Reka Bentuk Akuarium Dengan Kawalan Automatik Parameter Asas: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Pengenalan Hari ini, penjagaan akuarium laut tersedia untuk setiap aquarist. Masalah memperoleh akuarium tidak sukar. Tetapi untuk sokongan hidup penuh penghuni, perlindungan dari kegagalan teknikal, penyelenggaraan dan perawatan yang mudah dan cepat, perlu membuat akuarium berdasarkan prinsip-prinsip sokongan kehidupan autonomi. Teknologi moden yang dipatenkan membolehkan penduduk laut dan lautan berada dalam keadaan buatan - sedekat mungkin dengan habitat semula jadi mereka. Sistem automasi mengawal semua proses dan peralatan sokongan hidup, memberikan kecekapan dan kemudahan pengurusan dan penyelenggaraan kompleks dan akuarium besar akuarium yang belum pernah terjadi sebelumnya, kebolehpercayaan tinggi dan operasi tanpa masalah, air berkualiti tinggi dan, sebagai hasilnya, kehidupan yang panjang dan sihat haiwan laut. Terdapat berbagai fungsi umum untuk pengendalian dan automasi, seperti: peralihan cahaya otomatis, mensimulasikan kondisi siang hari, menjaga suhu yang ditetapkan, menjaga habitat semula jadi dengan lebih baik dan memperkaya air dengan oksigen. Komputer dan aksesori akuarium penting untuk menyokong kehidupan normal kehidupan laut dengan lebih baik. Sebagai contoh, sekiranya tidak ada pam kecemasan dan sekiranya berlaku kerosakan pam utama, setelah beberapa jam, haiwan laut akan mula mati, oleh itu, berkat automasi, kita dapat mengetahui tentang pengenalpastian sebarang kesalahan atau kerosakan. Untuk mengkonfigurasi parameter yang dijelaskan secara manual, anda perlu melakukan banyak manipulasi, melakukan ujian dan menyesuaikan Peralatan. Menjalankan analisis air dengan tangan sudah menjadi abad terakhir, hari ini Marine Aquarium, di perairan jernih di mana haiwan laut, yang dibezakan oleh warna terang dan tingkah laku yang bertenaga, hidup, tidak memerlukan penjagaan khas

Langkah 1: Membuat Tudung untuk Akuarium

Membuat penutup untuk ukuran akuarium, penutupnya dibuat dari kaca organik, kerana ia mempunyai sifat yang sesuai untuk air dan elektronik.

Pertama, kita mengukur akuarium kita, dan mengikut dimensi ini kita membuat penutup, pertama kita memotong dinding penutup, kemudian merekatkannya dengan gam super dan taburkannya dengan soda di atas untuk kestabilan yang lebih baik. Segera untuk pengudaraan masa depan dan pengumpan automatik, kami memotong lubang segi empat dengan ukuran 50mm hingga 50mm.

Langkah 2: Menghurai Komponen

Untuk pengisiannya, kami memilih mikrokontroler Arduino Mega yang paling mudah dan termurah, ia akan berfungsi sebagai otak keseluruhan proses, kemudian pemacu servo akan digunakan untuk pengumpan automatik, yang seterusnya akan dipasang ke silinder dengan lubang, untuk pencahayaan, kami akan mengambil jalur LED pengaturcaraan dan memprogramkannya untuk matahari terbit dan terbenam, ketika Pada waktu subuh, kecerahan akan meningkat, dan pada waktu matahari terbenam, secara beransur-ansur akan berkurang. Untuk memanaskan air, ambil pemanas air akuarium biasa dan sambungkan ke relay yang akan menerima maklumat mengenai menghidupkan dan mematikannya, untuk membaca suhunya, pasang sensor suhu. Untuk menyejukkan air, ambil kipas dan pasangkannya di penutup akuarium, jika suhu melebihi suhu yang ditetapkan, kipas akan menyala melalui geganti. Untuk membaca dengan mudah maklumat dan menyiapkan akuarium, kami menyambungkan paparan LCD dan butang padanya untuk menetapkan nilai-nilai akuarium. Pemampat juga akan dipasang, yang akan berfungsi secara berterusan dan akan dimatikan selama 5 minit apabila pengumpan dicetuskan, supaya makanan tidak tersebar di akuarium.

Saya memesan semua bahagian di Aliexpress, berikut adalah senarai dan pautan ke komponen:

Umpan ws2812 -

Jam Masa Sebenar Ds3231-

LCD1602 LCD -

Modul relay 4 saluran -

Sensor suhu DS18b20 -

Modul pada IRF520 0-24v -

Butang -

Papan platform Mega2560 -

Servo -

Langkah 3: Pemasangan Peralatan Projek

Kami menyusun komponen yang sesuai untuk kami dan menghubungkannya mengikut skema, lihat gambar.

