Автоматично LED осветление за засаден аквариум с помощта на RTC: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Преди няколко години реших да създам засаден аквариум. Бях очарован от красотата на тези аквариуми. Направих всичко, което трябваше да направя, докато настройвах аквариума, но пренебрегнах едно най -важно нещо. Това нещо беше осветление. Всичко изглеждаше добре за няколко дни, но след това водораслите започнаха да растат навсякъде в резервоара и растенията не се справяха добре. Трудна работа е да върнете всичко към нормалното.

Сега, след много години, искам отново да настроя аквариума, придавайки значение на осветлението. Направих някои изследвания в интернет и установих, че растенията се нуждаят от непрекъснато излагане на светлина за около 10-12 часа дневно. Също така разбрах, че растенията реагират повече на червения и синия спектър на светлината.

Номерът е да симулирате природата възможно най -близо в аквариума. Можех ръчно да включвам или изключвам светлините, но защо да не ги автоматизирам. Това намалява човешката грешка. Затова реших да направя LED система за осветление, която да се включва и изключва автоматично с помощта на Arduino. Това прави периода на осветление постоянен, от което се нуждаят растенията.

Моят резервоар ще има капак отгоре. Затова реших да монтирам контролната платка извън резервоара, тъй като влагата е най -големият враг на електрониката.

Да започваме!

Стъпка 1: RTC - Часовник в реално време

Планът е да включите и изключите светодиодите в определен час от деня. Светодиодите няма да се включат до пълната яркост веднага, но вместо това ще достигнат от нулева до пълна яркост за един час. Това е за да симулира изгрева. Същото важи и при изключване на светодиодите.

Работата по предоставяне на точното време се извършва от часовника в реално време или RTC. Предимството на използването на RTC над millis () е, че точното време може да бъде получено директно. Също така, RTC модулът има своя собствена резервна батерия. Така че дори ако Arduino е изключен или е нулиран, времето не се губи. Това го прави идеален за нашето приложение.

Модулът, който ще използвам, е DS3231 IIC Часовник в реално време. Той използва I2C интерфейс за комуникация с Arduino. Аз си взех моята от тук.

Благодаря на Rinky-Dinky Electronics за свършената упорита работа. Изтеглете библиотеката за DS3231 тук

Стъпка 2: Светодиоди и драйвери

За засадения аквариум правилото е 2 вата на галон. Моят е 20-галонен резервоар и ще използвам два 10-ватови светодиода. Знам, че това е половината от препоръчителните ватове, но моят резервоар седи точно до прозореца ми и през него преминава много светлина. Ще тествам настройката за няколко седмици, ще следя растежа на растенията и ще добавя още светодиоди, ако е необходимо.

Използвам светодиоди, които купих от Ebay с цветна температура 6500K, което е чудесно за растежа на растенията. Според списъка, напрежението напред трябва да бъде 9-11V и максимално напред около 900mA. Съответно поръчах LED драйверите.

Защо да използвате драйвери?

Не живеем в перфектен свят. Следователно изходът винаги ще бъде по -малък от входа. И така, къде е загубената сила? Превръща се в топлина. Същото е и при светодиодите. Полупроводникът има отрицателен температурен коефициент (NTC), което означава, че с повишаване на температурата съпротивлението му намалява. LED също е полупроводник. Тъй като температурата му продължава да нараства, съпротивлението му започва да намалява, поради което токът, протичащ през него, се увеличава. Това увеличава отоплението още повече. Това продължава, докато светодиодът се повреди. Следователно трябва да ограничим тока, така че да не се увеличава над зададената граница. Тази работа се извършва от LED драйверите

При тестването установих, че при 11V светодиодът черпи само около 350mA. Това е странно!

Настройка на LED драйвера

Драйверът е основно устройство, което осигурява постоянно изходно напрежение с възможност за ограничаване на тока. На пазара има различни LED драйвери, които извеждат постоянен ток. Ако сте закупили същия като мен, той ще съдържа 3 саксии за корекции. Ние сме загрижени само за две от тях. Първият е за регулиране на напрежението, а последният се използва за задаване на границата на тока. Следвайте стъпките, за да го настроите:

1. Свържете 12V DC захранване към щифтовете маркирани IN+ и IN-. Моля, проверете полярността.
2. Свържете мултицет към щифтовете маркирани OUT+ и OUT- и настройте мултицета да отчита напрежението.
3. Завъртете тенджерата за регулиране на напрежението, докато мултиметърът прочете номиналното напрежение на светодиода. В моя случай е 9-11V. Избрах 10.7V. (Малко по -малко няма да навреди).
4. Сега поставете мултицета в текущ режим на четене. Токът ще започне да тече през него. Завъртете тенджерата за регулиране на тока, докато номиналният ток на светодиода започне да тече.
5. Това е! Вече можете да свържете вашия LED към него.

