Automatické LED osvětlení pro zasazené akvárium pomocí RTC: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Před několika lety jsem se rozhodl založit vysázené akvárium. Fascinovala mě krása těch akvárií. Při zakládání akvária jsem dělal vše, co jsem dělat měl, ale jednu nejdůležitější věc jsem opomněl. Tou věcí bylo osvětlení. Několik dní vše vypadalo dobře, ale pak v nádrži začaly růst řasy a rostlinám se moc nedařilo. Je těžké vrátit vše do normálu.

Nyní, po mnoha letech, chci znovu založit akvárium s důrazem na osvětlení. Udělal jsem nějaký průzkum na internetu a zjistil jsem, že rostliny potřebují nepřetržité vystavení světlu asi 10-12 hodin denně. Také jsem zjistil, že rostliny reagují více na červené a modré spektrum světla.

Jde o to, simulovat přírodu co nejtěsněji uvnitř akvária. Mohl jsem ručně zapnout nebo vypnout světla, ale proč to nezautomatizovat. Tím se snižuje lidská chyba. Rozhodl jsem se tedy vytvořit LED osvětlovací systém, který se automaticky zapíná a vypíná pomocí Arduina. Díky tomu je doba osvětlení konzistentní, což rostliny potřebují.

Můj tank bude mít nahoře kryt. Rozhodl jsem se tedy namontovat řídicí desku mimo nádrž, protože vlhkost je největším nepřítelem elektroniky.

Začněme!

Krok 1: RTC - Hodiny reálného času

Plán je zapnout a vypnout LED diody v konkrétní denní dobu. LED diody se nezapnou okamžitě na plný jas, ale místo toho dosáhnou od nulového jasu do plného jasu za hodinu. To má simulovat východ slunce. Totéž platí při vypínání LED diod.

Úkolem poskytnutí přesného času jsou hodiny reálného času nebo RTC. Výhodou použití RTC oproti milis () je, že přesný čas lze získat přímo. Modul RTC má také vlastní záložní baterii. Takže i když je Arduino vypnuto nebo je resetováno, čas není ztracen. Díky tomu je ideální pro naši aplikaci.

Modul, který budu používat, jsou hodiny reálného času DS3231 IIC. Ke komunikaci s Arduinem používá rozhraní I2C. Svůj jsem dostal odsud.

Děkujeme společnosti Rinky-Dinky Electronics za tvrdou práci. Stáhněte si knihovnu pro DS3231 zde

Krok 2: LED diody a ovladače

U vysazeného akvária platí pravidlo 2 watty na galon. Můj je nádrž o objemu 20 galonů a budu používat dvě 10 W LED diody. Vím, že je to polovina doporučených Wattů, ale můj tank sedí hned vedle mého okna a prochází jím spousta světla. Budu testovat nastavení několik týdnů, sledovat růst rostlin a v případě potřeby přidat další LED.

Používám LED diody, které jsem koupil od společnosti Ebay, s barevnou teplotou 6500 K, která je skvělá pro růst rostlin. Podle seznamu by mělo být dopředné napětí 9-11V a maximální dopředné kolem 900mA. Podle toho jsem objednal ovladače LED.

Proč používat ovladače?

Nežijeme v dokonalém světě. Proto bude výstup vždy menší než vstup. Kde je tedy ztracená síla? Přeměňuje se na teplo. Totéž platí pro LED diody. Polovodič má negativní teplotní koeficient (NTC), což znamená, že se zvyšující se teplotou klesá jeho odpor. LED je také polovodič. Jak se jeho teplota stále zvyšuje, jeho odpor začíná klesat, díky čemuž se zvyšuje proud, který jím protéká. Tím se zahřívání ještě zvýší. To pokračuje, dokud není LED dioda poškozena. Proto musíme omezit proud, aby se nezvyšoval nad stanovený limit. Tuto práci provádějí ovladače LED

Při testování jsem zjistil, že při 11V LED svítí pouze asi 350mA. To je divné!

Nastavení ovladače LED

Ovladač je v podstatě zařízení, které poskytuje konstantní výstupní napětí s možností omezení proudu. Na trhu jsou k dispozici různé LED ovladače, které produkují konstantní proud. Pokud jste si koupili stejný jako já, bude obsahovat 3 hrnce na úpravy. Zabýváme se pouze dvěma z nich. První slouží k nastavení napětí a poslední slouží k nastavení proudového limitu. Při nastavování postupujte takto:

1. Připojte napájení 12 V DC k pinům označeným IN+ a IN-. Zkontrolujte polaritu.
2. Připojte multimetr k pinům označeným OUT+ a OUT- a nastavte multimetr na čtení napětí.
3. Otáčejte potenciometrem nastavení napětí, dokud multimetr nenačte jmenovité dopředné napětí LED. V mém případě je to 9-11V. Vybral jsem 10,7V. (Trochu méně neuškodí).
4. Nyní přepněte multimetr do aktuálního režimu čtení. Začne jím protékat proud. Otáčejte potenciometrem proudu, dokud nezačne proudit jmenovitý proud LED.
5. A je to! Nyní k němu můžete připojit svoji LED.

