Устройство управления аквариумом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби

 Комментарии к статье

Содержание аквариумных рыб - довольно трудоемкое занятие. Необходимо вовремя включать свет, на ночь отключать компрессор, своевременно подавать корм, на время кормления отключать фильтр и т. д. Для упрощения этой задачи и было разработано предлагаемое устройство. Оно, в отличие от других подобных, рассчитано на управление не лампами накаливания, а светодиодами, подсвечивающими аквариум.

Я оборудовал аквариум светодиодным освещением, которое оказывает благоприятное воздействие не только на здоровье и окраску рыб, но и на развитие аквариумных растений. Оно было сделано многоцветным, причем его можно не только включать или выключать, но и перебирать до пятидесяти состояний разной длительности, различающихся яркостью и цветом подсветки. Предусмотрено и управление работой других устройств аквариума по заданной пользователем программе. На индикаторе отображаются текущее время, состояние компрессора и фильтра, средняя температура воды и состояние нагревателя, а также текущая мощность подогрева в процентах номинальной.

Автомат измеряет температуру воды цифровым датчиком DS18B20, причем есть возможность подключить два датчика и стабилизировать температуру по среднему арифметическому значению их показаний. Имеются три программных таймера включения и выключения компрессора и еще три таких таймера на включение и выключение фильтра. Электрической кормушке можно задать число кормлений в день, число порций корма на одно кормление, задать продолжительность пауз между порциями.

Автомат состоит из двух основных блоков - платы управления и платы питания и коммутации, схемы которых изображены соответственно на рис. 1 и рис. 2. Разъем XP5 первой платы соединяют с разъемом XP6 второй плоским кабелем. В собранном устройстве сигналы, сформированные микроконтроллером DD2 на выходах PC4 и PC5, поступают на затворы полевых транзисторов VT3 и VT4, управляющих реле K1, K2. Контакты реле выведены на колодки XT6, XT7, и через них подается питание на двигатели фильтра и компрессора. Параллельно обмоткам реле установлены подавляющие выбросы напряжения самоиндукции диоды VD1, VD4.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Рис. 2 (нажмите для увеличения)

Через разъем XP2, согласно схеме, изображенной на рис. 3, подключены к микроконтроллеру кнопки управления SB2-SB5 и ЖКИ HG1 (две строки по 16 символов). Вместо указанного на схеме ЖКИ WH1602C подойдет MT-16S2D или другой подобный индикатор. Полевой транзистор VT1 по сигналам микроконтроллера управляет яркостью подсветки ЖКИ, а резистор R1 ограничивает максимальный ток подсветки. На резисторах R2-R4 собран делитель напряжения управления контрастностью индикатора.

Рис. 3

Питание микросхемы часов реального времени DS1307 (DD1) резервировано с помощью литиевого элемента G1, который обеспечивает ход часов при выключенном основном питании. С микроконтроллером эта микросхема связана по интерфейсу I²C. Для контроля состояния элемента G1 часть его напряжения через резистивный делитель R6R7 поступает на вывод 37 микроконтроллера - вход встроенного в него АЦП.

Микроконтроллер DD2 ATmega644 работает с кварцевым резонатором ZQ2 частотой 20 МГц. Резистор R8 и конденсатор C2 образуют цепь начальной установки микроконтроллера в исходное состояние. Для перевода его в это состояние в случае сбоя программы служит кнопка SB1. L1C6 - фильтр питания АЦП микроконтроллера. Разъем XP3 предназначен для соединения микроконтроллера с программатором. Конфигурацию микроконтроллера программируют в соответствии с таблицей.

С контактами 1 колодок XT1-XT3 соединяют затворы, а с контактами 2 - истоки не показанных на схеме полевых транзисторов(использовались транзисторы IRLR024N), управляющих светодиодами подсветки аквариума. Разъем XP4 предназначен для подключения по схеме, изображенной на рис. 4, электронной кормушки "Feeder AF2003", приобретенной в интернет-магазине. При выборе кормушки следует обратить внимание, чтобы она была без ЖК-индикатора. Разъем XP1 служит для подключения привода заслонки, имеющейся в крышке аквариума под кормушкой.

Рис. 4

Вся электронная часть из кормушки удалена, оставлены только электродвигатель (M1 на рис. 4) и конечный выключатель SF1. Отслеживая с помощью последнего вращение кормушки, микроконтроллер DD2 формирует сигналы управления полевым транзистором VT5, включающим и выключающим двигатель M1. Напряжение питания двигателя (3 В) стабилизировано интегральным стабилизатором DA2. Ток, потребляемый двигателем, довольно велик, поэтому для его питания необходим отдельный источник, подключаемый к колодке XT9. Я использовал блок питания светодиодного освещения. Разъем XP7 соединяют плоским кабелем с разъемом XP4 на плате управления. Конденсатор C17 подавляет создаваемые двигателем M1 помехи.

