Akvariumo dizainas su automatiniu pagrindinių parametrų valdymu: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Šiandien jūrų akvariumo priežiūra yra prieinama kiekvienam akvariumininkui. Akvariumo įsigijimo problema nėra sudėtinga. Tačiau norint visapusiškai palaikyti gyventojų gyvybę, apsaugoti nuo techninių gedimų, lengvai ir greitai prižiūrėti ir prižiūrėti, būtina sukurti akvariumą, pagrįstą autonominės gyvybės palaikymo principais. Šiuolaikinės patentuotos technologijos leidžia laikyti povandeninius jūrų ir vandenynų gyventojus dirbtinėmis sąlygomis - kuo arčiau jų natūralios buveinės. Automatikos sistema valdo visus gyvybės palaikymo procesus ir įrangą, užtikrina precedento neturintį efektyvumą ir paprastą didelių akvariumų kompleksų ir akvariumų valdymą bei priežiūrą, užtikrina aukštą patikimumą ir darbą be problemų, aukštos kokybės vandenį ir dėl to ilgą ir sveiką gyvenimą. jūrų gyvūnai. Yra įvairių bendrų valdymo ir automatizavimo funkcijų, tokių kaip: automatinis šviesos perjungimas, dienos šviesos sąlygų imitavimas, nustatytos temperatūros palaikymas, geresnė natūralios buveinės išlaikymas ir vandens praturtinimas deguonimi. Akvariumo kompiuteriai ir priedai yra būtini norint geriau palaikyti įprastą jūrų gyvenimą. Pavyzdžiui, jei nėra avarinio siurblio ir sugedus pagrindiniam siurbliui, po kelių valandų jūrų gyvūnai pradės mirti, todėl dėl automatikos galime žinoti apie bet kokių klaidų nustatymą arba gedimai. Norėdami rankiniu būdu sukonfigūruoti aprašytus parametrus, turite atlikti daugybę manipuliacijų, atlikti bandymus ir sureguliuoti įrangą. Atlikti vandens analizę rankomis jau praėjusį šimtmetį, šiandien jūrų akvariumas, kurio skaidriame vandenyje gyvena jūrų gyvūnai, išsiskiriantys ryškiomis spalvomis ir energingu elgesiu, nereikalauja ypatingos priežiūros

1 žingsnis: padarykite akvariumo dangtį

Gaminant akvariumo dydžio dangtį, dangtelis buvo sukurtas iš organinio stiklo, nes jis turi tinkamų savybių vandeniui ir elektronikai.

Pirma, mes išmatuojame savo akvariumą ir pagal šiuos matmenis sugalvojame dangtį, pirmiausia nupjauname dangčio sienas, tada klijuojame jas super klijais ir pabarstome soda ant viršaus, kad būtų užtikrintas geresnis stabilumas. Nedelsdami vėdinimui ir automatiniam tiektuvui, mes išpjauname stačiakampę skylę, kurios dydis yra 50 mm x 50 mm.

2 veiksmas: sudedamųjų dalių analizavimas

Įdarui pasirinkome paprasčiausią ir pigiausią mikrovaldiklį „Arduino Mega“, jis tarnaus kaip viso proceso smegenys, tada automatiniam tiektuvui bus naudojama servo pavara, kuri savo ruožtu bus pritvirtinta prie cilindro su skylute, apšvietimui paimsime programuojamą šviesos diodų juostą ir suprogramuosime saulėtekį ir saulėlydį, kai auštant ryškumas padidės, o saulėlydžio metu jis palaipsniui mažės. Norėdami šildyti vandenį, paimkite įprastą akvariumo vandens šildytuvą ir prijunkite jį prie relės, kuri gaus informaciją apie jo įjungimą ir išjungimą, norėdami nuskaityti temperatūrą, įdiekite temperatūros jutiklį. Norėdami atvėsinti vandenį, paimkite ventiliatorių ir įdėkite jį į akvariumo dangtį, jei temperatūra viršija nustatytą temperatūrą, ventiliatorius įsijungs per relę. Kad būtų lengviau skaityti informaciją ir nustatyti akvariumą, prie jo prijungiame LCD ekraną ir mygtukus, kad nustatytume akvariumo vertes. Taip pat bus sumontuotas kompresorius, kuris nuolat dirbs ir išsijungs 5 minutėms, kai bus paleistas tiektuvas, kad maistas neplistų po akvariumą.

Aš užsisakiau visas dalis „Aliexpress“, čia yra sąrašas ir nuorodos į komponentus:

Maitinkite „ws2812“-

Laikrodis realiuoju laiku Ds3231-

LCD1602 LCD -

4 kanalų relės modulis -

DS18b20 temperatūros jutiklis -

IRF520 0-24v modulis -

Mygtukai -

„Mega2560“platformos lenta -

Servo -

3 žingsnis: projekto įrangos montavimas

Mes sudedame komponentus taip, kaip mums patogu, ir prijungiame juos pagal schemą, žr.

