Pencahayaan LED Automatik untuk Akuarium Tumbuhan Menggunakan RTC: 5 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Beberapa tahun yang lalu saya memutuskan untuk mendirikan akuarium yang ditanam. Saya terpesona dengan keindahan akuarium tersebut. Saya melakukan semua yang sepatutnya saya lakukan semasa menyiapkan akuarium tetapi mengabaikan satu perkara yang paling penting. Perkara itu menyala. Semuanya kelihatan baik selama beberapa hari tetapi alga mula tumbuh di mana-mana di tangki dan tanamannya tidak begitu baik. Ini adalah tugas yang sukar untuk menjadikan semuanya kembali normal.

Kini setelah bertahun-tahun, saya mahu mendirikan akuarium sekali lagi memberi kepentingan kepada pencahayaan. Saya melakukan penyelidikan di internet dan mendapati bahawa tanaman memerlukan pendedahan cahaya kepada berterusan selama sekitar 10-12 jam setiap hari. Saya juga mengetahui bahawa tumbuh-tumbuhan lebih banyak bertindak balas terhadap spektrum cahaya merah dan biru.

Caranya adalah dengan mensimulasikan alam sedekat mungkin di dalam akuarium. Saya boleh menghidupkan atau mematikan lampu secara manual tetapi mengapa tidak mengotomatiskannya. Ini mengurangkan kesalahan manusia. Oleh itu, saya memutuskan untuk membuat sistem pencahayaan LED yang hidup dan mati secara automatik menggunakan Arduino. Ini menjadikan tempoh pencahayaan konsisten yang mana tanaman memerlukan.

Tangki saya akan mempunyai penutup di atasnya. Oleh itu, saya memutuskan untuk memasang papan pengawal di luar tangki kerana kelembapan adalah musuh elektronik terbesar.

Mari kita mulakan!

Langkah 1: RTC - Jam Masa Nyata

Rancangannya adalah untuk menghidupkan dan mematikan LED pada waktu tertentu dalam sehari. LED tidak akan langsung menyala ke kecerahan penuh tetapi sebaliknya, ia akan mencapai dari kecerahan sifar hingga kecerahan penuh dalam satu jam. Ini untuk mensimulasikan matahari terbit. Perkara yang sama berlaku semasa mematikan LED.

Tugas menyediakan waktu yang tepat dilakukan oleh Real Time Clock atau RTC. Kelebihan menggunakan RTC melebihi milis () ialah masa yang tepat dapat diperoleh secara langsung. Juga, modul RTC mempunyai sandaran bateri sendiri. Oleh itu, walaupun Arduino dimatikan atau diset semula, waktunya tidak akan hilang. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi kita.

Modul yang akan saya gunakan ialah Jam Real Time DS3231 IIC. Ia menggunakan antara muka I2C untuk berkomunikasi dengan Arduino. Saya mendapat milik saya dari sini.

Terima kasih kepada Rinky-Dinky Electronics kerana melakukan kerja keras. Muat turun perpustakaan untuk DS3231 di sini

Langkah 2: LED dan Pemacu

Untuk akuarium yang ditanam, peraturan praktikal adalah 2 Watt per Gallon. Tambang adalah tangki 20 galon dan saya akan menggunakan dua LED 10 Watt. Saya tahu itu adalah separuh Watts yang disyorkan tetapi tangki saya duduk di sebelah tingkap saya dengan banyak cahaya yang melaluinya. Saya akan menguji persediaan selama beberapa minggu, memantau pertumbuhan tanaman dan menambahkan lebih banyak LED jika diperlukan.

Saya menggunakan LED yang saya beli dari Ebay dengan suhu warna 6500K yang bagus untuk pertumbuhan tanaman. Menurut penyenaraian, voltan hadapan harus 9-11V dan maksimum maksimum sekitar 900mA. Saya memerintahkan pemacu LED dengan sewajarnya.

Mengapa menggunakan pemacu?