Напряжение сети 220 В подают на колодку XT4 (см. рис. 2). Пониженное до 6 В трансформатором T1 переменное напряжение выпрямляет диодный мост VD2. Сглаживающий конденсатор C8 отделен от моста диодом VD3, поэтому напряжение на резистивном делителе R24R25 - пульсирующее, от нуля до амплитудного значения. Часть этого напряжения поступает на базу транзистора VT2, в результате транзистор закрывается в моменты близости мгновенного значения сетевого напряжения к нулю. Импульсы частотой 100 Гц с коллектора транзистора VT2 поступают на вход PD2 микроконтроллера.

Из сглаженного конденсатором C8 выпрямленного напряжения с помощью стабилизатора DA1 получается стабилизированное напряжение 5 В для питания всех узлов устройства.

С выхода PC3 микроконтроллера сигнал поступает на оптосимистор U1, который, в свою очередь, управляет симистором VS1, регулирующим мощность нагревателя воды в аквариуме. Цепь R31C12 подавляет выбросы напряжения на симисторе. К колодке XT8 подключают обогреватель без встроенного термореле.

Согласно схеме, показанной на рис. 5, с колодкой XT5 соединяют один или два установленных в аквариуме датчика температуры BK1, BK2. В случае отказа одного из них регулирование температуры продолжается по показаниям оставшегося. При отсутствии или неисправности обоих нагреватель воды отключается, о чем на индикатор выводится сообщение.

Рис. 5

Чертеж печатной платы управления показан на рис. 6. Типы установленных на ней разъемов: XP1 - PLS-3, XP2 - IDC-16MS (BH-16), XP3 - IDC-06MS (BH-06), XP4- WF-04, XP5 - IDC-08MS (BH-08). На плате имеются 12 проволочных перемычек и семь перемычек для поверхностного монтажа. Для литиевого элемента CR2032 (G1) предусмотрен держатель BS-02D-1B.

Рис. 6

Печатная плата питания и коммутации изображена на рис. 7. Здесь разъем XP6 - IDC-08MS (BH-08). Трансформатор T1 - ТПК-2-6В с вторичным напряжением 6 В при токе 0,4 А. Интегральный стабилизатор 78M05CDT можно заменить любым другим на напряжение 5 В и ток нагрузки не менее 0,5 А. Оба реле - HK4100F-DC5V-SHG, вместо них подойдут и другие реле с обмоткой на 5 В и предельными напряжением и током коммутации, обеспечивающими надежное управление фильтром и компрессором. Конденсаторы C9, C12 - К73-17 или их импортные аналоги.

Рис. 7

Узел управления кормушкой (схема на рис. 4) собран на печатной плате, изображенной на рис. 8. Чертеж платы с кнопками SB2-SB5 не приводится ввиду его простоты.

Рис. 8

При включении устройства на ЖКИ выводится заставка, затем происходит автоматический переход в меню "Основное". После первого запуска необходимо нажать, находясь в этом меню, на кнопку SB3 "Выбор", удерживать ее до появления на индикаторе надписи "Сброс на завод. уставки", а затем нажать на кнопку SB2 "Меню". Будут установлены время 23:59:59 и дата 30:04:13, Вт (вторник), а все уставки обнулены - так задано в программе по умолчанию.

Экспериментально обнаружено, что если при разряженном элементе G1 или его отсутствии отключить внешнее питание устройства, то после его включения на индикаторе появятся бессмысленные знаки. В этом случае следует одновременно нажать на кнопки SB4 "+", SB5 "-" и удерживать их нажатыми более двух секунд. Микросхема DS1307 будет приведена в исходное состояние, а информация на индикаторе обновится.

Нажатием на кнопку SB2 переходят из меню "Основное" в меню "Настройка компрессора". Здесь нажимают на кнопку SB3 и переходят в подменю "1-й таймер". После этого нажатиями на кнопку SB2 выбирают для изменения "Вкл./выкл. таймера", "Часы включения таймера", "Минуты включения таймера", "Часы выключения таймера" или "Минуты выключения таймера". Выбранный параметр изменяют нажатиями на кнопки SB4 и SB5.

Далее нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "2-ой таймер". Все ействия в этом подменю аналогичны описанным выше. Следующим нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "3-ий таймер" и настраивают его аналогичным образом. Еще одним нажатием на кнопку SB3 сохраняют все измененные значения параметров в EEPROM микроконтроллера и возвращаются в меню "Настройка компрессора".

