Σπιτικό Arduino Aquacontroller - Απαραίτητο για ένα ενυδρείο στο σπίτι

Χαιρετισμούς σε όλους τους λάτρεις του μικροελεγκτή σπιτικό. Εάν είστε χαρούμενος ιδιοκτήτης ενός ενυδρείου στο σπίτι, ίσως αυτό το άρθρο θα σας ενδιαφέρει. Σε αυτό θα περιγράψω λεπτομερώς την όλη διαδικασία δημιουργίας ενός απλού αλλά πολύ χρήσιμου σπιτιού - aquacontroller, σχεδιασμένου να διευκολύνει τη ζωή του ιδιοκτήτη ενός μικρού υποβρύχιου κόσμου.

Όπως γνωρίζετε, κάθε επιτυχημένο έργο αρχίζει με την προετοιμασία των τεχνικών προδιαγραφών. Οι παρακάτω είναι οι βασικές απαιτήσεις και λειτουργίες που ήθελα να βρω από τον aquacontroller:

- χαμηλό κόστος και διαθεσιμότητα εξαρτημάτων,
- Προσαρμοζόμενος χρόνος ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του φωτός στο ενυδρείο.
- λειτουργία τροφοδοσίας (το φίλτρο σβήνει και ξεκινά αυτόματα μετά από 15 λεπτά).
- τη συμπερίληψη χρονοδιαγράμματος σίτισης ·
- μέτρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα του περιβάλλοντος (ως προσθήκη),
- εμφάνιση της τρέχουσας ημερομηνίας, ώρας και άλλων παραμέτρων στην οθόνη LCD,
- ρυθμίσεις διαχείρισης και παραμέτρων μέσω του μενού χρησιμοποιώντας 4 κουμπιά (Up, Down, Ok, Cancel).

Βάσει των ανωτέρω, γεννήθηκε το κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα 1.

Εικόνα 1 - Ηλεκτρικό διάγραμμα του υδραυλικού συστήματος ελέγχου

Το κύριο στοιχείο είναι το διοικητικό συμβούλιο Arduino Prominiπου αποκτήθηκε στην Κίνα. Όπως αποδείχθηκε αργότερα, ένας ελεγκτής εγκαταστάθηκε σε αυτό ATMega168 αντί για ATMega328. Αυτό με έκανε να τσιμπήσω με τη βελτιστοποίηση του προγράμματος, αφού αποδείχθηκε ότι είναι πολύ βαρύ για αυτόν τον ελεγκτή λόγω του μισού μεγέθους της μνήμης flash.

Μια πολύ γνωστή οθόνη LCD 16 χαρακτήρων 2 γραμμών επιλέχθηκε για την προβολή πληροφοριών. Στο έργο, είναι συνδεδεμένο με Arduino σε δίαυλο δεδομένων 4-καλωδίων.

Ένας ψηφιακός αισθητήρας είναι υπεύθυνος για τη μέτρηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας. Dth11. Για τις εγχώριες ανάγκες αρκεί. Στην πραγματικότητα, δεν έχει συγκεκριμένο σκοπό και προστίθεται καθαρά ως προσθήκη στη συνολική εικόνα.

Για να ελέγξω τη λάμπα φθορισμού και το φίλτρο, χρησιμοποίησα δύο κανάλια αισθητήρα που έγιναν σε μια δέσμη opto-simistor MOC3063 και προσομοιωτή ισχύος BT137-600Ε. Αυτό μας επέτρεψε να απαλλαγούμε από το κύκλωμα μηχανικών ρελέ, για το οποίο για κάποιο λόγο δεν αισθάνομαι συμπάθεια.

Κουμπιά διαχείρισης - συνηθισμένο ρολόι, χωρίς στερέωση.