Kami tidak hidup di dunia yang sempurna. Oleh itu, output akan selalu kurang daripada input. Jadi di mana hilangnya kuasa? Ia ditukar menjadi panas. Begitu juga dengan LED. Semikonduktor mempunyai Pekali Suhu Negatif (NTC) yang bermaksud bahawa ketika suhu meningkat, rintangannya akan menurun. LED juga semikonduktor. Apabila suhunya terus meningkat, rintangannya mulai menurun kerana arus yang mengalir melaluinya meningkat. Ini meningkatkan pemanasan lebih banyak lagi. Ini berterusan sehingga LED rosak. Oleh itu, kita perlu menghadkan arus agar tidak meningkat melebihi had yang ditetapkan. Kerja ini dilakukan oleh pemacu LED

Semasa menguji, saya mendapati bahawa pada 11V LED hanya menarik sekitar 350mA. Pelik sungguh!

Menyiapkan Pemacu LED

Pemacu pada dasarnya adalah peranti yang memberikan voltan keluaran tetap dengan keupayaan mengehadkan arus. Terdapat pelbagai pemacu LED yang terdapat di pasaran yang menghasilkan arus tetap. Sekiranya anda telah membeli yang sama dengan yang saya beli, ia akan mengandungi 3 periuk untuk penyesuaian. Kami hanya memikirkan dua daripadanya. Yang pertama adalah untuk penyesuaian voltan dan yang terakhir digunakan untuk menetapkan had semasa. Ikuti langkah-langkah untuk menyiapkannya:

1. Sambungkan bekalan DC 12V ke pin bertanda IN + dan IN-. Sila periksa kekutuban.
2. Sambungkan multimeter ke pin bertanda OUT + dan OUT- dan tetapkan multimeter untuk membaca voltan.
3. Putar pot penyesuaian voltan sehingga multimeter membaca voltan maju LED yang dinilai. Dalam kes saya, ia adalah 9-11V. Saya memilih 10.7V. (Sedikit kurang tidak akan membahayakan).
4. Sekarang letakkan multimeter dalam mod bacaan semasa. Arus akan mula mengalir melaluinya. Putar periuk arus semasa sehingga arus pengenal LED mula mengalir.
5. Itu sahaja! Anda kini boleh menyambungkan LED anda ke dalamnya.

Langkah 3: Membuat Panel LED

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, saya memutuskan untuk menggunakan dua LED 10 Watt dan empat jalur LED RGB yang telah saya letakkan. Saya akan menggunakan jalur untuk warna merah dan biru. Saya menggunakan bingkai aluminium (yang paling biasa digunakan untuk membuat bingkai tingkap dan pintu) hampir sepanjang akuarium saya. Saya menggunakan bingkai aluminium kerana berfungsi sebagai pendingin untuk LED. Heatsink penting untuk LED kuasa tinggi seperti kerana mereka menghilangkan banyak haba. Jangka hayat LED akan berkurang sekiranya tidak ada. Oleh kerana ia berlubang di antara, semua pendawaian boleh tersembunyi dan selamat di dalamnya.

Saya meluaskan semua sambungan LED ke 6 penyambung terminal seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Ini menjadi mudah untuk menghubungkan panel ke pengawal yang akan kita buat seterusnya.

Langkah 4: Membuat Pengawal

Tujuan utamanya adalah menghidupkan dan mematikan LED mengikut masa yang ditetapkan oleh pengguna. Otak pengawal adalah Arduino Nano. Mengapa hanya mengawal pencahayaan? Oleh kerana saya mempunyai beberapa relai, saya akan menggunakannya untuk menghidupkan atau mematikan beberapa peralatan seperti penapis, pam udara, pemanas, dan lain-lain jika diperlukan. Saya menambah kipas komputer 12V DC untuk menyediakan pengudaraan.