Kami memasang mikrokontroler ArduinoMega 2560 ke dalam casing yang dipasang sebelumnya. Arduino Mega boleh dihidupkan dari USB atau dari sumber kuasa luaran - jenis sumber dipilih secara automatik.

Sumber kuasa luaran (bukan USB) boleh menjadi penyesuai AC / DC atau bateri / bateri yang boleh dicas semula. Palam penyesuai (diameter - 2.1mm, sentuhan pusat - positif) mesti dimasukkan ke dalam penyambung kuasa yang sesuai di papan. Sekiranya bateri / kuasa bateri, wayarnya mesti disambungkan ke pin Gnd dan Vin penyambung POWER. Voltan bekalan kuasa luaran boleh berkisar antara 6 hingga 20 V. Walau bagaimanapun, penurunan voltan bekalan di bawah 7V menyebabkan penurunan voltan pada pin 5V, yang boleh menyebabkan pengoperasian peranti tidak stabil. Menggunakan voltan lebih dari 12V boleh menyebabkan pemanasan voltan yang terlalu panas dan kerosakan pada papan. Dengan ini, disyorkan untuk menggunakan bekalan kuasa dengan voltan dalam lingkungan 7 hingga 12V. Kami menyambungkan kuasa ke mikrokontroler menggunakan bekalan kuasa 5V melalui pin GND dan 5V. Seterusnya, kami memasang relay untuk pengudaraan, pemanas air dan pemampat (Rajah 3.1), mereka hanya mempunyai 3 kenalan, mereka disambungkan ke Arduino seperti berikut: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. Input relay terbalik, begitu tinggi tahap di mematikan gegelung, dan rendah menyala.

Seterusnya, kami memasang paparan LCD dan modul jam masa nyata, sambungannya ditunjukkan dalam rajah.

Pin SCL mesti disambungkan ke penyambung 5-pin analog; Pin SDA menyambung ke soket 6-pin analog. Rel atas pemasangan yang dihasilkan akan bertindak sebagai bas I2C, dan rel bawah akan menjadi rel kuasa. Modul LCD dan RTC bersambung ke kenalan 5 volt. Setelah menyelesaikan langkah terakhir, struktur teknikal akan siap.

Untuk menyambungkan servo, transistor IRF520 diambil untuk denyutan servo yang lebih tenang, servo disambungkan melalui transistor, dan transistor itu sendiri disambungkan terus ke Arduino

Untuk pencahayaan, jalur LED WS2812 diambil. Kami menyambungkan pin + 5V dan GND ke tambah dan tolak bekalan kuasa, masing-masing, kami menyambungkan Din ke sebarang pin digital Arduino, secara lalai ia akan menjadi pin digital ke-6, tetapi yang lain boleh digunakan (Gambar 3.6). Juga, disarankan untuk menghubungkan tanah Arduino ke tanah bekalan kuasa. Adalah tidak diinginkan untuk menggunakan Arduino sebagai sumber kuasa, kerana output + 5V hanya dapat memberikan arus 800mA. Ini cukup untuk tidak lebih daripada 13 piksel jalur LED. Di sisi lain pita ada outlet Do, ia menghubungkan ke pita berikutnya, yang memungkinkan kaset itu berlipat seperti satu. Penyambung kuasa di hujung juga digandakan.

Untuk menyambungkan butang kebiasaan terbuka ke Arduino, anda boleh melakukan kaedah paling mudah: sambungkan satu konduktor bebas butang ke kuasa atau arde, yang lain ke pin digital

Langkah 4: Pembangunan Program Kawalan untuk Mengawal Parameter Utama

Muat turun lakaran untuk program

Arduino menggunakan bahasa grafik FBD dan LAD, yang merupakan standard dalam bidang pengaturcaraan pengawal industri.

Penerangan mengenai bahasa FBD

FBD (Function Block Diagram) adalah bahasa pengaturcaraan grafik standard IEC 61131-3. Program ini terbentuk dari senarai litar yang dijalankan secara berurutan dari atas ke bawah. Semasa memprogram, set blok perpustakaan digunakan. Blok (elemen) adalah blok subrutin, fungsi atau fungsi (DAN, ATAU, TIDAK, pencetus, pemasa, pembilang, blok pemprosesan isyarat analog, operasi matematik, dll.). Setiap rantai individu adalah ungkapan yang disusun secara grafik dari unsur-unsur individu. Blok seterusnya disambungkan ke output blok, membentuk rantai. Dalam rantai, blok dilaksanakan dengan ketat mengikut urutan sambungannya. Hasil pengiraan litar ditulis ke pemboleh ubah dalaman atau dimasukkan ke output pengawal.