Į anksčiau surinktą dėklą montuojame „ArduinoMega 2560“mikrovaldiklį. „Arduino Mega“gali būti maitinamas iš USB arba iš išorinio maitinimo šaltinio - šaltinio tipas parenkamas automatiškai.

Išorinis maitinimo šaltinis (ne USB) gali būti AC / DC adapteris arba įkraunama baterija / baterija. Adapterio kištukas (skersmuo - 2,1 mm, centrinis kontaktas - teigiamas) turi būti įkištas į atitinkamą plokštės maitinimo jungtį. Maitinant akumuliatorių / akumuliatorių, jo laidai turi būti prijungti prie POWER jungties Gnd ir Vin kaiščių. Išorinio maitinimo šaltinio įtampa gali būti nuo 6 iki 20 V. Tačiau sumažėjus maitinimo įtampai žemiau 7 V, sumažėja įtampa ties 5 V kaiščiu, o tai gali sukelti nestabilų prietaiso veikimą. Naudojant daugiau nei 12 V įtampą, įtampos reguliatorius gali perkaisti ir plokštė sugesti. Atsižvelgiant į tai, rekomenduojama naudoti maitinimo šaltinį, kurio įtampa yra nuo 7 iki 12 V. Mes prijungiame maitinimą prie mikrovaldiklio naudodami 5 V maitinimo šaltinį per GND ir 5 V kontaktus. Toliau montuojame ventiliacijos relę, vandens šildytuvą ir kompresorių (3.1 pav.), Jie turi tik 3 kontaktus, jie yra prijungti prie „Arduino“taip: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. Relės įėjimas yra apverstas, todėl aukštas lygis įjungia ritę, o žemas - įjungiamas.

Toliau montuojame LCD ekraną ir realaus laiko laikrodžio modulį, jų jungtis parodyta diagramoje.

SCL kaiščiai turi būti prijungti prie analoginės 5 kontaktų jungties; SDA kaiščiai jungiami prie analoginių 6 kontaktų lizdų. Viršutinis surinkimo bėgis veiks kaip I2C magistralė, o apatinis bėgis bus maitinimo bėgis. LCD ir RTC modulis jungiami prie 5 voltų kontaktų. Atlikus paskutinį žingsnį, techninė struktūra bus paruošta.

Norėdami prijungti servo, IRF520 tranzistorius buvo paimtas tylesniems servo impulsams, servo buvo prijungtas per tranzistorių, o pats tranzistorius buvo prijungtas tiesiai prie „Arduino“

Apšvietimui buvo paimta WS2812 LED juostelė. Mes prijungiame + 5 V ir GND kaiščius atitinkamai prie maitinimo šaltinio pliuso ir minuso, mes prijungiame „Din“prie bet kurio „Arduino“skaitmeninio kaiščio, pagal numatytuosius nustatymus tai bus 6 -asis skaitmeninis kaištis, tačiau galima naudoti bet kurį kitą (3.6 pav.).). Taip pat patartina prijungti „Arduino“įžeminimą prie maitinimo šaltinio. Nepageidautina naudoti „Arduino“kaip energijos šaltinį, nes + 5 V išėjimas gali suteikti tik 800 mA srovės. To pakanka ne daugiau kaip 13 LED juostos pikselių. Kitoje juostos pusėje yra „Do“išėjimas, jis jungiasi prie kitos juostos, leidžiant juosteles kaskaduoti kaip vieną. Maitinimo jungtis pabaigoje taip pat dubliuojama.

Norėdami prijungti paprastai atidarytą taktinį mygtuką prie „Arduino“, galite padaryti paprasčiausią būdą: vieną laisvą mygtuko laidininką prijunkite prie maitinimo arba įžeminimo, kitą - prie skaitmeninio kaiščio

4 žingsnis: Kontrolės programos, skirtos pagrindiniams parametrams valdyti, sukūrimas

Atsisiųskite programos eskizą

„Arduino“naudoja FBD ir LAD grafines kalbas, kurios yra standartas pramoninio valdiklio programavimo srityje.

FBD kalbos aprašymas

FBD (Function Block Diagram) yra grafinė programavimo kalba pagal IEC 61131-3 standartą. Programa sudaryta iš grandinių, vykdomų nuosekliai iš viršaus į apačią, sąrašo. Programuojant naudojami bibliotekos blokų rinkiniai. Blokas (elementas) yra paprogramė, funkcija arba funkcijų blokas (IR, ARBA, NE, trigeriai, laikmačiai, skaitikliai, analoginio signalo apdorojimo blokai, matematinės operacijos ir kt.). Kiekviena atskira grandinė yra išraiška, sudaryta grafiškai iš atskirų elementų. Kitas blokas yra prijungtas prie bloko išvesties, sudarydamas grandinę. Grandinėje blokai vykdomi griežtai jų prijungimo tvarka. Grandinės skaičiavimo rezultatas įrašomas į vidinį kintamąjį arba paduodamas į valdiklio išvestį.

