Pencahayaan LED Otomatis untuk Akuarium yang Ditanam Menggunakan RTC: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Beberapa tahun yang lalu saya memutuskan untuk membuat akuarium yang ditanam. Saya terpesona oleh keindahan akuarium itu. Saya melakukan semua yang seharusnya saya lakukan saat menyiapkan akuarium tetapi mengabaikan satu hal yang paling penting. Benda itu adalah pencahayaan. Semuanya tampak baik-baik saja selama beberapa hari tetapi kemudian ganggang mulai tumbuh di mana-mana di dalam tangki dan tanaman tidak tumbuh dengan baik. Ini adalah pekerjaan yang sulit untuk mendapatkan semuanya kembali normal.

Sekarang setelah bertahun-tahun, saya ingin mengatur akuarium lagi dengan mengutamakan pencahayaan. Saya melakukan riset di internet dan menemukan bahwa tanaman membutuhkan paparan cahaya terus menerus selama sekitar 10-12 jam setiap hari. Saya juga jadi tahu bahwa tanaman lebih merespon spektrum cahaya merah dan biru.

Caranya adalah dengan mensimulasikan alam sedekat mungkin di dalam akuarium. Saya bisa menyalakan atau mematikan lampu secara manual tetapi mengapa tidak mengotomatiskannya. Ini mengurangi kesalahan manusia. Jadi, saya memutuskan untuk membuat sistem pencahayaan LED yang ON dan OFF secara otomatis menggunakan Arduino. Ini membuat periode pencahayaan konsisten yang dibutuhkan tanaman.

Tangki saya akan memiliki penutup di atasnya. Jadi saya memutuskan untuk memasang papan pengontrol di luar tangki karena kelembaban adalah musuh terbesar elektronik.

Mari kita mulai!

Langkah 1: RTC - Jam Waktu Nyata

Rencananya adalah untuk menghidupkan dan mematikan LED pada waktu tertentu dalam sehari. LED tidak akan langsung menyala ke kecerahan penuh, tetapi akan mencapai kecerahan nol hingga kecerahan penuh dalam satu jam. Ini untuk mensimulasikan matahari terbit. Hal yang sama berlaku saat mematikan LED.

Pekerjaan memberikan waktu yang tepat dilakukan oleh Real Time Clock atau RTC. Keuntungan menggunakan RTC daripada milis() adalah waktu yang tepat dapat diperoleh secara langsung. Selain itu, modul RTC memiliki cadangan baterai sendiri. Jadi meskipun Arduino dimatikan atau direset waktu tidak hilang. Ini membuatnya sempurna untuk aplikasi kita.

Modul yang akan saya gunakan adalah DS3231 IIC Real Time Clock. Ini menggunakan antarmuka I2C untuk berkomunikasi dengan Arduino. Saya mendapatkan milik saya dari sini.

Terima kasih kepada Rinky-Dinky Electronics atas kerja kerasnya. Unduh perpustakaan untuk DS3231 di sini

Langkah 2: LED dan Driver

Untuk akuarium yang ditanam, aturan praktisnya adalah 2 Watt per Galon. Milik saya adalah tangki 20 galon dan saya akan menggunakan dua LED 10 Watt. Saya tahu itu adalah setengah Watt yang direkomendasikan tetapi tangki saya berada tepat di samping jendela saya dengan banyak cahaya yang masuk melaluinya. Saya akan menguji pengaturan 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 daftar, tegangan maju harus 9-11V dan maju maksimum sekitar 900mA. Saya memesan driver LED yang sesuai.

Mengapa menggunakan driver?

Kita tidak hidup di dunia yang sempurna. Oleh karena itu, output akan selalu lebih kecil dari input. Jadi di mana kekuatan yang hilang? Itu diubah menjadi panas. Sama halnya dengan LED. Semikonduktor memiliki Koefisien Suhu Negatif (NTC) yang berarti bahwa ketika suhu meningkat, resistansinya berkurang. LED juga merupakan semikonduktor. Ketika suhunya terus meningkat, resistansinya mulai berkurang karena arus yang mengalir melaluinya meningkat. Ini meningkatkan pemanasan bahkan lebih. Ini berlanjut sampai LED rusak. Oleh karena itu, kita perlu membatasi arus agar tidak meningkat di atas batas yang ditentukan. Pekerjaan ini dilakukan oleh driver LED

Pada pengujian, saya menemukan bahwa pada 11V LED hanya menggambar sekitar 350mA. Itu aneh!

Menyiapkan Driver LED

Driver pada dasarnya adalah perangkat yang menyediakan tegangan output konstan dengan kemampuan membatasi arus. Ada berbagai driver LED yang tersedia di pasar yang menghasilkan arus konstan. Jika Anda telah membeli yang sama seperti yang saya beli, itu akan berisi 3 pot untuk penyesuaian. Kami prihatin dengan hanya dua dari mereka. Yang pertama untuk pengaturan tegangan dan yang terakhir digunakan untuk mengatur batas arus. Ikuti langkah-langkah untuk mengaturnya:

1. Hubungkan suplai DC 12V ke pin bertanda IN+ dan IN-. Silakan periksa polaritasnya.
2. Hubungkan multimeter ke pin bertanda OUT+ dan OUT- dan atur multimeter untuk membaca tegangan.
3. Putar pot pengatur tegangan sampai multimeter membaca tegangan maju pengenal LED. Dalam kasus saya, ini adalah 9-11V. Saya memilih 10.7V. (Sedikit lebih sedikit tidak akan membahayakan).
4. Sekarang letakkan multimeter dalam mode membaca saat ini. Arus akan mulai mengalir melaluinya. Putar pot pengatur arus hingga arus pengenal LED mulai mengalir.
5. Itu dia! Anda sekarang dapat menghubungkan LED Anda ke sana.