Penerangan bahasa LAD

Diagram Tangga (LD, LAD, RKS) adalah bahasa logik relay (tangga). Sintaks bahasa itu sesuai untuk menggantikan litar logik yang dibuat berdasarkan teknologi geganti. Bahasa ini ditujukan kepada jurutera automasi yang bekerja di kilang industri. Menyediakan antara muka intuitif untuk logik pengawal, yang memudahkan bukan sahaja tugas memprogram dan menugaskan dirinya sendiri, tetapi juga penyelesaian masalah cepat dalam peralatan yang terhubung ke pengawal. Program logik relai mempunyai antara muka grafik yang intuitif dan intuitif untuk jurutera elektrik, yang mewakili operasi logik seperti litar elektrik dengan kenalan terbuka dan tertutup. Aliran atau ketiadaan arus dalam litar ini sesuai dengan hasil operasi logik (benar - jika arus mengalir; salah - jika tidak ada arus yang mengalir). Unsur utama bahasa adalah kenalan, yang secara kiasan dapat disamakan dengan sepasang kenalan relay atau butang. Sepasang kenalan dikenal pasti dengan pemboleh ubah boolean, dan keadaan pasangan ini dikenal pasti dengan nilai pemboleh ubah. Perbezaan dibuat antara elemen kontak yang biasanya ditutup dan terbuka yang normal, yang dapat dibandingkan dengan butang yang biasanya ditutup dan terbuka pada rangkaian elektrik.

Projek di FLProg adalah satu set papan, di mana masing-masing modul lengkap rangkaian umum dipasang. Untuk kemudahan, setiap dewan mempunyai nama dan komen. Juga, setiap papan dapat diruntuhkan (untuk menjimatkan ruang di kawasan kerja apabila kerja di atasnya selesai), dan diperluas. LED merah pada papan nama menunjukkan bahawa terdapat kesilapan dalam skema papan.

Litar setiap papan dipasang dari blok berfungsi sesuai dengan logik pengawal. Sebilangan besar blok fungsi dapat dikonfigurasi, dengan bantuan operasi mereka dapat disesuaikan sesuai dengan keperluan dalam kes ini.

Juga untuk setiap blok berfungsi terdapat keterangan terperinci, yang tersedia setiap saat dan membantu memahami operasi dan tetapannya.

Semasa bekerja dengan program, pengguna tidak memerlukan kod tulis, mengawal penggunaan input dan output, memeriksa keunikan nama dan konsistensi jenis data. Program ini memantau semua ini. Dia juga memeriksa kebenaran keseluruhan projek dan menunjukkan adanya kesalahan.

Beberapa alat bantu telah dibuat untuk berfungsi dengan peranti luaran. Ini adalah alat untuk menginisialisasi dan menyiapkan jam masa nyata, alat untuk membaca alamat peranti di bas OneWire dan I2C, serta alat untuk membaca dan menyimpan kod butang pada alat kawalan jauh IR. Semua data tertentu dapat disimpan sebagai fail dan kemudian digunakan dalam program.

Untuk melaksanakan projek, program pengaktifan servo berikut dibuat untuk pengumpan dan pengawal.

Blok pertama "MenuValue" mengalihkan maklumat ke blok menu untuk memaparkan maklumat pada paparan LCD mengenai status pemacu servo.

Di masa depan, operasi logik "AND" membolehkan anda melangkah lebih jauh atau dengan unit perbandingan "I1 == I2", iaitu, nombor 8 yang telah ditetapkan akan sama seperti pada modul jam masa nyata, maka servo dihidupkan melalui pemicu, cara yang sama dilakukan untuk menghidupkan servo pada pukul 20:00.

Untuk kemudahan menghidupkan servo sendiri melalui butang, fungsi logik pemicu diambil dan butang nombor 4 ditujukan untuknya, atau output maklumat mengenai ketenangan servo ke blok menu untuk memaparkan maklumat di Paparan LCD.

Sekiranya isyarat muncul untuk servo beroperasi, maka dia menuju ke blok yang disebut "Switch" dan pada sudut tertentu membuat putaran drive dan pergi ke tahap awal melalui blok "Reset".

Penyenaraian pengaktifan servo.

Pemampat selalu dihidupkan dan disambungkan ke relay, apabila isyarat melalui blok "Servo On", kemudian menuju ke blok pemasa "TOF" dan mematikan relay selama 15 minit dan menghantar maklumat mengenai keadaan relay dalam menu.

Penyenaraian termostat.

Sambungkan sensor suhu melalui perpustakaan