Очередным нажатием на кнопку SB3 переходят из этого меню в меню "Настройка насоса фильтра". Здесь также имеются три таймера, которые настраивают подобно таймерам компрессора, а после настройки третьего таймера все измененные параметры сохраняются в EEPROM.

Из меню "Настройка насоса фильтра" нажатием на кнопку SB2 переходят в меню "Настройка нагревателя". В нем нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Нагреватель" и нажатиями на кнопки SB4 и SB5 включают или выключают обогрев аквариума. Очередным нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Температура воды" и нажатиями на кнопку SB2 выбирают для изменения нижний порог температуры (ниже которого начнется нарастание мощности нагревателя) или ее верхний порог (выше ее мощность нагревателя станет снижаться). Далее нажатием на кнопку SB3 сохраняют измененные значения в EEPROM и возвращаются в меню "Настройка нагревателя".

Отсюда при нажатии на кнопку SB2 программа переходит в меню "Настройка освещения". В нем нажатием на кнопку SB3 открывают подменю "Время включения". Нажатиями на кнопку SB2 выбирают для изменения часы или минуты включения. Выбранный параметр изменяют нажатиями на кнопки SB4 и SB5. Затем нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Этап 1" и нажатиями на кнопку SB2 выбирают для изменения "Время работы", "Регулировку ШИМ светодиодов синего цвета", "Регулировку ШИМ светодиодов красного цвета" или "Регулировку ШИМ светодиодов белого цвета". Выбранный параметр изменяют нажатиями на кнопки SB4 и SB5. Время работы задают в минутах в интервале от 0 до 600. Следующее нажатие на кнопку SB3 переводит в подменю "Этап 2", где все действия идентичны предыдущим. Число подменю "Этап" может достигать пятидесяти и для каждого из них можно задать свои параметры. Например, плавное включение или отключение подсветки реализуют, задав последовательность коротких этапов с постепенно нарастающей или спадающей яркостью свечения светодиодов. Ненастроенные этапы остаются в нулевом состоянии и не влияют на характер подсветки.

В подменю "Этап 50" нажатие на кнопку SB3 вызывает на индикатор сообщение "Конец настройки освещения". Далее нажатием на ту же кнопку сохраняют все настройки в EEPROM микроконтроллера и возвращаются в меню "Настройка освещения".

Из этого меню нажатием на кнопку SB2 переходят в меню "Настройка часов", откуда нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Настройка даты". Нажатием на кнопку SB2 выбирают для изменения число, месяц или год. Параметры изменяют нажатиями на кнопки SB4 и SB5.

Далее нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Настройка дня". Выбрав здесь кнопками SB4 и SB5 день недели, от понедельника (Пн) до воскресенья (Вс), нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Настройка времени". В нем нажатием на кнопку SB2 выбирают для изменения часы, минуты и секунды, а нажатиями на кнопки SB4 и SB5 устанавливают нужные значения. Нажатием на кнопку SB3 введенное время запоминают и возвращаются в меню "Настройка часов".

Следующим нажатием на кнопку SB2 переходят в меню "Коррекция часов сутки", и с помощью кнопок SB4 и SB5 изменяют число секунд поправки (от +9 до -9), которая автоматически вносится в показания часов раз в сутки. Очередным нажатием на кнопку SB2 сохраняют установленные значения в EEPROM и переходят в меню "Коррекция часов неделя". Здесь кнопками SB4 и SB5 задают число секунд поправки (от +6 до -6), вносимой в показания часов раз в неделю.

Еще одним нажатием на кнопку SB2 сохраняют значения поправок в EEPROM и переходят в меню "Яркость подсвет. ЖКИ". Этот параметр можно изменять кнопками SB4 и SB5 в пределах 0-100 %. Нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Время подсвет." и кнопками SB4, SB5 устанавливают продолжительность работы подсветки ЖКИ (в секундах) после последнего нажатия на любую кнопку. Далее нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Время возврата". Кнопками SB3 и SB4 изменяют задержку возврата в меню "Основное". Следующее нажатие на кнопку SB3 возвращает в меню "Яркость подсвет. ЖКИ". При этом переходе значения измененных в рассмотренных подменю параметров сохраняются в EEPROM микроконтроллера.

Нажатие в меню "Яркость подсвет. ЖКИ" на кнопку SB2 выводит на ЖКИ значение измеренного микроконтроллером напряжения литиевого элемента G1. Еще одним нажатием на ту же кнопку переходят в меню "Просмотр темп.", где можно просмотреть показания датчиков температуры. Если датчик отключен, то вместо значения температуры будет выведено "1-Откл" или "2-Откл".

