Домашен акваконтролер Arduino - от съществено значение за домашен аквариум

Поздрави за всички любители на микроконтролера Направи си сам, Ако сте щастлив собственик на домашен аквариум, тогава може би тази статия ще ви представлява интерес. В него ще опиша подробно целия процес на създаване на прост, но много полезен домашен - акваконтролер, предназначен да улесни живота на собственика на малък подводен свят.

Както знаете, всеки успешен проект започва с подготовката на технически спецификации. По-долу са основните изисквания и функции, които исках да получа от акваконтролера:

- ниска цена и наличност на компоненти;
- персонализирано време за включване и изключване на светлината в аквариума;
- режим на подаване (филтърът се изключва и стартира автоматично след 15 минути);
- включване на схема на хранене;
- измерване на температура и влажност на околния въздух (като допълнение);
- показване на текущата дата, час и други параметри на LCD дисплея;
- настройки и управление на параметри през менюто с помощта на 4 бутона (Up, Down, Ok, Cancel);

Въз основа на горното се роди веригата, показана на фигура 1.

Фигура 1 - Електрическа схема на акваконтролера

Основният елемент е дъската Arduino ProMiniпридобита в Китай. Както се оказа по-късно, върху него беше инсталиран контролер ATmega168 вместо ATMega328, Това ме накара да се занимавам с оптимизирането на програмата, тъй като се оказа непоносимо за този контролер поради половината от размера на флаш паметта.

Избран е добре известният двуредов 16-знаков LCD дисплей за показване на информация. В проекта той е свързан с Arduino на 4-жична шина за данни.

Цифров сензор отговаря за измерването на температурата и влажността. DTH11, За домашни нужди е достатъчно. Всъщност тя няма конкретна цел и се добавя чисто като допълнение към цялостната картина.

За да управлявам флуоресцентната лампа и филтъра, използвах два симисторски канала, направени върху куп opto-simistor MOC3063 и мощност simistor BT137-600E, Това ни позволи да се отървем от веригата на механичните релета, към които по някаква причина не изпитвам съчувствие.

Бутони за управление - обикновен часовник, без фиксиране.

Е, тъй като всички настройки са обвързани с определен период от време, устройството задължително трябва да съдържа часовник в реално време.В този случай използвах модула TinyRTC на базата на микросхема DS1703, Модулът се управлява по протокол i2c и съдържа конектор за инсталиране на батерия, който ви позволява да запазите датата и часа, когато захранването е изключено. Външното захранване на модула е показано на снимка №2

Снимка № 2 - часовник модул в реално време

И така, изискванията са дефинирани, схемата е съставена - можете да преминете към етапа на проектиране на печатната платка. Онлайн услугата EasyEda успешно ми помогна да се справя с тази задача. За да не се занимавам с пробиване на дупки, реших да поставя всички носещи токове коловози и компоненти в горния слой. След като усуках детайлите малко в редактора, получих дизайн на печатни платки само с три джъмпера. Външният вид на дъската може да се види на фигура 3.

Фигура 3 - Появата на платката акваконтрол

Тези, които искат да повторят проекта, могат да изтеглят PCB файла от тази връзка: PCB-lut.pdf [69.4 Kb] (изтегляния: 131)
Вижте онлайн файла:

И така, какви точки трябва да обърнете внимание. съпротивление R4 и R8 - близнак, всички останали са направени SMD жилище 1206, Бутоните на часовника имат размер 12x12, Платката има и китайски преобразувател на напрежение 220V / 5V, чийто вид е показан на снимка № 4.

Снимка № 4 - преобразувател на напрежение 220V / 5V.

Планира се, че LCD екранът и модулът на часовника в реално време ще бъдат монтирани на бордови стелажи, ролята на които успешно изпълнявам чрез нарязани пластмасови дюбели.

По този начин всички характеристики на инсталацията са дефинирани и остава само да прехвърлим платката от екрана на монитора в нашия физически свят. За това беше избран добре известен метод. LUT, което предполага наличието на лазерен принтер и ютия. За тези, които не са запознати с тази технология на бъдещето, процесът на създаване на платка в моята баня ще бъде описан по-долу.

Затова за начало потърсете всяко списание с лъскави страници или лист фотохартия. Ние отпечатваме шаблона на дъската на лазерния принтер, без да забравяме да го обърнем. Приготвяме парче фолиран стъкло-тексалит според размера на заготовката и шлайфаме медната повърхност с финозърнеста мека хартия, за да заблести. Трябва да е нещо подобно (снимка номер 5).

