עיצוב אקווריום עם שליטה אוטומטית בפרמטרים בסיסיים: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

מבוא כיום, טיפול באקווריום ימי זמין לכל אקווריסט. הבעיה ברכישת אקווריום אינה קשה. אך לצורך תמיכת חיים מלאה של התושבים, הגנה מפני כשלים טכניים, תחזוקה וטיפול קלים ומהירים, יש צורך ליצור אקווריום המבוסס על עקרונות תמיכה חיים אוטונומיים. טכנולוגיות פטנט מודרניות מאפשרות להשאיר תושבי ים ואוקיינוסים מתחת למים בתנאים מלאכותיים - קרוב ככל האפשר לבית הגידול הטבעי שלהם. מערכת האוטומציה שולטת בכל תהליכי התמיכה והציוד, מספקת יעילות חסרת תקדים וקלות ניהול ותחזוקה של מתחמי אקווריומים ואקווריומים גדולים, אמינות גבוהה ותפעול ללא בעיות, מים באיכות גבוהה וכתוצאה מכך חיים ארוכים ובריאים של בעלי חיים ימיים. ישנן פונקציות כלליות שונות לבקרה ואוטומציה, כגון: החלפת אור אוטומטית, הדמיית תנאי אור יום, שמירה על הטמפרטורה שנקבעה, שמירה טובה יותר על בית הגידול הטבעי והעשרת המים בחמצן. מחשבים ואביזרים לאקווריום חיוניים לתמיכה טובה יותר בחיים הרגילים של חיי הים. לדוגמה, בהיעדר משאבת חירום ובמקרה של תקלה במשאבה הראשית, לאחר מספר שעות, חיות ים יתחילו למות, לכן הודות לאוטומציה נוכל לדעת על זיהוי כל שגיאה או תקלות. כדי להגדיר את הפרמטרים המתוארים באופן ידני, עליך לבצע הרבה מניפולציות, לבצע בדיקות ולהתאים את הציוד. ביצוע ניתוח מים ביד הוא כבר המאה שעברה, כיום האקווריום הימי, שבמים הצלולים שלו חיים בעלי חיים, המובחנים בצבעיהם הבהירים ובהתנהגותם האנרגטית, אינו דורש טיפול מיוחד

שלב 1: הכנת מכסה לאקווריום

המכסה יוצר מכסה לגודל האקווריום, נוצר מזכוכית אורגנית, מכיוון שיש לו תכונות מתאימות למים ואלקטרוניקה.

ראשית, אנו מודדים את האקווריום שלנו, ובהתאם למידות אלה אנו ממציאים מכסה, תחילה אנו חותכים את דפנות המכסה, לאחר מכן מדביקים אותם בדבק סופר ומפזרים אותם על סודה ליציבות טובה יותר. מיד לאוורור עתידי ומזין אוטומטי, חתכנו חור מלבני בגודל 50 מ"מ על 50 מ"מ.

שלב 2: ניתוח רכיבים

למילוי בחרנו את המיקרו -בקר הארדואינו מגה הפשוט והזול ביותר, הוא ישמש את המוח של כל התהליך, ואז ישמש כונן סרוו למזין האוטומטי, שבתורו יתוקן לגליל עם חור, לתאורה ניקח את רצועת הלד לתכנת ונתכנת אותה לזריחה ולשקיעה, כאשר עם עלות השחר, הבהירות תעלה, ובשקיעה היא תפחת בהדרגה. כדי לחמם את המים, קח דוד דוד רגיל לאקווריום וחבר אותו לממסר שיקבל מידע על הפעלה וכיבוי של אותו, כדי לקרוא את הטמפרטורה, התקן חיישן טמפרטורה. כדי לקרר את המים, קח מאוורר והתקן אותו במכסה האקווריום, אם הטמפרטורה עולה על הטמפרטורה שנקבעה, המאוורר יופעל דרך ממסר. לקריאת מידע קלה והקמת האקווריום, אנו מחברים אליו את צג ה- LCD והכפתורים כדי לקבוע את ערכי האקווריום. כמו כן יותקן מדחס שיפעל כל הזמן ויכבה במשך 5 דקות כאשר המזין מופעל, כך שהמזון לא יתפשט על האקווריום.

הזמנתי את כל החלקים ב- Aliexpress, הנה רשימה וקישורים לרכיבים:

הזן ב- ws2812 -

שעון בזמן אמת Ds3231-

LCD1602 LCD -

מודול ממסר 4 ערוצים -

חיישן טמפרטורה DS18b20 -

מודול ב- IRF520 0-24v -

לחצנים -

לוח פלטפורמה מגה 2560 -

סרוו -

שלב 3: התקנת ציוד פרויקטים

אנו מסדרים את הרכיבים כנוחים לנו ומחברים אותם לפי התוכנית, ראו את התמונות.

