Dizajn akvarija s automatiziranom kontrolom osnovnih parametara: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Uvod Danas je briga o morskim akvarijima dostupna svakom akvaristi. Problem nabave akvarija nije težak. No za potpunu životnu podršku stanovnika, zaštitu od tehničkih kvarova, jednostavno i brzo održavanje i njegu, potrebno je stvoriti akvarij temeljen na principima autonomnog održavanja života. Moderne patentirane tehnologije omogućuju držanje podvodnih stanovnika mora i okeana u umjetnim uvjetima - što je moguće bliže njihovom prirodnom staništu. Sustav za automatizaciju kontrolira sve procese i opremu za održavanje života, pruža neviđenu efikasnost i lakoću upravljanja i održavanja velikih akvarijskih kompleksa i akvarija, visoku pouzdanost i rad bez problema, visoku kvalitetu vode i, kao rezultat, dug i zdrav život morske životinje. Postoje različite opće funkcije za kontrolu i automatizaciju, kao što su: automatsko prebacivanje svjetla, simuliranje dnevnog svjetla, održavanje zadane temperature, bolje održavanje prirodnog staništa i obogaćivanje vode kisikom. Računari i pribor za akvarij neophodni su za bolju podršku normalnom životu morskog života. Na primjer, u nedostatku pumpe za slučaj nužde i u slučaju kvara glavne pumpe, nakon nekoliko sati, morske životinje će početi ginuti, pa zahvaljujući automatizaciji možemo znati o identifikaciji bilo kakvih grešaka ili kvarovi. Da biste ručno konfigurirali opisane parametre, morate izvršiti mnogo manipulacija, izvršiti ispitivanja i prilagoditi opremu. Ručno provođenje analize vode već je prošlo stoljeće, danas Morski akvarij u čijoj bistroj vodi žive morske životinje, koje se odlikuju jarkim bojama i energičnim ponašanjem, ne zahtijevaju posebnu njegu

Korak 1: Napravite poklopac za akvarij

Izrađujući poklopac za veličinu akvarija, poklopac je napravljen od organskog stakla, jer ima pogodna svojstva za vodu i elektroniku.

Prvo izmjerimo naš akvarij i prema tim dimenzijama izmišljamo poklopac, prvo izrežemo zidove poklopca, zatim ih zalijepimo super ljepilom i posipamo soda po vrhu radi bolje stabilnosti. Odmah za buduću ventilaciju i automatsko uvlačenje izrezali smo pravokutnu rupu veličine 50 x 50 mm.

Korak 2: Raščlanjivanje komponenti

Za punjenje smo odabrali najjednostavniji i najjeftiniji mikrokontroler Arduino Mega, poslužit će kao mozak cijelog procesa, zatim će se za automatsko uvlačenje koristiti servo pogon, koji će zauzvrat biti pričvršćen na cilindar s rupom, za osvjetljenje ćemo uzeti LED traku za programiranje i programirati je za izlazak i zalazak sunca, kada će u zoru svjetlina porasti, a pri zalasku će se postupno smanjivati. Za zagrijavanje vode, uzmite obični bojler za akvarij i spojite ga na relej koji će primati informacije o uključivanju i isključivanju, za očitavanje temperature, instalirajte temperaturni senzor. Da biste ohladili vodu, uzmite ventilator i instalirajte ga u poklopac akvarija, ako temperatura pređe zadanu temperaturu, ventilator će se uključiti putem releja. Radi lakšeg čitanja informacija i postavljanja akvarija, na njega povezujemo LCD zaslon i gumbe za postavljanje vrijednosti akvarija. Također će biti instaliran kompresor, koji će neprestano raditi i isključit će se 5 minuta pri pokretanju hranilice, tako da se hrana ne širi po akvariju.

Naručio sam sve dijelove na Aliexpressu, evo popisa i linkova do komponenti:

Hranite se na ws2812 -

Sat za realno vrijeme Ds3231-

LCD1602 LCD -

4 -kanalni relejni modul -

Senzor temperature DS18b20 -

Modul na IRF520 0-24v -

Dugmad -

Mega2560 ploča platforme -

Servo -

Korak 3: Instalacija projektne opreme

Komponente raspoređujemo kako nam odgovara i povezujemo ih prema shemi, pogledajte slike.