Langkah 3: Membuat Panel LED

Seperti yang disebutkan sebelumnya, saya memutuskan untuk menggunakan dua LED 10 Watt dan empat strip LED RGB yang telah saya letakkan. Saya akan menggunakan strip untuk warna merah dan biru. Saya menggunakan bingkai aluminium (yang paling umum digunakan untuk membuat bingkai jendela dan pintu) hampir sepanjang akuarium saya. Saya menggunakan bingkai aluminium karena berfungsi sebagai heatsink untuk LED. Heatsink penting untuk LED berdaya tinggi karena mereka membuang banyak panas. Umur LED akan berkurang jika tidak ada. Karena berlubang di antaranya, semua kabel dapat tetap tersembunyi dan aman di dalamnya.

Saya memperluas semua koneksi LED ke 6 konektor terminal seperti yang ditunjukkan pada gambar. Ini menjadi mudah untuk menghubungkan panel ke pengontrol yang akan kita buat selanjutnya.

Langkah 4: Membuat Pengontrol

Tujuan utamanya adalah untuk menghidupkan dan mematikan LED sesuai dengan waktu yang ditentukan oleh pengguna. Otak pengontrol adalah Arduino Nano. Mengapa hanya mengontrol pencahayaan? Karena saya memiliki beberapa relay, saya akan menggunakannya untuk menghidupkan atau mematikan beberapa peralatan seperti filter, pompa udara, pemanas, dll juga jika diperlukan. Saya menambahkan kipas komputer 12V DC untuk memberikan ventilasi.

Sakelar disediakan untuk memilih antara mode Manual dan Otomatis. Jika kita perlu mengakses tangki ikan setelah LED dimatikan di malam hari, sakelar dapat diputar ke posisi Manual dan kemudian kecerahan LED dapat dikontrol menggunakan Pot.

Saya menggunakan IC Array Transistor Darlington ULN2803 untuk mengontrol relai dan kipas. IC ini biasa disebut dengan Relay Driver.

Skema untuk membangun telah dilampirkan di sini. Sebuah PCB kustom akan membuatnya terlihat rapi dan profesional.

Saya memilih untuk menggunakan kotak switchboard sebagai penutup untuk pengontrol karena memiliki lubang yang telah dibor sebelumnya untuk pemasangan dan pelat penutup. Saya merekatkan mur di setiap slot dengan menggunakan lem epoksi. Saya melakukan hal yang sama di sisi yang berlawanan. Ini memastikan bahwa PCB dipegang dengan aman oleh sekrup. Saya membuat bukaan kecil di bagian bawah kotak seperti yang ditunjukkan pada gambar untuk kabel daya dan kabel menuju panel LED.

Langkah 5: Saatnya untuk Beberapa Kode

Setelah membuat papan pengontrol, saatnya membuatnya bekerja! Unduh sketsa terlampir di sini dan buka di Arduino IDE. Pastikan Anda mengunduh dan menginstal perpustakaan untuk DS3231 yang dilampirkan di sini.

Menyiapkan RTC

1. Masukkan baterai sel koin tipe 2032.
2. Buka DS3231_Serial_Easy dari contoh seperti yang ditunjukkan.
3. Batalkan komentar 3 baris dan masukkan waktu dan tanggal seperti yang ditunjukkan pada gambar.
4. Unggah sketsa ke Arduino dan buka monitor serial. Atur baud rate ke 115200. Anda seharusnya dapat melihat waktu yang terus diperbarui setiap 1 detik.
5. Sekarang, cabut Arduino dan pasang lagi setelah beberapa detik. Lihat serial monitornya. Itu harus menunjukkan waktu nyata.

Selesai! RTC telah disiapkan. Langkah ini harus dilakukan hanya sekali untuk mengatur tanggal dan waktu.

Sebelum Anda mengunggah

• Atur waktu mulai untuk LED.
• Atur waktu berhenti untuk LED.
• Atur waktu mulai untuk kipas.
• Atur waktu berhenti untuk kipas.

Catatan: Waktu dalam format 24 jam. Atur waktu yang sesuai

Seperti disebutkan sebelumnya, LED tidak akan menyala dengan kecerahan penuh. Misalnya, Jika Anda menyetel waktu mulai LED sebagai 10:00 pagi, maka LED akan perlahan menyala dan mencapai kecerahan penuhnya hingga pukul 11:00 dan akan tetap konstan hingga waktu berhenti tercapai. Ini untuk mensimulasikan matahari terbit dan terbenam. LED Merah dan Biru konstan. Mereka tetap AKTIF sepenuhnya sepanjang waktu.

Itu saja yang harus Anda atur. Unggah kode ke Arduino. Sekarang, tidak perlu ingat untuk NYALAKAN dan MATI lagi lampu akuarium Anda!

Saya tidak bisa mendapatkan beberapa gambar dari tangki ikan yang sebenarnya di mana itu akan dipasang karena saya belum mengaturnya. Saya akan memperbarui instruksi segera setelah saya menyiapkan semuanya!

Semoga Anda menikmati pembangunannya. Buat sendiri dan bersenang-senanglah! Selalu ada ruang untuk perbaikan dan banyak belajar. Munculkan ide-ide Anda sendiri.

Saya akan mulai lagi dengan akuarium yang ditanam setelah bertahun-tahun. Saya bukan ahli dalam bidang ini. Jangan ragu untuk mengomentari saran apa pun mengenai build. Terima kasih telah bertahan sampai akhir.