Λοιπόν, καθώς όλες οι ρυθμίσεις συνδέονται με μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, η συσκευή πρέπει απαραίτητα να περιέχει ρολόι πραγματικού χρόνου.Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποίησα την ενότητα Tinyrtc βασισμένο σε μικροκυκλώματα DS1703. Η μονάδα ελέγχεται από το πρωτόκολλο i2c και περιέχει μια υποδοχή για την εγκατάσταση μιας μπαταρίας, η οποία σας επιτρέπει να αποθηκεύσετε την ημερομηνία και την ώρα όταν η συσκευή είναι απενεργοποιημένη. Η τροφοδοσία εξωτερικής μονάδας εμφανίζεται στη φωτογραφία αριθ. 2

Φωτογραφία αριθ. 2 - μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου

Έτσι, οι απαιτήσεις καθορίζονται, το σχέδιο έχει συνταχθεί - μπορείτε να πάτε στο στάδιο του σχεδιασμού του πίνακα τυπωμένου κυκλώματος. Η ηλεκτρονική υπηρεσία του EasyEda με βοήθησε με επιτυχία να αντιμετωπίσω αυτό το έργο. Για να μην ενοχλήσω τις τρύπες, αποφάσισα να τοποθετήσω όλα τα κομμάτια και τα εξαρτήματα που μεταφέρουν το ρεύμα στο ανώτερο στρώμα. Έχοντας περιστρέψει τις λεπτομέρειες λίγο στον επεξεργαστή, πήρα ένα σχέδιο PCB με μόνο τρεις jumpers. Η εμφάνιση του πίνακα φαίνεται στο σχήμα 3.

Εικόνα 3 - Η εμφάνιση της πλακέτας κυκλώματος ελέγχου νερού

Εκείνοι που θέλουν να επαναλάβουν το έργο μπορούν να κατεβάσουν το αρχείο PCB από αυτόν τον σύνδεσμο: pcb-lut.pdf [69,4 Kb] (λήψεις: 131)
Προβολή ηλεκτρονικού αρχείου:

Έτσι, ποια σημεία πρέπει να προσέξουμε. Αντίσταση R4 και R8 - δίδυμο, όλα τα υπόλοιπα γίνονται SMD στέγαση 1206. Τα κουμπιά ρολογιού έχουν μέγεθος 12x12. Ο πίνακας διαθέτει επίσης έναν κινεζικό μετατροπέα τάσης 220V / 5V, η εμφάνιση του οποίου φαίνεται στη φωτογραφία αριθ. 4.

Φωτογραφία αρ. 4 - μετατροπέας τάσης 220V / 5V.

Η οθόνη LCD και η μονάδα ρολογιού πραγματικού χρόνου σχεδιάζονται να τοποθετούνται σε ράφια στο πάτωμα, ο ρόλος της οποίας έχω πραγματοποιήσει επιτυχώς με κομμένα πλαστικά πείρους.

Σε αυτό, όλα τα χαρακτηριστικά της εγκατάστασης είναι καθορισμένα και παραμένει μόνο να μεταφερθεί η πλακέτα από την οθόνη στον φυσικό μας κόσμο. Μια καλά γνωστή μέθοδος επιλέχθηκε γι 'αυτό. LUT, που υποδηλώνει την παρουσία ενός εκτυπωτή λέιζερ και σιδήρου. Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με αυτή την τεχνολογία του μέλλοντος, η διαδικασία δημιουργίας ενός κυκλώματος στο μπάνιο μου θα περιγραφεί παρακάτω.

Έτσι, για αρχάριους, αναζητήστε κάθε περιοδικό με γυαλιστερό σελίδες ή ένα φύλλο φωτογραφικού χαρτιού. Εκτυπώνουμε το σχέδιο του χαρτονιού στον εκτυπωτή λέιζερ, χωρίς να ξεχνάμε να το αναστρέψουμε. Παρασκευάζουμε ένα τεμάχιο υαλοπίνακα με επικάλυψη αλουμινίου σύμφωνα με το μέγεθος του τυφλού και αλέθουμε την επιφάνεια του χαλκού με λεπτόκοκκο σμυριδόχαρτο για να λάμψει. Θα πρέπει να είναι κάτι τέτοιο (φωτογραφία αριθμός 5).