אנו מתקינים את מיקרו -הבקר ArduinoMega 2560 לתוך המארז שהורכב בעבר. ניתן להפעיל את ה- Arduino Mega מ- USB או ממקור מתח חיצוני - סוג המקור נבחר באופן אוטומטי.

מקור החשמל החיצוני (לא USB) יכול להיות מתאם AC / DC או סוללה / סוללה נטענת. יש להכניס את תקע המתאם (קוטר - 2.1 מ מ, מגע מרכזי - חיובי) למחבר החשמל המתאים בלוח. במקרה של סוללה / כוח סוללה, חוטיו חייבים להיות מחוברים לסיכות Gnd ו- Vin של מחבר POWER. המתח של ספק הכוח החיצוני יכול להיות בטווח שבין 6 ל -20 V. עם זאת, ירידה במתח האספקה מתחת ל- 7V מובילה לירידה במתח בסיכה 5V, מה שעלול לגרום לפעולה לא יציבה של המכשיר. שימוש במתח של יותר מ- 12V עלול לגרום להתחממות יתר של ווסת המתח ולנזק ללוח. עם זאת, מומלץ להשתמש באספקת חשמל עם מתח בטווח של 7 עד 12 וולט. אנו מחברים חשמל למיקרו -בקר באמצעות אספקת חשמל של 5V באמצעות סיכות ה- GND ו- 5V. לאחר מכן, אנו מתקינים את הממסר לאוורור, דוד מים ומדחס (איור 3.1), יש להם רק 3 אנשי קשר, הם מחוברים ל- Arduino כדלקמן: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. קלט ממסר הופך, כל כך גבוה ב- In מכבה את הסליל, ונמוך נדלק.

לאחר מכן, אנו מתקינים את צג ה- LCD ואת מודול השעון בזמן אמת, החיבור שלהם מוצג בתרשים.

יש לחבר את סיכות ה- SCL למחבר 5 פינים האנלוגי; סיכות SDA מתחברות לשקעים 6 פינים אנלוגיים. המעקה העליון של המכלול המתקבל יפעל כאוטובוס I2C, והמסילה התחתונה תהיה מסילת הכוח. מודול ה- LCD וה- RTC מתחברים למגעים של 5 וולט. לאחר השלמת השלב האחרון, המבנה הטכני יהיה מוכן.

לחיבור הסרוו, טרנזיסטור IRF520 נלקח לפולסי סרוו שקטים יותר, הסרוו חובר באמצעות טרנזיסטור, והטרנזיסטור עצמו היה מחובר ישירות לארדואינו

לתאורה נלקחה פס LED WS2812. אנו מחברים את סיכות + 5V ו- GND לפלוס ומינוס של ספק הכוח, בהתאמה, אנו מחברים את דין לכל סיכה דיגיטלית של הארדואינו, כברירת מחדל היא תהיה הסיכה הדיגיטלית השישית, אך ניתן להשתמש בכל אחר (איור 3.6). כמו כן, רצוי לחבר את הקרקע של הארדואינו לקרקע של ספק הכוח. אין זה רצוי להשתמש בארדואינו כמקור כוח, שכן פלט + 5V יכול לספק זרם של 800mA בלבד. זה מספיק עבור לא יותר מ 13 פיקסלים של רצועת LED. בצד השני של הקלטת יש יציאת Do, היא מתחברת לקלטת הבאה, ומאפשרת להדביק את הקלטות כמו אחת. גם מחבר החשמל בקצה משוכפל.

כדי לחבר כפתור טאקט פתוח בדרך כלל ל- Arduino, אתה יכול לעשות את הדרך הפשוטה ביותר: חבר מוליך אחד חינם של הכפתור לחשמל או להארקה, השני לסיכה דיגיטלית.

שלב 4: פיתוח תוכנית בקרה לשליטה בפרמטרים העיקריים

הורד את המערכון של התוכנית

Arduino באמצעות השפות הגרפיות FBD ו- LAD, שהן הסטנדרט בתחום תכנות הבקר התעשייתי.

תיאור שפת ה- FBD

FBD (Function Block Diagram) היא שפת תכנות גרפית בתקן IEC 61131-3. התוכנית בנויה מרשימת מעגלים המבוצעים ברצף מלמעלה למטה. בעת התכנות משתמשים בקבוצות של בלוקים של ספרייה. בלוק (אלמנט) הוא בלוק משנה, פונקציה או פונקציה (AND, OR, NOT, טריגרים, טיימרים, מונים, בלוקים לעיבוד אותות אנלוגיים, פעולות מתמטיות וכו '). כל שרשרת בודדת היא ביטוי המורכב באופן גרפי מרכיבים בודדים. הבלוק הבא מחובר לפלט הבלוק ויוצר שרשרת. בתוך השרשרת, בלוקים מבוצעים אך ורק בסדר החיבור שלהם. התוצאה של חישוב המעגל נכתבת למשתנה פנימי או מוזנת ליציאת הבקר.