Стъпка 3: Изработка на LED панела

Както споменах по -рано, реших да използвам два 10 -ватови светодиода и четири RGB светодиодни ленти, които имах около. Ще използвам лентата за червени и сини цветове. Използвах алуминиева рамка (която най -често се използва за направата на рамки за прозорци и врати) почти по дължината на моя аквариум. Отидох с алуминиева рамка, тъй като тя служи като радиатор за светодиодите. Радиаторите са важни за такива светодиоди с висока мощност, тъй като разсейват много топлина. Продължителността на живота на светодиода ще се намали при липса на такъв. Тъй като е куха между тях, цялото окабеляване може да остане скрито и безопасно вътре в него.

Разширих всички LED връзки към 6 -те терминални конектора, както е показано на снимката. Това става лесно за свързване на панела към контролера, който ще направим по -нататък.

Стъпка 4: Създаване на контролера

Основната цел е да включите и изключите светодиодите според времето, зададено от потребителя. Мозъкът на контролера е Arduino Nano. Защо просто да контролирате осветлението? Тъй като имах няколко релета, ще ги използвам за включване или изключване на някои от уредите като филтър, въздушна помпа, нагревател и т.н., ако е необходимо. Добавих 12V DC компютърен вентилатор, за да осигуря вентилация.

Предвиден е превключвател за избор между ръчен и автоматичен режим. В случай, че имаме нужда от достъп до аквариума, след като светодиодите са изключени през нощта, превключвателят може да бъде завъртен в положение Ръчно и след това яркостта на светодиодите може да се контролира с помощта на саксия.

Използвах ULN2803 Darlington Transistor Array IC за управление на релетата и вентилатора. Тази интегрална схема е широко известна като релеен драйвер.

Схемата за изграждането е приложена тук. Персонализираната печатна платка ще я накара да изглежда спретнато и професионално.

Избрах да използвам разпределителната кутия като кутия за контролера, тъй като тя има предварително пробити отвори за монтаж и капак. Залепих гайка във всеки слот с помощта на епоксидно лепило. Направих същото от противоположната страна. Това гарантира, че печатната платка е здраво закрепена от винтовете. Направих малки отвори в долната част на кутията, както е показано на снимката за захранващия кабел и проводниците към LED панела.

Стъпка 5: Време е за някакъв код

След като направите контролната платка, е време да я накарате да работи! Изтеглете скицата, приложена тук, и я отворете в Arduino IDE. Не забравяйте да изтеглите и инсталирате библиотеката за DS3231, прикачена тук.

Настройване на RTC

1. Поставете монетна батерия тип 2032.
2. Отворете DS3231_Serial_Easy от примерите, както е показано.
3. Декомментирайте трите реда и въведете часа и датата, както е показано на снимката.
4. Качете скицата в Arduino и отворете серийния монитор. Задайте скорост на предаване на 115200. Трябва да можете да виждате времето, което се обновява на всеки 1 секунда.
5. Сега изключете Arduino и го включете отново след няколко секунди. Погледнете серийния монитор. Трябва да показва в реално време.

Свършен! RTC е създаден. Тази стъпка трябва да се направи само веднъж, за да зададете датата и часа.

Преди да качите

• Задайте началния час за светодиодите.
• Задайте времето за спиране на светодиодите.
• Задайте началния час на вентилатора.
• Задайте времето за спиране на вентилатора.

Забележка: Часът е в 24-часов формат. Съответно задайте часа

Както бе споменато по -рано, светодиодите няма да се включат до пълна яркост. Например, ако зададете начален час на светодиодите като 10:00 ч., Тогава светодиодите бавно ще се включат и ще достигнат пълната си яркост до 11:00 ч. И ще останат постоянни до достигане на времето за спиране. Това е, за да симулира изгрева и залеза. Червените и сините светодиоди са постоянни. Те остават напълно ВКЛЮЧЕНИ през цялото време.

Това е всичко, което трябва да зададете. Качете кода в Arduino. Вече няма нужда да помните да включвате и изключвате осветлението на аквариума!

Не мога да получа някои снимки от действителния резервоар за риба, в който ще бъде монтиран, тъй като все още не съм го настроил. Ще актуализирам инструкциите веднага щом настроя всичко!

Надявам се изграждането да ви е харесало. Направете го сами и се забавлявайте! Винаги има място за подобрения и много за научаване. Измислете свои собствени идеи.

Ще започна отново със засадени аквариуми след много години. Не съм експерт в тази област. Чувствайте се свободни да коментирате всякакви предложения относно изграждането. Благодаря ви, че останахте до края.