Следующим нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Д1 ROM Cod". Здесь при нажатии на кнопку SB2 микроконтроллер считывает уникальные серийные номера подключенных к автомату датчиков температуры. Нажатиями на кнопку SB4 или SB5 можно выбрать любой из них для дальнейшей работы в качестве датчика Д1. Нажатием и удержанием одновременно кнопок SB2 и SB5 фиксируют этот выбор. Нажатие и удержание одновременно кнопок SB4 и SB5 стирает информацию о выборе датчика Д1. Нажатие на кнопку SB3 запишет изменения в EEPROM и откроет подменю "Д2 ROM Cod". Все операции в нем аналогичны описанным, но относятся к датчику Д2. Учтите, что один и тот же датчик не может быть выбран и в качестве Д1, и в качестве Д2.

Далее нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Время опроса датчиков", в котором нажатиями на кнопки SB4и SB5 задают период опроса датчиков длительностью до 60 с. Еще одним нажатием на кнопку SB3 сохраняют установленное значение и возвращаются в меню "Просмотр темп.".

Теперь нажатие на кнопку SB2 открывает меню "Настройка кормушки". Из него нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Т-1". С помощью кнопки SB2 выбирают для изменения пункты "Включен/отключен", "Часы срабатывания таймера", "Минуты срабатывания таймера", "Число порций - число раз срабатывания кормушки", "Пауза между срабатываниями кормушки". Выбранное значение изменяют нажатиями на кнопки SB4 и SB5. Очередным нажатием на кнопку SB3 запоминают все измененные параметры и переходят в подменю "Т-2". Следующим нажатием на эту же кнопку переходят в подменю "Т-3", а еще одним нажатием возвращаются в меню "Настройка кормушки". Действия в подменю "Т-2" и "Т-3" аналогичны описанным для "Т-1".

Далее нажатием на кнопку SB2 переходят в меню "Настройка сервопривода", из которого нажатием на кнопку SB3 переходят в подменю "Открыто" и кнопками SB4, SB5 регулируют положение заслонки под кормушкой в открытом состоянии. Еще раз нажав на кнопку SB3, переходят в подменю "Закрыто" и регулируют положение закрытой заслонки. Подобранные таким образом положения заслонка будет в дальнейшем принимать в процессе работы электронной кормушки. Последнее нажатие на кнопку SB3 запишет в EEPROM значения всех измененных параметров и возвратит программу в меню "Основное".

Файл печатных плат в формате Sprint Layout 5.0 и программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/11/aquarium.zip.

Автор: А. Лаптев

Смотрите другие статьи раздела Дом, приусадебное хозяйство, хобби.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива Беспроводной ультразвуковой детектор утечки газа от Texas Instruments 26.09.2019 Компания Texas Instruments представила разработку системы ультразвукового датчика утечки газа с ультрамалым потреблением, автономным питанием и беспроводной связью с базовой станцией. Данная опорная разработка представляет собой маломощный беспроводной датчик, определяющий утечку газа путем анализа ультразвукового спектра на предмет наличия особых сигнатур. Система разработана для работы от одной неперезаряжаемой миниатюрной литиевой батареи и осуществления беспроводного обмена с базовой станцией. Это устраняет необходимость в проводном соединении и упрощает монтаж устройства. В разработке также применяется сверхмаломощный датчик уровня заряда батареи. Он необходим для точного прогнозирования ее состояния и обеспечения предварительных уведомлений о предстоящем окончании срока службы для ее плановой замены. Особенности: точный мониторинг состояния литиевой батарейки, позволяющий продлевать срок службы устройства и производить заблаговременную замену элемента питания; использование нескольких доменов питания для оптимизации потребления тока; режим диагностики системы для точной оценки потребляемой мощности в процессе разработки; более трех лет работы при питании от миниатюрной батарейки и проверке утечки каждые 30 секунд; детектирование утечки, независимо от типа газа (для срабатывания датчика не требуется достижение определенной концентрации газа). Области применения: детектирование утечки газа; автоматизация зданий.

Другие интересные новости:

▪ LT5522 - смеситель для переноса частоты сигнала

▪ У северян мозг крупнее

▪ Новая цель для космической станции New Horizons

▪ Разрушение опухоли изнутри

▪ Новые MOSFET OptiMOS 5 с двухсторонним охлаждением

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Корзинка из мяча. Советы домашнему мастеру

▪ статья Зачем кроликам нужен яркий белый хвост? Подробный ответ

▪ статья Огнеупорщик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Приемник в инфракрасной линии связи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Калмыцкие загадки

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2024