Φωτογραφία αρ. 5 - ο πίνακας είναι έτοιμος για τη μετάφραση του σχεδίου

Στη συνέχεια, γυρίζουμε την εκτύπωση πάνω στο φύλλο και το εφαρμόζουμε στο PCB. Μετά από αυτό, οδηγούμε το χαρτί με ζεστό σίδερο για περίπου 3 λεπτά. Ο χρόνος προθέρμανσης εδώ μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τη θερμοκρασία του σιδήρου και την εμπειρία του εκτελεστή αυτού του μυστικού τελετουργικού. Αυτό φαίνεται οπτικά κάτι τέτοιο (φωτογραφία αρ. 6):

Φωτογραφία αρ. 6 - μεταφορά της εικόνας στην επιφάνεια του αλουμινόχαρτου

Αφού το χαρτί προσκολληθεί σταθερά στο PCB, απενεργοποιήστε το σίδερο και αφήστε την πλακέτα να κρυώσει. Τώρα πρέπει να αφαιρέσετε προσεκτικά το χαρτί και ταυτόχρονα να μην προκαλέσετε βλάβη στον κολλώδη γραφίτη. Για να πετύχει η υπόθεση, το χαρτί πρέπει να υγραίνεται και να αφαιρεθεί με κύλιση με τα άκρα των δακτύλων. Αυτή η διαδικασία παρουσιάζεται σαφέστερα στη φωτογραφία αριθ. 7.

Φωτογραφία αρ. 7 - αφαίρεση χαρτιού από την πλακέτα κυκλωμάτων

Μερικές φορές συμβαίνει ότι σε ορισμένα σημεία ο γραφίτης απλά δεν κολλάει. Στην περίπτωση αυτή, οι περιοχές αυτές μπορούν να συμπληρωθούν με μόνιμο δείκτη. Η φωτογραφία αριθ. 8 δείχνει την σανίδα μετά την αφαίρεση του χαρτιού. Σημειώστε ότι στο επάνω αριστερό τμήμα δεν υπάρχει τμήμα του σχήματος, το οποίο στη συνέχεια θα αποκατασταθεί με την παραπάνω μέθοδο.

Φωτογραφία αρ. 8 - πλακέτα μετά την αφαίρεση χαρτιού

Όταν εξαλειφθούν όλες οι δυσάρεστες στιγμές, μπορείτε να ξεκινήσετε τη χάραξη. Για αυτό, χρησιμοποίησα μια λύση χλωριούχου σιδήρου, ως μία από τις πιο προσιτές και ασφαλείς επιλογές. Αφού χαράξετε το χαρτόνι, ξεπλύνετε προσεκτικά με διαλύτη για να αφαιρέσετε τον γραφίτη από τις διαδρομές. Στη συνέχεια, καθαρίζουμε και πάλι με ένα λεπτό γυαλόχαρτο, απολιπαντικό και κασσίτερο. Το αποτέλεσμα φαίνεται στη φωτογραφία αριθ. 9.

Φωτογραφία αριθ. 9 - ο πίνακας είναι έτοιμος για την εγκατάσταση ραδιοσυσκευών

Ένα από τα κύρια στάδια έχει ολοκληρωθεί. Το επόμενο στάδιο είναι η εγκατάσταση και η συγκόλληση των ραδιοσυχνοτήτων. Πρόκειται για μια δημιουργική και καθαρά ατομική διαδικασία. Αν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, είμαι έτοιμος να τους απαντήσω στα σχόλια, αλλά τώρα θα σας δείξω ό, τι πήρα (φωτογραφία 10):

Φωτογραφία αρ. 10 - μια σανίδα με σφραγισμένα εξαρτήματα

Όπως έχω γράψει παραπάνω, η οθόνη και η μονάδα ρολογιού ανυψώνονται πάνω από το διοικητικό συμβούλιο χρησιμοποιώντας πλαστικά ράφια από γόμφους για γρήγορη εγκατάσταση και οι επαφές τους είναι συγκολλημένες στον πίνακα με λεπτά σύρματα.Ο αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας εμφανίζεται ξεχωριστά στην κορυφή της συσκευής. Κατά τη γνώμη μου, με αυτή τη ρύθμιση, οι αναγνώσεις θα είναι ακριβέστερες. Για τα κανάλια φωτισμού και το φίλτρο εμφανίζονται δύο εξωτερικές εξόδους στο κάτω μέρος του πίνακα. Επίσης, το ύψος των κουμπιών ήταν ανεπαρκές, γι 'αυτό σχεδιάζω να τα αυξήσω με πλαστικούς δακτυλίους. Μετά από κάποιους χειρισμούς, η συσκευή έχει σχεδόν τελειωμένη εμφάνιση, όπως φαίνεται στη φωτογραφία αριθ. 11.