Mikrokontroler ArduinoMega 2560 ugrađujemo u prethodno sastavljeno kućište. Arduino Mega može se napajati s USB -a ili iz vanjskog izvora napajanja - vrsta izvora se bira automatski.

Vanjski izvor napajanja (ne USB) može biti AC / DC adapter ili punjiva baterija / baterija. Utikač adaptera (prečnik - 2,1 mm, centralni kontakt - pozitivan) mora biti umetnut u odgovarajući konektor za napajanje na ploči. U slučaju napunjenosti baterije / baterije, njegove žice moraju biti spojene na Gnd i Vin pinove priključka POWER. Napon vanjskog napajanja može biti u rasponu od 6 do 20 V. Međutim, smanjenje napona napajanja ispod 7V dovodi do smanjenja napona na 5V pinu, što može uzrokovati nestabilan rad uređaja. Korištenje napona višeg od 12 V može dovesti do pregrijavanja regulatora napona i oštećenja ploče. Imajući to na umu, preporučuje se korištenje izvora napajanja s naponom u rasponu od 7 do 12V. Na mikrokontroler priključujemo napajanje pomoću 5V napajanja putem GND i 5V pinova. Zatim instaliramo relej za ventilaciju, grijač vode i kompresor (slika 3.1), oni imaju samo 3 kontakta, spojeni su na Arduino na sljedeći način: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. Ulaz releja je obrnut, tako visok nivo uključen isključuje zavojnicu, a nizak uključuje.

Zatim montiramo LCD ekran i modul sata u realnom vremenu, njihova veza je prikazana na dijagramu.

SCL pinovi moraju biti povezani na analogni 5-pinski konektor; SDA pinovi se spajaju na analogne 6-polne utičnice. Gornja šina rezultirajućeg sklopa djelovat će kao I2C sabirnica, a donja šina će biti pogonska. LCD i RTC modul spajaju se na 5-voltne kontakte. Nakon završetka posljednjeg koraka, tehnička struktura bit će spremna.

Za povezivanje servoa, za tiše servo impulse uzet je IRF520 tranzistor, servo je spojen preko tranzistora, a sam tranzistor spojen je direktno na Arduino

Za osvjetljenje je uzeta LED traka WS2812. Priključujemo pinove + 5V i GND na plus i minus napajanja, Din povezujemo sa bilo kojim digitalnim pinom Arduina, prema zadanim postavkama to će biti 6. digitalni pin, ali može se koristiti bilo koji drugi (Slika 3.6.). Također, preporučljivo je spojiti uzemljenje Arduina na uzemljenje napajanja. Nepoželjno je koristiti Arduino kao izvor napajanja, jer izlaz + 5V može dati samo 800mA struje. Ovo je dovoljno za najviše 13 piksela LED trake. S druge strane trake nalazi se utičnica Do, ona se povezuje sa sljedećom trakom, dopuštajući da se trake kaskadiraju kao jedna. Konektor za napajanje na kraju je također dupliciran.

Da biste na Arduino povezali normalno otvoreno taktičko dugme, možete učiniti najjednostavniji način: spojite jedan slobodni vodič gumba na napajanje ili uzemljenje, drugi na digitalni pin

Korak 4: Razvoj kontrolnog programa za kontrolu glavnih parametara

Preuzmite skicu programa

Arduino koristi grafičke jezike FBD i LAD, koji su standard u području programiranja industrijskog kontrolera.

Opis jezika FBD -a

FBD (Function Block Diagram) je grafički programski jezik prema standardu IEC 61131-3. Program se formira iz liste kola izvedenih uzastopno od vrha do dna. Prilikom programiranja koriste se skupovi bibliotečkih blokova. Blok (element) je potprogram, funkcija ili funkcionalni blok (I, ILI, NE, okidači, mjerači vremena, brojači, blokovi za obradu analognog signala, matematičke operacije itd.). Svaki pojedinačni lanac je izraz sastavljen grafički od pojedinačnih elemenata. Sljedeći blok je spojen na izlaz bloka, tvoreći lanac. Unutar lanca, blokovi se izvode strogo po redoslijedu njihovog povezivanja. Rezultat proračuna kruga upisuje se u internu varijablu ili se dovodi na izlaz regulatora.