Suis disediakan untuk memilih antara mod Manual dan Automatik. Sekiranya kita perlu memasuki tangki ikan setelah LED dimatikan pada waktu malam, suis boleh dipusingkan ke posisi Manual dan kemudian kecerahan LED dapat dikendalikan menggunakan Pot.

Saya menggunakan ULN2803 Darlington Transistor Array IC untuk mengawal relay dan kipas. IC ini biasanya dikenali sebagai Relay Driver.

Skema untuk binaan telah dilampirkan di sini. PCB khusus akan menjadikannya kelihatan kemas dan profesional.

Saya memilih untuk menggunakan kotak papan suis sebagai penutup untuk pengawal kerana ia mempunyai lubang pra-penggerudian untuk pemasangan dan plat penutup. Saya menempelkan kacang di setiap slot dengan menggunakan beberapa gam epoksi. Saya melakukan perkara yang sama di seberang. Ini memastikan bahawa PCB dipegang dengan selamat oleh skru. Saya membuat bukaan kecil di bahagian bawah kotak seperti yang ditunjukkan dalam gambar untuk kabel kuasa dan kabel yang menuju ke panel LED.

Langkah 5: Masa untuk Beberapa Kod

Setelah membuat papan pengawal, sudah tiba masanya untuk membuatnya berfungsi! Muat turun lakaran yang dilampirkan di sini dan buka di Arduino IDE. Pastikan anda memuat turun dan memasang perpustakaan untuk DS3231 yang dilampirkan di sini.

Menetapkan RTC

1. Masukkan bateri sel duit syiling jenis 2032.
2. Buka DS3231_Serial_Mudah dari contoh seperti yang ditunjukkan.
3. Tanggalkan 3 baris dan masukkan waktu dan tarikh seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
4. Muat naik lakaran ke Arduino dan buka monitor bersiri. Tetapkan kadar baud ke 115200. Anda seharusnya dapat melihat masa yang terus menyegarkan setiap 1 saat.
5. Sekarang, cabut plag Arduino dan pasangkan semula selepas beberapa saat. Lihatlah monitor bersiri. Ia mesti menunjukkan masa nyata.

Selesai! RTC telah disediakan. Langkah ini harus dilakukan hanya sekali untuk menetapkan tarikh dan waktu.

Sebelum anda memuat naik

• Tetapkan masa mula untuk LED.
• Tetapkan masa berhenti untuk LED.
• Tetapkan masa mula untuk kipas.
• Tetapkan masa berhenti untuk kipas.

Catatan: Masa dalam format 24 jam. Tetapkan masa dengan sewajarnya

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, LED tidak akan menyala dengan kecerahan penuh. Contohnya, jika anda menetapkan waktu mula LED pada pukul 10:00 pagi, LED perlahan-lahan akan menyala dan mencapai kecerahan penuh hingga 11:00 pagi dan akan tetap berterusan sehingga waktu berhenti tercapai. Ini untuk mensimulasikan matahari terbit dan terbenam. LED Merah dan Biru tetap. Mereka kekal AKTIF sepanjang masa.

Itu sahaja yang harus anda tetapkan. Muat naik kod ke Arduino. Sekarang, tidak perlu ingat untuk menghidupkan dan mematikan lampu akuarium anda lagi!

Saya tidak dapat mengambil beberapa tangkapan dari tangki ikan yang sebenarnya di mana ia akan dipasang kerana saya belum memasangnya. Saya akan mengemas kini arahan sebaik sahaja saya siapkan!

Semoga anda menikmati pembinaannya. Buat sendiri dan bersenang-senang! Selalu ada banyak ruang untuk penambahbaikan dan banyak yang perlu dipelajari. Tentukan idea anda sendiri.

Saya akan bermula lagi dengan akuarium yang ditanam setelah bertahun-tahun. Saya bukan pakar dalam bidang ini. Jangan ragu untuk memberi komen mengenai cadangan mengenai binaan tersebut. Terima kasih kerana terus bertahan hingga akhir.