Akváriumtervezés az alapvető paraméterek automatikus vezérlésével: 4 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ma a tengeri akvárium gondozása minden akvarista számára elérhető. Az akvárium megszerzésének problémája nem nehéz. De a lakók teljes életfenntartása, a műszaki meghibásodások elleni védelem, az egyszerű és gyors karbantartás és gondozás érdekében szükség van egy akvárium létrehozására, amely az autonóm életfenntartás elvein alapul. A modern szabadalmaztatott technológiák lehetővé teszik, hogy a tengerek és óceánok víz alatti lakóit mesterséges körülmények között tartsák - a lehető legközelebb természetes élőhelyükhöz. Az automatizálási rendszer vezérli az összes életfenntartási folyamatot és berendezést, példátlan hatékonyságot és egyszerű kezelést és karbantartást biztosít a nagy akváriumkomplexumokban és akváriumokban, nagy megbízhatóságot és problémamentes működést, kiváló minőségű vizet, és ennek eredményeként hosszú és egészséges életet tengeri állatok. A vezérlésnek és az automatizálásnak számos általános funkciója van, például: automatikus fénykapcsolás, nappali fényviszonyok szimulálása, a beállított hőmérséklet fenntartása, a természetes élőhely jobb megőrzése és a víz oxigénnel való gazdagítása. Az akváriumi számítógépek és tartozékok elengedhetetlenek a tengeri élővilág normális életének jobb támogatásához. Például vészszivattyú hiányában és a főszivattyú meghibásodása esetén néhány óra múlva a tengeri állatok elpusztulnak, ezért az automatizálásnak köszönhetően tudunk a hibák azonosításáról vagy meghibásodások. A leírt paraméterek manuális konfigurálásához sok manipulációt kell végrehajtania, teszteket kell elvégeznie és a berendezést be kell állítania. A vízanalízis kézi elvégzése már a múlt század, ma a Tengeri Akvárium, amelynek tiszta vizében élnek élénk színeikkel és energikus viselkedésükkel megkülönböztetett tengeri állatok, nem igényel különös gondosságot

Lépés: Fedél készítése akváriumhoz

Az akvárium méretének megfelelő fedőt készítve, a fedél szerves üvegből készült, mivel megfelelő tulajdonságokkal rendelkezik a víz és az elektronika számára.

Először megmérjük az akváriumunkat, és ezeknek a méreteknek megfelelően feltalálunk egy fedelet, először a fedél falait vágjuk le, majd szuperragasztóval ragasszuk fel és szórjuk meg szórással a jobb stabilitás érdekében. Azonnali szellőzéshez és automatikus adagolóhoz 50 mm x 50 mm méretű négyszögletes lyukat vágunk.

2. lépés: Az összetevők elemzése

A töltelékhez a legegyszerűbb és legolcsóbb Arduino Mega mikrokontrollert választottuk, ez szolgál majd az egész folyamat agyaként, majd szervohajtást használnak az automatikus adagolóhoz, amelyet viszont egy lyukú hengerhez rögzítenek, a világításhoz vegyük a programozó LED szalagot, és programozzuk napfelkeltére és napnyugtára, amikor hajnalban a fényerő emelkedik, és napnyugtakor fokozatosan csökken. A víz felmelegítéséhez vegyen egy normál akváriumi vízmelegítőt, és csatlakoztassa egy reléhez, amely információkat kap a be- és kikapcsolásáról, a hőmérséklet leolvasásához telepítsen egy hőmérséklet -érzékelőt. A víz hűtéséhez vegyen egy ventilátort, és szerelje be az akvárium fedelébe, ha a hőmérséklet meghaladja a beállított hőmérsékletet, a ventilátor relén keresztül bekapcsol. Az információk könnyű olvasása és az akvárium beállítása érdekében csatlakoztatjuk az LCD kijelzőt és gombokat az akvárium értékeinek beállításához. Egy kompresszort is telepítenek, amely folyamatosan működik, és 5 percre kikapcsol, amikor az adagoló elindul, így az étel nem oszlik el az akváriumon.

Az Aliexpress -en rendeltem minden alkatrészt, itt egy lista és linkek az alkatrészekhez:

Feed a ws2812 -ről -

Valós idejű óra Ds3231-

LCD1602 LCD -

4 csatornás relé modul -

DS18b20 hőmérséklet -érzékelő -

Modul az IRF520 0-24v -n -

Gombok -

Mega2560 platformlap -

Szervó -

3. lépés: A projektberendezések telepítése

Az alkatrészeket a számunkra kényelmesen elrendezzük, és a rendszer szerint csatlakoztatjuk, lásd a képeket.

