Desain Akuarium Dengan Kontrol Otomatis Parameter Dasar: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

PendahuluanSaat ini, perawatan akuarium laut tersedia untuk setiap aquarist. Masalah mendapatkan akuarium tidak sulit. Tetapi untuk mendukung kehidupan penuh penghuni, perlindungan dari kegagalan teknis, perawatan dan perawatan yang mudah dan cepat, perlu untuk membuat akuarium berdasarkan prinsip-prinsip pendukung kehidupan mandiri. Teknologi modern yang dipatenkan memungkinkan penghuni laut dan samudera tetap berada di bawah air dalam kondisi buatan - sedekat mungkin dengan habitat alami mereka. Sistem otomasi mengontrol semua proses dan peralatan pendukung kehidupan, memberikan efisiensi yang belum pernah terjadi sebelumnya dan kemudahan pengelolaan dan pemeliharaan kompleks akuarium besar dan akuarium, keandalan tinggi dan pengoperasian bebas masalah, air berkualitas tinggi dan, sebagai hasilnya, umur panjang dan sehat dari Hewan laut. Ada berbagai fungsi umum untuk kontrol dan otomatisasi, seperti: pergantian lampu otomatis, simulasi kondisi siang hari, mempertahankan suhu yang disetel, menjaga habitat alami dengan lebih baik, dan memperkaya air dengan oksigen. Komputer dan aksesori akuarium sangat penting untuk mendukung kehidupan normal kehidupan laut dengan lebih baik. Misalnya, dengan tidak adanya pompa darurat dan jika terjadi kerusakan pada pompa utama, setelah beberapa jam, hewan laut akan mulai mati, oleh karena itu, berkat otomatisasi, kita dapat mengetahui tentang identifikasi kesalahan apa pun. atau kerusakan. Untuk mengonfigurasi parameter yang dijelaskan secara manual, Anda perlu melakukan banyak manipulasi, melakukan tes, dan menyesuaikan Peralatan. Melakukan analisis air dengan tangan sudah satu abad terakhir, hari ini Akuarium Laut, di air jernih di mana hewan laut, yang dibedakan oleh warna-warna cerah dan perilaku energiknya, hidup, tidak memerlukan perawatan khusus

Langkah 1: Membuat Tutup untuk Akuarium

Membuat tutup untuk ukuran akuarium, tutupnya dibuat dari kaca organik, karena memiliki sifat yang cocok untuk air dan elektronik.

Pertama, kami mengukur akuarium kami, dan menurut dimensi ini kami menemukan tutupnya, pertama-tama kami memotong dinding tutupnya, lalu merekatkannya dengan lem super dan menaburkannya dengan soda di atasnya untuk stabilitas yang lebih baik. Segera untuk ventilasi masa depan dan pengumpan otomatis, kami memotong lubang persegi panjang dengan ukuran 50mm kali 50mm.

Langkah 2: Mengurai Komponen

Untuk pengisian, kami memilih mikrokontroler Arduino Mega yang paling sederhana dan termurah, ini akan berfungsi sebagai otak dari seluruh proses, kemudian drive servo akan digunakan untuk pengumpan otomatis, yang pada gilirannya akan dipasang ke silinder berlubang, untuk penerangan kita akan mengambil program strip LED dan memprogramnya untuk matahari terbit dan terbenam, saat fajar, kecerahan akan naik, dan saat matahari terbenam, secara bertahap akan berkurang. Untuk memanaskan air, ambil pemanas air akuarium biasa dan sambungkan ke relai yang akan menerima informasi tentang menyalakan dan mematikannya, untuk membaca suhu, pasang sensor suhu. Untuk mendinginkan air, ambil kipas dan pasang di tutup akuarium, jika suhu melebihi suhu yang disetel, kipas akan menyala melalui relay. Untuk memudahkan membaca informasi dan menyiapkan akuarium, kami menghubungkan layar LCD dan tombol untuk mengatur nilai akuarium. Kompresor juga akan dipasang, yang akan bekerja terus-menerus dan akan mati selama 5 menit ketika feeder dipicu, sehingga makanan tidak menyebar ke akuarium.

Saya memesan semua bagian di Aliexpress, berikut adalah daftar dan tautan ke komponen:

Umpan di ws2812 -

Jam Waktu Nyata Ds3231-

LCD1602 LCD -

Modul relai 4 saluran -

Sensor suhu DS18b20 -

Modul pada IRF520 0-24v -

Tombol -

Papan platform Mega2560 -

Servo -

Langkah 3: Pemasangan Peralatan Proyek

Kami mengatur komponen senyaman mungkin bagi kami dan menghubungkannya sesuai dengan skema, lihat gambar.