Krok 3: Výroba panelu LED

Jak již bylo zmíněno dříve, rozhodl jsem se použít dvě 10 W LED diody a čtyři RGB LED pásky, které jsem měl kolem. Pás budu používat pro červené a modré barvy. Použil jsem hliníkový rám (který se nejčastěji používá k výrobě okenních a dveřních zárubní) téměř po délce mého akvária. Šel jsem s hliníkovým rámem, který slouží jako chladič pro LED diody. Chladiče jsou pro tak výkonné LED diody důležité, protože odvádějí mnoho tepla. Životnost LED se v případě absence sníží. Jelikož je mezi nimi dutá, veškerá kabeláž v ní může zůstat skrytá a bezpečná.

Rozšířil jsem všechna připojení LED na 6 koncových konektorů, jak je znázorněno na obrázku. Nyní bude snadné připojit panel k ovladači, který budeme dělat dále.

Krok 4: Výroba ovladače

Hlavním cílem je zapnout a vypnout LED diody podle času nastaveného uživatelem. Mozkem ovladače je Arduino Nano. Proč jen ovládat osvětlení? Protože jsem měl kolem sebe nějaká relé, budu je v případě potřeby používat také k zapnutí nebo vypnutí některých spotřebičů, jako je filtr, vzduchové čerpadlo, topení atd. Přidal jsem počítačový ventilátor 12V DC, který zajišťoval větrání.

K dispozici je přepínač pro výběr mezi manuálním a automatickým režimem. V případě, že potřebujeme přístup k nádrži na ryby poté, co jsou LED diody v noci VYPNUTY, lze přepínač přepnout do polohy Manual a poté lze jas LED kontrolovat pomocí hrnce.

K ovládání relé a ventilátoru jsem použil ULN2803 Darlington Transistor Array IC. Tento IC je běžně známý jako reléový ovladač.

Zde je připojeno schéma sestavení. Díky vlastní desce plošných spojů bude vypadat úhledně a profesionálně.

Rozhodl jsem se použít skříň rozváděče jako skříň pro ovladač, protože má předvrtané otvory pro montáž a krycí desku. Do každého otvoru jsem vlepil matici pomocí nějakého epoxidového lepidla. To samé jsem udělal na opačné straně. Tím je zajištěno, že je deska plošných spojů bezpečně držena šrouby. Ve spodní části krabice jsem vytvořil malé otvory, jak je znázorněno na obrázku, pro napájecí kabel a vodiče vedoucí k panelu LED.

Krok 5: Čas na nějaký kód

Poté, co vyrobíte řídicí desku, je čas, aby fungovala! Zde si stáhněte přiloženou skicu a otevřete ji v Arduino IDE. Zde si stáhněte a nainstalujte knihovnu pro DS3231.

Nastavení RTC

1. Vložte knoflíkovou baterii typu 2032.
2. Otevřete DS3231_Serial_Easy z příkladů, jak je znázorněno.
3. Odkomentujte 3 řádky a zadejte čas a datum, jak je znázorněno na obrázku.
4. Nahrajte skicu do Arduina a otevřete sériový monitor. Nastavte přenosovou rychlost na 115 200. Měli byste vidět čas, který se stále obnovuje každou 1 sekundu.
5. Nyní odpojte Arduino a po několika sekundách jej znovu zapojte. Podívejte se na sériový monitor. Mělo by se zobrazovat v reálném čase.

Hotovo! Byl nastaven RTC. Tento krok je třeba provést pouze jednou, abyste nastavili datum a čas.

Než nahrajete

• Nastavte čas spuštění LED diod.
• Nastavte čas zastavení LED diod.
• Nastavte čas spuštění ventilátoru.
• Nastavte čas zastavení ventilátoru.

Poznámka: Čas je ve 24hodinovém formátu. Podle toho nastavte čas

Jak již bylo zmíněno dříve, LED diody se nezapnou na plný jas. Pokud například nastavíte čas spuštění LED na 10:00, pak se LED diody pomalu rozsvítí a dosáhnou plného jasu až do 11:00 a zůstanou konstantní, dokud není dosažen čas zastavení. To má simulovat východ a západ slunce. Červená a modrá LED jsou konstantní. Po celou dobu zůstávají zcela ZAPNUTÉ.

To je vše, co musíte nastavit. Nahrajte kód do Arduina. Nyní již nemusíte pamatovat na zapnutí a vypnutí osvětlení akvária!

Nemohu získat nějaké záběry ze skutečného akvária, ve kterém bude namontován, protože jsem ho ještě nenastavil. Aktualizuji instruktáž, jakmile vše nastavím!

Doufám, že se vám stavba líbila. Vyrobte si to sami a bavte se! Vždy je prostor pro zlepšení a hodně se toho naučit. Přijďte s vlastními nápady.

Po mnoha letech začnu znovu s vysazenými akváriemi. Nejsem odborník v této oblasti. Neváhejte komentovat jakékoli návrhy týkající se stavby. Děkuji, že jste vydrželi až do konce.