Telepítjük az ArduinoMega 2560 mikrokontrollert a korábban összeállított tokba. Az Arduino Mega működtethető USB -ről vagy külső áramforrásról - a forrás típusa automatikusan kerül kiválasztásra.

A külső áramforrás (nem USB) lehet AC / DC adapter vagy újratölthető akkumulátor / akkumulátor. Az adapter dugóját (átmérő - 2,1 mm, középső érintkező - pozitív) be kell helyezni a megfelelő tápcsatlakozóba a táblán. Akkumulátor / akkumulátor esetén a vezetékeket a POWER csatlakozó Gnd és Vin csapjaihoz kell csatlakoztatni. A külső tápegység feszültsége 6 és 20 V között lehet. A tápfeszültség 7 V alatti csökkenése azonban az 5 V -os tű feszültségének csökkenéséhez vezet, ami a készülék instabil működését okozhatja. A 12 V -nál nagyobb feszültség használata a feszültségszabályozó túlmelegedéséhez és a kártya károsodásához vezethet. Ezt figyelembe véve ajánlott 7-12 V közötti feszültségű tápegységet használni. Csatlakoztatjuk a tápellátást a mikrokontrollerhez 5 V -os tápegység segítségével a GND és az 5 V -os érintkezőkön keresztül. Ezután telepítjük a szellőztető relét, a vízmelegítőt és a kompresszort (3.1. Ábra), csak 3 érintkezőjük van, az alábbiak szerint vannak csatlakoztatva az Arduino -hoz: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. A relé bemenete invertált, így a magas szint bekapcsolja a tekercset, az alacsony pedig bekapcsol.

Ezután szereljük fel az LCD kijelzőt és a valós idejű óra modult, ezek csatlakozását az ábra mutatja.

Az SCL csapokat az analóg 5 tűs csatlakozóhoz kell csatlakoztatni; Az SDA csapok analóg 6 tűs aljzatokhoz csatlakoznak. A kapott szerelvény felső sínje I2C buszként fog működni, az alsó sín pedig az erőátviteli sín. Az LCD és az RTC modul 5 voltos érintkezőkhöz csatlakozik. Az utolsó lépés elvégzése után a műszaki szerkezet készen áll.

A szervó csatlakoztatásához egy IRF520 tranzisztor került a csendesebb szervoimpulzusokhoz, a szervó tranzisztoron keresztül csatlakozott, és maga a tranzisztor közvetlenül az Arduino -hoz volt csatlakoztatva

A világításhoz WS2812 LED szalagot vettünk. A + 5V és a GND csapokat a tápegység plusz és mínuszához csatlakoztatjuk, a Din -t az Arduino bármelyik digitális tűjéhez csatlakoztatjuk, alapértelmezés szerint ez lesz a 6. digitális tű, de bármely más használható (3.6. Ábra)). Ezenkívül ajánlatos az Arduino földjét csatlakoztatni a tápegység földjéhez. Nem kívánatos az Arduino áramforrásként való használata, mivel a + 5V kimenet csak 800mA áramot tud biztosítani. Ez elegendő a LED -szalag legfeljebb 13 képpontjához. A szalag másik oldalán Do kimenet található, amely a következő szalaghoz csatlakozik, lehetővé téve a szalagok kaszkádját, mint egy. A végén található tápcsatlakozó is megismétlődik.

Ha egy normálisan nyitott tapintógombot szeretne csatlakoztatni az Arduino -hoz, akkor a legegyszerűbb módon teheti meg: csatlakoztassa a gomb egyik szabad vezetékét a tápellátáshoz vagy a földeléshez, a másikat egy digitális tűhöz.

4. lépés: Vezérlőprogram kidolgozása a fő paraméterek vezérlésére

Töltse le a program vázlatát

Az Arduino az FBD és a LAD grafikus nyelveket használja, amelyek szabványosak az ipari vezérlőprogramozás területén.

Az FBD nyelv leírása

Az FBD (Function Block Diagram) az IEC 61131-3 szabvány grafikus programozási nyelve. A program a felülről lefelé sorban végrehajtott áramkörök listájából áll össze. A programozás során könyvtári blokkok készleteit használják. A blokk (elem) egy alprogram, függvény- vagy funkcióblokk (ÉS, VAGY, NEM, triggerek, időzítők, számlálók, analóg jelfeldolgozó blokkok, matematikai műveletek stb.). Minden egyes lánc az egyes elemekből grafikusan összeállított kifejezés. A következő blokk a blokk kimenetéhez kapcsolódik, és láncot képez. A láncon belül a blokkokat szigorúan a csatlakoztatásuk sorrendjében hajtják végre. Az áramkör számításának eredményét egy belső változóba írják, vagy a vezérlő kimenetére táplálják.

