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:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Материнская плата ASUS X99-WS/IPMI с системой дистанционного управления 07.10.2015 Такие выражения, как "удаленное управление", применительно к системным платам могут вызвать у рядовых пользователей непонимание и даже возмущение гипотетическим покушением на приватность, но в крупных компаниях, где одновременно работают сотни и тысячи серверов и рабочих станций, жизнь системных администраторов без соответствующих технологий была бы настоящим адом. Компания ASUS анонсировала новую плату для рабочих станций X99-WS/IPMI, оснащенную модулем удаленного управления ASMB8-iKVM. Система ASMB8 позволяет не только наблюдать за состоянием системы и управлять ее питанием, но и получать полный доступ к выводимому на монитор изображению, включая интерфейс настроек BIOS или "синий экран смерти" Windows. Несмотря на то, что ASUS X99-WS/IPMI не позиционируется в качестве игровой или оверклокерской платы, на ней установлена фирменная версия разъема LGA 2011-3 с увеличенным числом контактов, так называемый ASUS OC Socket. Поддерживаются все процессоры с этим интерфейсом, включая Intel Xeon E5-1600 v3 и Xeon E5-2600 v3. Ограничения на использование памяти сегодня накладывает процессор, поэтому поддержка регистровых модулей DDR4 с ECC заявлена только для процессоров Xeon. В остальных случаях поддерживается обычная, небуферизированная память DDR4 без коррекции ошибок, максимальным объемом до 128 Гбайт. Частота модулей в разогнанном режиме может достигать 3200 МГц. Конфигурация периферийных устройств также зависит от процессора: в моделях с 40 линиями PCIe 3.0 все пять полноразмерных слотов могут работать в конфигурации x8, при 28 линиях существует ряд ограничений на конфигурацию и количество активных слотов PCIe. К плате можно подключить до 8 накопителей с интерфейсом SATA 3.0, один с интерфейсом SATA Express, либо воспользоваться разъемом M.2, который делит пропускную способность с SATA Express. Сетевая подсистема представлена парой контроллеров Intel i210-AT, дополнительный порт LAN служит для удаленного управления. Сама система управления базируется на сочетании хорошо известного чипа ASPEED AST2400 и фирменного ключа IPMI 2.0 ASMB8-iKVM. Не забыта и звуковая часть: она реализована на контроллере Realtek ALC1150, дополненном качественными операционными усилителями. Заявлено соотношение сигнал/шум 109 дБ. Плата имеет стандартный форм-фактор ATX, но отверстия для крепления соответствуют стандарту EEB.

Другие интересные новости:

▪ Мысль управляет генами

▪ Сумки Louis Vuitton с AMOLED-экранами

▪ Выведен морозостойкий сорт киви

▪ Вакуумный лифт

▪ Компьютер сковывает фантазию конструктора

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Филиппус Артем. Знаменитые афоризмы

▪ статья Сколько глаз у безглазого большеглазого паука? Подробный ответ

▪ статья Пропаганда охраны труда

▪ статья Емкостное реле. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Воздушное колесо. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026