Opis jezika LAD

Ljestveni dijagram (LD, LAD, RKS) je relejni (ljestve) logički jezik. Sintaksa jezika je pogodna za zamjenu logičkih kola napravljenih na relejnoj tehnologiji. Jezik je namijenjen inženjerima automatizacije koji rade u industrijskim pogonima. Pruža intuitivno sučelje za logiku kontrolera, koje olakšava ne samo zadatke programiranja i puštanja u rad, već i brzo rješavanje problema u opremi priključenoj na kontroler. Program relejne logike ima grafičko sučelje koje je intuitivno i intuitivno za inženjere elektrotehnike, koje predstavlja logičke operacije poput električnog kruga s otvorenim i zatvorenim kontaktima. Protok ili odsustvo struje u ovom krugu odgovara rezultatu logičke operacije (tačno - ako struja teče; netačno - ako ne protiče struja). Glavni elementi jezika su kontakti, koji se figurativno mogu uporediti sa parom relejnih kontakata ili dugmetom. Par kontakata je identificiran logičkom varijablom, a stanje ovog para identificirano je vrijednošću varijable. Pravi se razlika između normalno zatvorenih i normalno otvorenih kontaktnih elemenata, koji se mogu usporediti s normalno zatvorenim i normalno otvorenim gumbima u električnim krugovima.

Projekt u FLProg -u je skup ploča na svakoj od kojih je sastavljen kompletan modul općeg kruga. Radi praktičnosti, svaka ploča ima naziv i komentare. Također, svaka ploča može se srušiti (kako bi se uštedio prostor na radnom području po završetku rada na njoj) i proširiti. Crvena LED lampica u nazivu ploče označava da postoje greške u shemi ploče.

Krug svake ploče sastavljen je od funkcionalnih blokova u skladu s logikom kontrolera. Većina funkcionalnih blokova se može konfigurirati, uz pomoć kojih se njihov rad može prilagoditi u skladu sa zahtjevima u ovom konkretnom slučaju.

Također za svaki funkcionalni blok postoji detaljan opis, koji je dostupan u svakom trenutku i pomaže razumjeti njegov rad i postavke.

Prilikom rada s programom, korisniku nije potreban kod za pisanje, kontrola upotrebe ulaza i izlaza, provjera jedinstvenosti imena i konzistentnost tipova podataka. Program prati sve ovo. Ona također provjerava ispravnost cijelog projekta i ukazuje na prisutnost grešaka.

Nekoliko pomoćnih alata je stvoreno za rad s vanjskim uređajima. Ovo je alat za inicijalizaciju i postavljanje sata u stvarnom vremenu, alate za čitanje adresa uređaja na OneWire i I2C sabirnicama, kao i alat za čitanje i spremanje kodova gumba na IC daljinskom upravljaču. Svi određeni podaci mogu se spremiti kao datoteka i kasnije koristiti u programu.

Kako bi se implementirao projekt, za napajač i kontroler kreiran je sljedeći program za aktiviranje servo pogona.

Prvi blok “MenuValue” preusmjerava informacije u blok menija za prikaz informacija na LCD ekranu o statusu servo pogona.

U budućnosti, logička operacija "AND" omogućuje vam da idete dalje ili s jedinicom za usporedbu "I1 == I2", odnosno, unaprijed postavljeni broj 8 bit će isti kao na modulu sata u stvarnom vremenu, zatim servo se uključuje preko okidača, na isti način je učinjeno da se servo uključi u 20:00.

Radi praktičnosti samostalnog uključivanja servo preko dugmeta, preuzeta je logička funkcija okidača i tipka broj 4 je za to namijenjena, odnosno izlaz informacija o smirenosti servo u blok izbornika za prikaz informacija o LCD displej.

Ako se pojavi signal da servo radi, on odlazi u blok koji se zove "Switch" i pod određenim kutom vrši rotaciju pogona i odlazi u početnu fazu kroz blok "Reset".

Popis servo aktiviranja.

Kompresor je uvijek uključen i spojen na relej, kada signal dođe kroz blok "Servo On", tada odlazi u blok mjerača vremena "TOF" i isključuje relej na 15 minuta i prenosi informacije o stanju releja u meniju.

Lista termostata.

Povežite senzor temperature kroz biblioteku