Φωτογραφία αρ. 11 - aquacontroller χωρίς περίβλημα

Πριν σφραγίσετε το επάνω μέρος της θήκης, πρέπει να γράψετε το υλικολογισμικό Arduino ProMini. Για να το κάνετε αυτό, βάζω καρφίτσες στον πίνακα που είναι συνδεδεμένος με τις επαφές Vcc, GND, Rx και TX. Για να προγραμματίσετε Arduino ProMini ευκολότερη χρήση Προγραμματιστής USB, αλλά αυτό δεν ήταν διαθέσιμο. Ο ρόλος του έγινε με επιτυχία από άλλο συμβούλιο Arduino uno με τον ελεγκτή να αφαιρεθεί. Δεν θα μπω στις λεπτομέρειες αυτής της διαδικασίας, καθώς υπάρχουν πολλά άρθρα σχετικά με αυτό το θέμα στο Διαδίκτυο. Θα δώσω μόνο φωτογραφία αριθ. 12 για λόγους σαφήνειας.

Φωτογραφία αρ. 12 - προετοιμασία για firmware

Τώρα ας μιλήσουμε για το ίδιο το πρόγραμμα. Όταν ενεργοποιείτε την τροφοδοσία, εμφανίζεται η κύρια οθόνη. Εμφανίζει πληροφορίες σχετικά με την τρέχουσα ημερομηνία, ώρα, θερμοκρασία και υγρασία. Διάφοροι ειδικοί χαρακτήρες εμφανίζονται επίσης ανάλογα με την τρέχουσα κατάσταση του συστήματος, δηλαδή: το φως είναι ενεργοποιημένο - το εικονίδιο του ηλίου, φωτεινό εικονίδιο εκτός φεγγαριού. φίλτρο σε εικονίδιο φίλτρου. η σίτιση βρίσκεται σε εξέλιξη - εικονίδιο ψαριού. Όταν κάνετε κλικ στο OK, ο χρήστης εισάγει ένα μενού όπου είναι δυνατή η ρύθμιση παραμέτρων όπως:
- λειτουργία ελέγχου φωτισμού. Σε αυτή την ενότητα, μπορείτε να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε τη λυχνία χειροκίνητα επιλέγοντας το αντίστοιχο στοιχείο μενού και επίσης ρυθμίζοντας τους προγραμματισμένους χρόνους ενεργοποίησης και απενεργοποίησης.
- λειτουργία ελέγχου φίλτρου. Σας επιτρέπει να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε το φίλτρο χειροκίνητα, επιλέξτε τη λειτουργία "τροφοδοσίας" (τροφοδοσίας) και ρυθμίστε το πρόγραμμα σίτισης. Στη λειτουργία τροφοδοσίας, το φίλτρο σταματάει και επαναφέρεται αυτόματα μετά από 15 λεπτά.
- ρύθμιση της τρέχουσας ημερομηνίας.
- ρύθμιση της τρέχουσας ώρας. Τα δεδομένα ημερομηνίας και ώρας καταγράφονται στη μονάδα ρολογιού και όταν η συσκευή είναι απενεργοποιημένη, δεν επαναφέρονται αν έχει τοποθετηθεί μια μπαταρία.

Για καλύτερη κατανόηση, το σχήμα 13 δείχνει τη δομή του μενού.

Εικόνα №15 - Δομή του μενού του υδατοσυστήματος.

Κατεβάστε το υλικολογισμικό για Arduino Pro Mini και όλες οι απαραίτητες βιβλιοθήκες μπορούν να είναι αυτόν τον σύνδεσμο

Αφού γράψετε το πρόγραμμα στον μικροελεγκτή, μπορείτε να κλείσετε το περίβλημα και να προχωρήσετε στις δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες. Περίπου μια εβδομάδα λειτουργίας πέρασε πριν γράψετε αυτό το άρθρο. Ο υδραυλικός λειτουργεί άψογα χωρίς καμία δυσλειτουργία, με εξοικονομεί από το τράβηγμα συνεχώς τις διχάλες περικοπής, εάν είναι απαραίτητο, για να τροφοδοτήσει τα ψάρια ή να σβήσει τα φώτα. Το αποτέλεσμα των προσπαθειών μου φαίνεται στη φωτογραφία αριθ. 16.

Φωτογραφία αρ. 16 - Υδραυλικό σύστημα σε λειτουργία