תיאור שפת LAD

דיאגרמת סולם (LD, LAD, RKS) היא שפת היגיון ממסר (סולם). התחביר של השפה נוח להחלפת מעגלי לוגיקה המבוססים על טכנולוגיית ממסר. השפה מיועדת למהנדסי אוטומציה העובדים במפעלי תעשייה. מספק ממשק אינטואיטיבי להגיון הבקר, המאפשר לא רק את משימות התכנות וההזמנה עצמה, אלא גם פתרון בעיות מהיר בציוד המחובר לבקר. לתוכנית ההיגיון ממסר יש ממשק גרפי שהוא אינטואיטיבי ואינטואיטיבי עבור מהנדסי חשמל, המייצג פעולות לוגיות כמו מעגל חשמלי עם מגעים פתוחים וסגורים. הזרימה או היעדר הזרם במעגל זה תואם את התוצאה של פעולה לוגית (נכון - אם זרם זורם; שקר - אם אין זרם זורם). המרכיבים העיקריים של השפה הם אנשי קשר, אותם ניתן להשוות באופן פיגורטיבי לזוג אנשי קשר ממסר או כפתור. זוג אנשי קשר מזוהה עם משתנה בוליאני, ומצבו של זוג זה מזוהה עם ערך המשתנה. ההבחנה נעשית בין אלמנטים של מגע רגיל ופתוח בדרך כלל, אותם ניתן להשוות לכפתורים סגורים בדרך כלל ופתוחים בדרך כלל במעגלים חשמליים.

פרויקט ב- FLProg הוא מערכת לוחות, שעל כל אחד מהם מורכב מודול שלם של המעגל הכללי. לנוחות, לכל לוח יש שם והערות. כמו כן, ניתן לכווץ כל לוח (כדי לחסוך מקום על אזור העבודה עם סיום העבודה עליו), ולהרחיב אותו. נורית LED אדומה בשם הלוח מציינת כי ישנן שגיאות בלוח הסכימטי של הלוח.

המעגל של כל לוח מורכב מבלוקים פונקציונאליים בהתאם להיגיון הבקר. רוב בלוקי הפונקציות ניתנים להגדרה, בעזרתם ניתן להתאים את פעולתם בהתאם לדרישות במקרה הספציפי הזה.

כמו כן, לכל בלוק פונקציונלי קיים תיאור מפורט, הזמין בכל עת ועוזר להבין את פעולתו והגדרותיו.

בעת עבודה עם התוכנית, המשתמש אינו זקוק לקוד כתיבה, לשלוט בשימוש בכניסות ופלטים, לבדוק את ייחודיות השמות ועקביות של סוגי נתונים. התוכנית עוקבת אחר כל זה. היא גם בודקת את נכונות הפרויקט כולו ומצביעה על קיומן של טעויות.

כמה כלי עזר נוצרו לעבודה עם מכשירים חיצוניים. זהו כלי לאתחול והגדרת שעון בזמן אמת, כלים לקריאת כתובות מכשיר באוטובוסים של OneWire ו- I2C, וכן כלי לקריאה ושמירה של קודי כפתורים בשלט רחוק IR. ניתן לשמור את כל הנתונים מסוימים כקובץ ולהשתמש בהם מאוחר יותר בתוכנית.

כדי ליישם את הפרויקט, תוכנת ההפעלה הבאה של סרוו נוצרה עבור המזין והבקר.

הבלוק הראשון "MenuValue" מפנה מידע לחסימת תפריטים להצגת מידע על צג LCD אודות מצב כונן הסרוו.

בעתיד, הפעולה הלוגית "AND" מאפשרת לך ללכת רחוק יותר או עם יחידת ההשוואה "I1 == I2", כלומר, מספר 8 שנקבע מראש יהיה זהה למודול השעון בזמן אמת, ואז סרוו מופעל באמצעות ההדק, אותה הדרך בוצעה להפעלת הסרוו בשעה 20:00.

לנוחות ההפעלה העצמית של הסרוו באמצעות כפתור, נלקחה הפונקציה של לוגית ההדק והכפתור מספר 4 נועד עבורו, או פלט מידע על רוגע הסרוו לחסום התפריט להצגת מידע על תצוגת אל סי די.

אם מופיע אות לפעול הסרוו, הוא עובר לבלוק שנקרא "מתג" ובזווית נתונה מבצע סיבוב של הכונן ועובר לשלב ההתחלתי דרך הבלוק "איפוס".

רישום של הפעלת סרוו.

המדחס תמיד מופעל ומחובר לממסר, כאשר אות מגיע דרך בלוק "סרוו דולק", אז הוא עובר לבלוק הטיימר "TOF" ומכבה את הממסר למשך 15 דקות ומשדר מידע על מצב הממסר. בתפריט.

רישום של התרמוסטט.

חבר את חיישן הטמפרטורה דרך הספרייה