Kami memasang mikrokontroler ArduinoMega 2560 ke dalam kasing yang dirakit sebelumnya. Arduino Mega dapat dialiri daya dari USB atau dari sumber daya eksternal - jenis sumber dipilih secara otomatis.

Sumber daya eksternal (bukan USB) dapat berupa adaptor AC/DC atau baterai/baterai yang dapat diisi ulang. Steker adaptor (diameter - 2.1mm, kontak pusat - positif) harus dimasukkan ke konektor daya yang sesuai di papan. Dalam hal baterai / daya baterai, kabelnya harus terhubung ke pin Gnd dan Vin dari konektor POWER. Tegangan catu daya eksternal dapat berkisar antara 6 hingga 20 V. Namun, penurunan tegangan suplai di bawah 7V menyebabkan penurunan tegangan pada pin 5V, yang dapat menyebabkan pengoperasian perangkat tidak stabil. Menggunakan tegangan lebih dari 12V dapat menyebabkan regulator tegangan terlalu panas dan merusak papan. Dengan pemikiran ini, disarankan untuk menggunakan catu daya dengan tegangan di kisaran 7 hingga 12V. Kami menghubungkan daya ke mikrokontroler menggunakan catu daya 5V melalui pin GND dan 5V. Selanjutnya kita pasang relay untuk ventilasi, water heater dan kompresor (Gambar 3.1), kontaknya hanya 3, dihubungkan ke Arduino sebagai berikut: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. Input relay terbalik, jadi level tinggi pada In mematikan koil, dan level rendah menyala.

Selanjutnya, kami memasang layar LCD dan modul jam waktu nyata, koneksinya ditunjukkan pada diagram.

Pin SCL harus terhubung ke konektor analog 5-pin; Pin SDA terhubung ke soket 6-pin analog. Rel atas dari rakitan yang dihasilkan akan bertindak sebagai bus I2C, dan rel bawah akan menjadi rel daya. Modul LCD dan RTC terhubung ke kontak 5 volt. Setelah menyelesaikan langkah terakhir, struktur teknis akan siap.

Untuk menghubungkan servo, diambil transistor IRF520 agar pulsa servo lebih tenang, servo dihubungkan melalui transistor, dan transistor sendiri dihubungkan langsung ke Arduino

Untuk penerangan, strip LED WS2812 diambil. Kami menghubungkan pin + 5V dan GND ke plus dan minus catu daya, masing-masing, kami menghubungkan Din ke pin digital apa pun dari Arduino, secara default itu akan menjadi pin digital ke-6, tetapi yang lain dapat digunakan (Gambar 3.6). Juga, disarankan untuk menghubungkan ground Arduino ke ground catu daya. Tidak diinginkan untuk menggunakan Arduino sebagai sumber daya, karena output + 5V hanya dapat memberikan arus 800mA. Ini cukup untuk tidak lebih dari 13 piksel strip LED. Di sisi lain kaset ada outlet Do, itu terhubung ke kaset berikutnya, memungkinkan kaset mengalir seperti satu. Konektor daya di ujung juga digandakan.

Untuk menghubungkan tombol kebijaksanaan yang biasanya terbuka ke Arduino, Anda dapat melakukan cara paling sederhana: sambungkan satu konduktor bebas tombol ke daya atau ground, yang lain ke pin digital

Langkah 4: Pengembangan Program Kontrol untuk Mengontrol Parameter Utama

Unduh sketsa untuk program

Arduino menggunakan bahasa grafis FBD dan LAD, yang merupakan standar di bidang pemrograman pengontrol industri.

Deskripsi bahasa FBD

FBD (Function Block Diagram) adalah bahasa pemrograman grafis standar IEC 61131-3. Program ini dibentuk dari daftar sirkuit yang dieksekusi secara berurutan dari atas ke bawah. Saat memprogram, set blok perpustakaan digunakan. Blok (elemen) adalah subrutin, fungsi atau blok fungsi (AND, OR, NOT, trigger, timer, counter, blok pemrosesan sinyal analog, operasi matematika, dll.). Setiap rantai individu adalah ekspresi yang disusun secara grafis dari elemen individu. Blok berikutnya terhubung ke output blok, membentuk rantai. Di dalam rantai, blok dieksekusi secara ketat sesuai urutan koneksinya. Hasil perhitungan rangkaian ditulis ke variabel internal atau diumpankan ke output pengontrol.