LAD nyelvleírás

A létradiagram (LD, LAD, RKS) egy relé (létra) logikai nyelv. A nyelv szintaxisa kényelmes a relé technológiával készített logikai áramkörök cseréjéhez. A nyelv az ipari üzemekben dolgozó automatizálási mérnököket célozza meg. Intuitív kezelőfelületet biztosít a vezérlő logikájához, amely nemcsak a programozás és az üzembe helyezés feladatait könnyíti meg, hanem a vezérlőhöz csatlakoztatott berendezések gyors hibaelhárítását is. A relé logikai program grafikus interfésszel rendelkezik, amely intuitív és intuitív az elektromos mérnökök számára, és olyan logikai műveleteket képvisel, mint egy nyitott és zárt érintkezőkkel rendelkező elektromos áramkör. Ebben az áramkörben az áramlás vagy az áram hiánya megfelel egy logikai művelet eredményének (igaz - ha áram folyik; hamis - ha nincs áram). A nyelv fő elemei a névjegyek, amelyek képletesen egy pár reléérintkezőhöz vagy egy gombhoz hasonlíthatók. Egy érintkezőpárt egy logikai változóval azonosítanak, és ennek a párnak az állapotát a változó értékével. Megkülönböztetünk normálisan zárt és normálisan nyitott érintkezőelemeket, amelyek összehasonlíthatók az elektromos áramkörök normálisan zárt és rendesen nyitott gombjaival.

Az FLProg projektje táblák halmaza, amelyek mindegyikére az általános áramkör teljes modulja van felszerelve. A kényelem érdekében minden táblának van neve és megjegyzései. Ezenkívül minden tábla összecsukható (hogy helyet takarítson meg a munkaterületen, amikor a munka befejeződött), és kibontható. A kártya nevében lévő piros LED azt jelzi, hogy hibák vannak a kártya sematikájában.

Az egyes kártyák áramköre funkcionális blokkokból áll össze, a vezérlő logikájának megfelelően. A funkcióblokkok többsége konfigurálható, ezek segítségével testre szabható a működésük az adott eset követelményeinek megfelelően.

Valamennyi funkcionális blokkhoz részletes leírás is tartozik, amely bármikor elérhető, és segít megérteni működését és beállításait.

Amikor a programmal dolgozik, a felhasználónak nincs szüksége írási kódra, ellenőrizheti a bemenetek és kimenetek használatát, ellenőrizze a nevek egyediségét és az adattípusok konzisztenciáját. A program mindezt figyelemmel kíséri. Ezenkívül ellenőrzi az egész projekt helyességét, és jelzi a hibák jelenlétét.

Számos segédeszközt hoztak létre külső eszközök kezelésére. Ez egy eszköz a valós idejű óra inicializálásához és beállításához, eszközök a OneWire és I2C buszokon lévő eszközcímek leolvasásához, valamint eszköz a gombkódok olvasásához és mentéséhez egy infravörös távirányítón. Minden bizonyos adat fájlként menthető, és később felhasználható a programban.

A projekt megvalósításához a következő szervo működtető programot hozták létre az adagoló és a vezérlő számára.

Az első „MenuValue” mondat a menüblokkba irányítja át az információkat a szervohajtás állapotáról az LCD kijelzőn.

A jövőben az "AND" logikai művelet lehetővé teszi, hogy továbblépjen, vagy az "I1 == I2" összehasonlító egységgel, azaz a 8 előre beállított szám ugyanaz lesz, mint a valós idejű óra modulon, majd a szervó be van kapcsolva a ravaszon keresztül, ugyanígy történt a szervó 20:00 órai bekapcsolása.

A szervó gombon keresztül történő önbekapcsolásának kényelme érdekében a trigger logikai funkciót választottuk, és a 4-es gomb volt erre szánva, vagy a szervó nyugalmáról szóló információk kiadása a menüblokkba, hogy megjelenítse a LCD kijelzö.

Ha jel jelenik meg a szervó működéséhez, akkor a „Switch” nevű mondathoz lép, és adott szögben elforgatja a hajtást, és a „Reset” mondaton keresztül a kezdeti szakaszba lép.

A szervo működtetésének felsorolása.

A kompresszor mindig be van kapcsolva és csatlakozik a reléhez, amikor egy jel érkezik a „Servo On” mondaton, akkor a „TOF” időzítő blokkhoz megy, és kikapcsolja a relét 15 percre, és információt továbbít a relé állapotáról a menüben.

A termosztát felsorolása.

Csatlakoztassa a hőmérséklet -érzékelőt a könyvtárhoz