Selbst gemachter Arduino Aquacontroller - unverzichtbar für ein Heimaquarium

Grüße an alle Liebhaber von Mikrocontrollern hausgemacht. Wenn Sie ein glücklicher Besitzer eines Heimaquariums sind, ist dieser Artikel möglicherweise für Sie von Interesse. Darin werde ich den gesamten Prozess der Erstellung eines einfachen, aber sehr nützlichen hausgemachten Aquakontrollers detailliert beschreiben, der das Leben des Besitzers einer kleinen Unterwasserwelt erleichtern soll.

Wie Sie wissen, beginnt jedes erfolgreiche Projekt mit der Erstellung technischer Spezifikationen. Im Folgenden sind die grundlegenden Anforderungen und Funktionen aufgeführt, die ich vom Aquacontroller erhalten wollte:

- niedrige Kosten und Verfügbarkeit von Komponenten;
- anpassbare Zeit zum Ein- und Ausschalten des Lichts im Aquarium;
- Fütterungsmodus (der Filter schaltet sich aus und startet automatisch nach 15 Minuten);
- Aufnahme eines Fütterungsplans;
- Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft (als Ergänzung);
- Anzeige des aktuellen Datums, der Uhrzeit und anderer Parameter auf dem LCD-Display;
- Management- und Parametereinstellungen über das Menü mit 4 Tasten (Auf, Ab, Ok, Abbrechen);

Basierend auf dem Obigen wurde die in 1 gezeigte Schaltung geboren.

Abbildung 1 - Elektrisches Diagramm des Aquakontrollers

Das Hauptelement ist die Platine Arduino Prominiin China erworben. Wie sich später herausstellte, wurde ein Controller darauf installiert ATMega168 statt ATMega328. Dies brachte mich dazu, an der Optimierung des Programms zu basteln, da es sich für diesen Controller aufgrund der halben Größe des Flash-Speichers als unerträglich herausstellte.

Zur Anzeige von Informationen wurde eine bekannte zweizeilige 16-stellige LCD-Anzeige ausgewählt. Im Projekt ist es verbunden mit Arduino auf einem 4-Draht-Datenbus.

Ein digitaler Sensor ist für die Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit verantwortlich. Dth11. Für den häuslichen Bedarf ist es genug. Tatsächlich hat es keinen bestimmten Zweck und wird lediglich als Ergänzung zum Gesamtbild hinzugefügt.

Zur Steuerung der Leuchtstofflampe und des Filters habe ich zwei Simistorkanäle verwendet, die auf einem Bündel von Optosimistoren hergestellt wurden MOC3063 und Leistungssimistor BT137-600E. Dies ermöglichte es uns, den Stromkreis von mechanischen Relais zu befreien, weshalb ich aus irgendeinem Grund kein Mitgefühl habe.

Tasten des Managements - übliche Uhr, ohne Fixierung.

Nun, da alle Einstellungen an einen bestimmten Zeitraum gebunden sind, muss das Gerät unbedingt eine Echtzeituhr enthalten.In diesem Fall habe ich das Modul verwendet Tinyrtc basierend auf Mikroschaltung DS1703. Das Modul wird protokollgesteuert i2c und enthält einen Anschluss zum Einsetzen einer Batterie, mit dem Sie Datum und Uhrzeit des Ausschaltens speichern können. Der externe Modulvorschub ist in Foto Nr. 2 dargestellt

Foto Nr. 2 - Echtzeituhrmodul

So werden die Anforderungen definiert, das Schema erstellt - Sie können zur Entwurfsphase der Leiterplatte übergehen. Der EasyEda-Onlinedienst hat mir bei der Bewältigung dieser Aufgabe erfolgreich geholfen. Um mich nicht mit dem Bohren von Löchern zu beschäftigen, habe ich beschlossen, alle stromführenden Schienen und Komponenten in der oberen Schicht zu platzieren. Nachdem ich die Details im Editor ein wenig verdreht hatte, bekam ich ein PCB-Design mit nur drei Jumpern. Das Aussehen der Tafel ist in Abbildung 3 zu sehen.