Снимка № 5 - таблото е подготвено за превод на чертежа

След това обръщаме разпечатката върху фолиото и я прилагаме към печатни платки. След това задвижваме хартията с гореща ютия за около 3 минути. Времето за загряване тук може да варира в зависимост от температурата на желязото и опита на изпълнителя на този таен ритуал. Това визуално изглежда нещо подобно (снимка № 6):

Снимка № 6 - прехвърляне на картината върху повърхността на фолиото

След като хартията е здраво залепена към печатни платки, изключете ютията и оставете платката да се охлади. Сега трябва внимателно да премахнете слоя хартия и в същото време да не повредите лепкавия тонер. За да успее случаят, хартията трябва да бъде навлажнена и отстранена чрез навиване с върховете на пръстите. Този процес е показан по-ясно на снимка № 7.

Снимка № 7 - премахване на хартия от платката

Понякога се случва, че на някои места тонерът просто не залепва. В този случай тези области могат да бъдат завършени с постоянен маркер. Снимка № 8 показва таблото след отстраняване на хартията. Моля, обърнете внимание, че в горната лява част няма част от фигурата, която впоследствие ще бъде възстановена по горния метод.

Снимка № 8 - дъска след отстраняване на хартия

Когато всички неприятни моменти са елиминирани, можете да започнете офорт. За това използвах разтвор на железен хлорид, като един от най-достъпните и безопасни варианти. След ецване на дъската старателно я изплакнете с разтворител, за да премахнете тонера от пистите. След това отново почистваме с фина шкурка, обезмасляваме и калай. Резултатът е показан на снимка № 9.

Снимка № 9 - платката е готова за инсталиране на радио компоненти

Един от основните етапи е завършен. Следващият етап е инсталирането и запояването на радио компоненти. Това е творчески и чисто индивидуален процес. Ако имате въпроси, готов съм да отговоря на тях в коментарите, но сега просто ще ви покажа какво имам (снимка 10):

Снимка № 10 - дъска със запечатани компоненти

Както писах по-горе, дисплеят и модулът на часовника са повдигнати над дъската с пластмасови стелажи, изработени от дюбели за бърз монтаж, а контактите им са споени към платката с тънки проводници.Сензорът за температура и влажност се показва отделно отгоре на устройството. Според мен при тази подредба показанията ще бъдат по-точни. За осветителните канали и филтъра са показани два външни изхода в долната част на платката. Също така височината на бутоните беше недостатъчна, затова смятам да ги увелича с пластмасови втулки. След някои манипулации устройството придобива почти завършен вид, показан на снимка № 11.

Снимка № 11 - акваконтролер без корпус

Преди да запечатате горната част на кутията, трябва да напишете фърмуера Arduino ProMini, За да направя това, слагам щифтове на дъската, свързани с контактите VCC, GND, RX и TX, За да програмирам Arduino ProMini най-лесното използване USB програмист, но това не беше налично. Ролята му беше успешно изпълнена от друг съвет Arduino uno с отстранен контролер. Няма да навлизам в подробностите на този процес, тъй като в интернет има много статии по този въпрос. Ще дам само снимка №12 за яснота.

Снимка № 12 - подготовка за фърмуер

Сега нека поговорим за самата програма. Когато включите захранването, се показва основният екран. Показва информация за текущата дата, час, температура и влажност. Също така се показват няколко специални знака в зависимост от текущото състояние на системата, а именно: светлината е включена - иконата на слънцето; светлина изключена - икона на луната; филтър включен - икона на филтър; захранването е в ход - риба икона. Когато щракнете върху OK, потребителят влиза в меню, където е възможно да конфигурирате параметри като:
- режим на управление на осветлението В този раздел можете да включите и изключите светлината ръчно, като изберете съответния елемент от менюто, както и да зададете времето за включване и изключване в съответствие с графика.
- режим на управление на филтъра. Позволява ви да включите и изключите филтъра ръчно, изберете функцията "хранене" (fedding) и задайте графика на хранене. В режим на хранене филтърът спира и се възстановява автоматично след 15 минути.
- определяне на текущата дата.
- настройка на текущото време. Данните за дата и час се записват в модула на часовника и когато захранването е изключено, те не се нулират, ако на него е инсталирана батерия.

За по-добро разбиране, фигура 13 показва структурата на менюто.

Фигура №15 - структура на менюто на акваконтролера.

Изтеглете фърмуера за Arduino Pro Mini и всички необходими библиотеки могат да бъдат тази връзка

След като напишете програмата към микроконтролера, можете да затворите случая и да пристъпите към тестовете в реални условия. Измина около седмица на работа, преди да напиша тази статия. Акваконтролерът работеше перфектно без никакви неизправности, спестявайки ми постоянно да дърпам вилиците, ако е необходимо, за да захранвам рибата или да изключвам светлините. Резултатът от моите усилия е показан на снимка №16.

Снимка № 16 - акваконтролер в експлоатация