслює, що компанії стрімко розвертають супутникові констеляції, і кількість супутників може зрости до 100 000 наступного десятиліття. Швидкий розвиток цих космічних армад супутників може призвести до забруднення плазмового середовища Землі небезпечними уламками та загрози стійкості магнітосфери. Металеві уламки від використаних ракет можуть порушити іоносферу та магнітосферу. Обидві ці системи відіграють ключову роль у захисті атмосфери і підтримують ...>>

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Випадкова новина з Архіву Автомобіль BMW об'їде пішохода 26.05.2014 Автомобілебудівна компанія BMW Group займається дослідницьким проектом UR:BAN, у рамках якого розробляє системи допомоги водієві. Метою цієї ініціативи є ефективний рух в умовах щільного міського трафіку та забезпечення безпеки автомобілістів, пішоходів та велосипедистів. Німецька абревіатура UR:BAN розшифровується як "Міський простір: орієнтовані на користувача системи допомоги та мережного керування". У проекті, запущеному у 2012 р. та розрахованому до 2016 р., задіяно 31 учасника, серед яких значаться автовиробники та їх постачальники, розробники електроніки та програмного забезпечення. Дослідницька ініціатива спонсорується Федеральним міністерством економіки та енергетики Німеччини. В рамках UR:BAN компанія BMW створює електронного асистента, який за допомогою датчиків і вбудованих камер зможе аналізувати дії велосипедистів та пішоходів, що знаходяться неподалік від автомобіля, що рухається. Як тільки виникає ризик зіткнення з людиною, система активізується: водій отримує попереджувальний сигнал, а у разі потреби електроніка уповільнює транспортний засіб, зупиняє його або автоматично робить маневр, якщо він можливий у поточних умовах. За словами розробників, на даний момент система може розпізнавати рухи частин тіла людини, щоб визначити напрямок, у якому він йде чи збирається піти. "Бачити" пішоходів та велосипедистів на дорозі раніше навчилися популярні моделі Volvo. Ще одним напрямком роботи BMW є система Green Coordination and Deceleration Assistant, яка робить рух автомобілів у місті більш ефективним. Ця технологія, враховуючи поточну завантаженість доріг та інформацію про сигнали найближчих світлофорів, дає водіям рекомендацію про оптимальну швидкість та маршрут, а також оптимізує роботу двигуна, роблячи її більш продуктивною та економічною. У певних ситуаціях електронний помічник пропонуватиме не найкоротший, але найшвидший шлях, що вимагатиме менше зупинок на перехрестях. Така функція, як зазначають у BMW, виявиться вкрай корисною для електричного та гібридного автотранспорту. Раніше автомобілі зі світлофорами пов'язали Honda та Audi. Подібні розробки покликані зробити ефективним дорожній трафік, скоротити витрати пального та збитки екології.

Інші цікаві новини:

▪ Робот-охоронець

▪ Атмосферу Титану відтворили у лабораторії

▪ Високоінтегрований драйвер електромотора ATA6026

▪ Тварини бачать людську агресію

▪ Прогулянка робота з мангустом мінним полем

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Автомобіль. Добірка статей

▪ стаття За годину по чайній ложці. Крилатий вислів

▪ стаття Скільки часу займає миття всіх вікон хмарочоса Башти Петронаса? Детальна відповідь

▪ стаття Фрезія. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Вимірювання у волоконно-оптичних системах передачі інформації. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Кабельні лінії напругою до 220 кВ. Прокладання кабельних ліній по спеціальних спорудах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024