Abbildung 3 - Das Erscheinungsbild der Aquacontrol-Leiterplatte

Wer das Projekt wiederholen möchte, kann die PCB-Datei über diesen Link herunterladen: pcb-lut.pdf [69,4 Kb] (Downloads: 131)
Online-Datei anzeigen:

Also, auf welche Punkte sollten Sie achten? Widerstand R4 und R8 - Zwilling, der Rest ist in gemacht SMD Gehäuse 1206. Uhrenknöpfe haben Größe 12x12. Die Karte hat auch einen chinesischen Spannungswandler 220 V / 5 V., dessen Aussehen auf Foto Nr. 4 dargestellt ist.

Foto Nr. 4 - Spannungswandler 220V / 5V.

Der LCD-Bildschirm und das Echtzeituhrmodul sollen auf Bordgestellen montiert werden, deren Rolle ich erfolgreich durch das Schneiden von Kunststoffdübeln ausgeführt habe.

Daraufhin werden alle Funktionen der Installation definiert und es bleibt nur die Übertragung der Karte vom Monitorbildschirm in unsere physische Welt. Hierfür wurde eine bekannte Methode gewählt. LUTDies impliziert das Vorhandensein eines Laserdruckers und eines Bügeleisens. Für diejenigen, die mit dieser Technologie der Zukunft nicht vertraut sind, wird im Folgenden der Prozess der Erstellung einer Leiterplatte in meinem Badezimmer beschrieben.

Suchen Sie zunächst nach einer Zeitschrift mit Hochglanzseiten oder einem Blatt Fotopapier. Wir drucken das Kartenmuster auf dem Laserdrucker, ohne zu vergessen, es umzudrehen. Wir bereiten ein Stück folienbeschichtetes Glastexalit entsprechend der Größe des Rohlings vor und schleifen die Kupferoberfläche mit feinkörnigem Schmirgelpapier, um zu glänzen. Es sollte ungefähr so ​​sein (Foto Nummer 5).

Foto Nr. 5 - Die Tafel ist für die Übersetzung der Zeichnung vorbereitet

Als nächstes drehen wir den Ausdruck auf die Folie und bringen ihn auf der Leiterplatte an. Danach fahren wir das Papier mit einem heißen Bügeleisen für ca. 3 Minuten. Die Aufwärmzeit kann hier abhängig von der Temperatur des Eisens und der Erfahrung des Ausführers dieses geheimen Rituals variieren. Das sieht optisch ungefähr so ​​aus (Foto Nr. 6):

Foto Nr. 6 - Übertragung des Bildes auf die Oberfläche der Folie

Nachdem das Papier fest auf der Leiterplatte haftet, schalten Sie das Bügeleisen aus und lassen Sie die Leiterplatte abkühlen. Jetzt müssen Sie die Papierschicht vorsichtig entfernen und gleichzeitig den klebrigen Toner nicht beschädigen. Damit der Fall erfolgreich ist, muss das Papier angefeuchtet und durch Rollen mit den Fingerspitzen entfernt werden. Dieser Vorgang ist auf Foto Nr. 7 deutlicher dargestellt.

Foto Nr. 7 - Entfernen von Papier von der Leiterplatte

Manchmal kommt es vor, dass der Toner an einigen Stellen einfach nicht haftet. In diesem Fall können diese Bereiche mit einer dauerhaften Markierung vervollständigt werden. Foto Nr. 8 zeigt die Tafel nach dem Entfernen des Papiers. Bitte beachten Sie, dass sich im oberen linken Teil kein Teil der Abbildung befindet, der anschließend mit der oben beschriebenen Methode wiederhergestellt wird.

Foto Nr. 8 - Karton nach dem Entfernen des Papiers

Wenn alle unangenehmen Momente beseitigt sind, können Sie mit dem Ätzen beginnen. Dafür habe ich eine Lösung von Eisenchlorid als eine der günstigsten und sichersten Optionen verwendet. Spülen Sie die Platte nach dem Ätzen gründlich mit einem Lösungsmittel ab, um Toner von den Spuren zu entfernen. Dann reinigen wir wieder mit einem feinen Schleifpapier, entfetten und Zinn. Das Ergebnis ist in Foto Nr. 9 dargestellt.