Deskripsi bahasa LAD

Ladder Diagram (LD, LAD, RKS) adalah bahasa logika relay (tangga). Sintaks bahasanya nyaman untuk mengganti sirkuit logika yang dibuat pada teknologi relai. Bahasa ini ditujukan untuk insinyur otomasi yang bekerja di pabrik industri. Menyediakan antarmuka intuitif untuk logika pengontrol, yang memfasilitasi tidak hanya tugas pemrograman dan commissioning itu sendiri, tetapi juga pemecahan masalah cepat pada peralatan yang terhubung ke pengontrol. Program logika relai memiliki antarmuka grafis yang intuitif dan intuitif untuk insinyur listrik, yang mewakili operasi logika seperti sirkuit listrik dengan kontak terbuka dan tertutup. Aliran atau tidak adanya arus di sirkuit ini sesuai dengan hasil operasi logis (benar - jika arus mengalir; salah - jika tidak ada arus yang mengalir). Elemen utama bahasa adalah kontak, yang secara kiasan dapat disamakan dengan sepasang kontak relai atau tombol. Sepasang kontak diidentifikasi dengan variabel boolean, dan status pasangan ini diidentifikasi dengan nilai variabel. Perbedaan dibuat antara elemen kontak yang biasanya tertutup dan biasanya terbuka, yang dapat dibandingkan dengan tombol yang biasanya tertutup dan biasanya terbuka di sirkuit listrik.

Sebuah proyek di FLProg adalah satu set papan, di mana masing-masing modul lengkap dari sirkuit umum dirakit. Untuk kenyamanan, setiap papan memiliki nama dan komentar. Juga, setiap papan dapat diciutkan (untuk menghemat ruang di area kerja saat pekerjaan selesai), dan diperluas. LED merah pada nama papan menunjukkan bahwa ada kesalahan dalam skema papan.

Sirkuit setiap papan dirakit dari blok fungsional sesuai dengan logika pengontrol. Sebagian besar blok fungsi dapat dikonfigurasi, dengan bantuan operasinya dapat disesuaikan sesuai dengan persyaratan dalam kasus khusus ini.

Juga untuk setiap blok fungsional ada deskripsi terperinci, yang tersedia kapan saja dan membantu untuk memahami operasi dan pengaturannya.

Saat bekerja dengan program, pengguna tidak perlu menulis kode, mengontrol penggunaan input dan output, memeriksa keunikan nama dan konsistensi tipe data. Program memonitor semua ini. Dia juga memeriksa kebenaran seluruh proyek dan menunjukkan adanya kesalahan.

Beberapa alat bantu telah dibuat untuk bekerja dengan perangkat eksternal. Ini adalah alat untuk menginisialisasi dan mengatur jam waktu nyata, alat untuk membaca alamat perangkat pada bus OneWire dan I2C, serta alat untuk membaca dan menyimpan kode tombol pada remote control IR. Semua data tertentu dapat disimpan sebagai file dan kemudian digunakan dalam program.

Untuk mengimplementasikan proyek, program aktuasi servo berikut dibuat untuk pengumpan dan pengontrol.

Blok pertama "MenuValue" mengarahkan informasi ke blok menu untuk menampilkan informasi pada layar LCD tentang status servo drive.

Di masa depan, operasi logis "DAN" memungkinkan Anda untuk melangkah lebih jauh atau dengan unit perbandingan "I1 == I2", yaitu, nomor preset 8 akan sama seperti pada modul jam waktu nyata, kemudian servo dihidupkan melalui pelatuk, cara yang sama dilakukan untuk menghidupkan servo pada pukul 20.00.

Untuk kenyamanan menghidupkan servo sendiri melalui tombol, fungsi logika pemicu diambil dan tombol nomor 4 dimaksudkan untuk itu, atau output informasi tentang ketenangan servo ke blok menu untuk menampilkan informasi tentang Layar LCD.

Jika sinyal muncul untuk servo beroperasi, maka ia pergi ke blok yang disebut "Switch" dan pada sudut tertentu membuat rotasi drive dan pergi ke tahap awal melalui blok "Reset".

Daftar aktuasi servo.

Kompresor selalu hidup dan terhubung ke relai, ketika sinyal datang melalui blok "Servo On", maka ia menuju ke blok pengatur waktu "TOF" dan mematikan relai selama 15 menit dan mengirimkan informasi tentang keadaan relai dalam menu.

Daftar termostat.

Hubungkan sensor suhu melalui perpustakaan