LAD kalbos aprašymas

Kopėčių diagrama (LD, LAD, RKS) yra relės (kopėčių) loginė kalba. Kalbos sintaksė patogu pakeisti logines grandines, sukurtas naudojant relės technologiją. Kalba skirta automatikos inžinieriams, dirbantiems pramonės įmonėse. Suteikia intuityvią valdiklio logikos sąsają, kuri palengvina ne tik paties programavimo ir paleidimo užduotis, bet ir greitą trikčių šalinimą prie valdiklio prijungtoje įrangoje. Relės logikos programa turi grafinę sąsają, kuri yra intuityvi ir intuityvi elektros inžinieriams, atspindinti logines operacijas, tokias kaip elektros grandinė su atvirais ir uždarytais kontaktais. Srovės srautas ar jo nebuvimas šioje grandinėje atitinka loginės operacijos rezultatą (tiesa - jei teka srovė; klaidinga - jei srovė neteka). Pagrindiniai kalbos elementai yra kontaktai, kuriuos perkeltine prasme galima palyginti su pora relinių kontaktų ar mygtuku. Kontaktų pora identifikuojama su loginiu kintamuoju, o šios poros būsena - su kintamojo reikšme. Skiriami įprastai uždaryti ir paprastai atviri kontaktiniai elementai, kuriuos galima palyginti su įprastai uždarytais ir paprastai atidaromais elektros grandinių mygtukais.

„FLProg“projektas yra plokščių rinkinys, ant kurio kiekvienos yra sumontuotas visas bendrosios grandinės modulis. Patogumui kiekviena lenta turi pavadinimą ir komentarus. Be to, kiekvieną lentą galima sutraukti (norint sutaupyti vietos darbo vietoje, kai darbas su ja baigiamas) ir išplėsti. Raudonas šviesos diodas plokštės pavadinime rodo, kad plokštės schemoje yra klaidų.

Kiekvienos plokštės grandinė surenkama iš funkcinių blokų pagal valdiklio logiką. Dauguma funkcijų blokų yra sukonfigūruojami, o jų pagalba galima pritaikyti jų veikimą pagal šiuo konkrečiu atveju keliamus reikalavimus.

Taip pat kiekvienam funkciniam blokui pateikiamas išsamus aprašymas, kurį galima rasti bet kuriuo metu ir kuris padeda suprasti jo veikimą bei nustatymus.

Dirbdamas su programa vartotojui nereikia rašymo kodo, valdyti įėjimų ir išėjimų naudojimo, patikrinti pavadinimų unikalumą ir duomenų tipų nuoseklumą. Programa visa tai stebi. Ji taip pat tikrina viso projekto teisingumą ir nurodo, ar yra klaidų.

Sukurta keletas pagalbinių įrankių darbui su išoriniais įrenginiais. Tai įrankis, skirtas inicijuoti ir nustatyti realaus laiko laikrodį, įrankiai įrenginių adresų skaitymui „OneWire“ir „I2C“magistralėse, taip pat įrankis, skirtas nuskaityti ir išsaugoti mygtukų kodus IR nuotolinio valdymo pulte. Visi tam tikri duomenys gali būti išsaugoti kaip failas ir vėliau naudojami programoje.

Norėdami įgyvendinti projektą, tiektuvui ir valdikliui buvo sukurta ši servo įjungimo programa.

Pirmasis blokas „MenuValue“nukreipia informaciją į meniu bloką, kad LCD ekrane būtų rodoma informacija apie servo pavaros būseną.

Ateityje loginė operacija „IR“leidžia eiti toliau arba naudojant palyginimo vienetą „I1 == I2“, tai yra, iš anksto nustatytas skaičius 8 bus toks pat kaip ir realaus laiko laikrodžio modulyje, tada servo yra įjungtas per gaiduką, tas pats buvo daroma įjungiant servo 20:00.

Kad būtų patogiau savarankiškai įjungti servo mygtuką, buvo paimta paleidimo logikos funkcija ir buvo skirtas mygtuko numeris 4 arba informacijos apie servo ramybę išvedimas į meniu bloką, kad būtų rodoma informacija apie LCD ekranas.

Jei pasirodo signalas, kad servo veiktų, jis eina į bloką, vadinamą „Perjungiklis“, ir tam tikru kampu sukasi pavarą ir eina į pradinį etapą per bloką „Atstatyti“.

Servo pavaros sąrašas.

Kompresorius visada įjungtas ir prijungtas prie relės, kai signalas ateina per „Servo On“bloką, tada jis eina į „TOF“laikmačio bloką ir 15 minučių išjungia relę ir perduoda informaciją apie relės būseną meniu.

Termostato sąrašas.

Prijunkite temperatūros jutiklį per biblioteką