Foto Nr. 9 - Die Karte ist bereit für die Installation von Funkkomponenten

Eine der Hauptphasen ist abgeschlossen. Die nächste Stufe ist die Installation und das Löten von Funkkomponenten. Dies ist ein kreativer und rein individueller Prozess. Wenn Sie Fragen haben, bin ich bereit, diese in den Kommentaren zu beantworten, aber jetzt zeige ich Ihnen nur, was ich habe (Foto 10):

Foto Nr. 10 - eine Platte mit versiegelten Komponenten

Wie ich oben geschrieben habe, werden das Display und das Uhrmodul mit Kunststoffgestellen aus Dübeln zur schnellen Installation über die Platine angehoben und ihre Kontakte mit dünnen Drähten auf die Platine gelötet.Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor wird separat über dem Gerät angezeigt. Meiner Meinung nach werden mit dieser Anordnung die Messwerte genauer sein. Für die Beleuchtungskanäle und den Filter werden unten auf der Platine zwei externe Steckdosen angezeigt. Außerdem war die Höhe der Knöpfe nicht ausreichend, daher plane ich, sie mit Kunststoffbuchsen zu vergrößern. Nach einigen Manipulationen sieht das Gerät fast fertig aus (siehe Foto Nr. 11).

Foto Nr. 11 - Aquakontroller ohne Gehäuse

Bevor Sie die Oberseite des Gehäuses versiegeln, müssen Sie die Firmware einschreiben Arduino ProMini. Dazu stecke ich Stifte auf die Platine, die mit den Kontakten verbunden ist Vcc, GND, Rx und TX. Programmieren Arduino ProMini am einfachsten zu benutzen USB-Programmierer, aber das war nicht verfügbar. Seine Rolle wurde erfolgreich von einem anderen Vorstand ausgeführt Arduino uno mit entferntem Controller. Ich werde nicht auf die Details dieses Prozesses eingehen, da es im Internet viele Artikel zu diesem Thema gibt. Ich werde der Klarheit halber nur Foto Nr. 12 geben.

Foto Nr. 12 - Vorbereitung für die Firmware

Lassen Sie uns nun über das Programm selbst sprechen. Wenn Sie das Gerät einschalten, wird der Hauptbildschirm angezeigt. Es zeigt Informationen zu aktuellem Datum, Uhrzeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit an. Außerdem werden abhängig vom aktuellen Status des Systems mehrere Sonderzeichen angezeigt, nämlich: das Licht ist an - das Sonnensymbol; Licht aus - Mondikone; Filter ein - Filtersymbol; Fütterung ist im Gange - Fischsymbol. Wenn Sie auf OK klicken, ruft der Benutzer ein Menü auf, in dem Parameter konfiguriert werden können, z.
- Lichtsteuermodus. In diesem Abschnitt können Sie das Licht manuell ein- und ausschalten, indem Sie den entsprechenden Menüpunkt auswählen und die geplanten Ein- und Ausschaltzeiten festlegen.
- Filtersteuermodus. Ermöglicht das manuelle Ein- und Ausschalten des Filters. Wählen Sie die Funktion „Zuführen“ (Fütterung) und legen Sie den Fütterungsplan fest. Im Vorschubmodus stoppt der Filter und stellt sich nach 15 Minuten automatisch wieder her.
- Einstellen des aktuellen Datums.
- Einstellen der aktuellen Uhrzeit. Datums- und Uhrzeitdaten werden im Uhrmodul aufgezeichnet. Wenn das Gerät ausgeschaltet wird, werden sie nicht zurückgesetzt, wenn eine Batterie darauf installiert ist.

Zum besseren Verständnis zeigt Abbildung 13 die Menüstruktur.

Abbildung №15 - Menüstruktur des Aquacontrollers.

Firmware herunterladen für Arduino Pro Mini und alle notwendigen Bibliotheken können sein dieser Link

Nachdem Sie das Programm in den Mikrocontroller geschrieben haben, können Sie den Fall schließen und unter realen Bedingungen mit den Tests fortfahren. Vor dem Schreiben dieses Artikels verging ungefähr eine Woche Betrieb. Der Aquakontroller funktionierte einwandfrei, ohne dass es zu Fehlfunktionen kam, sodass ich nicht ständig an den Gabeln ziehen musste, um den Fisch zu füttern oder das Licht auszuschalten. Das Ergebnis meiner Bemühungen ist auf Foto Nr. 16 dargestellt.

Foto Nr. 16 - Aquakontroller in Betrieb