Hälsningar till alla älskare av mikrokontroller DIY. Om du är en lycklig ägare till ett hemakvarium, kanske den här artikeln är av intresse för dig. I det kommer jag att beskriva i detalj hela processen för att skapa en enkel, men mycket användbar hemgjord - vattenbrukskontroller, utformad för att underlätta livet för ägaren till en liten undervattensvärld.
Som ni vet börjar alla framgångsrika projekt med utarbetandet av tekniska specifikationer. Följande är de grundläggande kraven och funktionerna som jag ville ha från vattenbrukaren:
- låg kostnad och tillgänglighet av komponenter;
- anpassningsbar tid för att slå på och stänga av ljuset i akvariet;
- matningsläge (filtret stängs av och startar automatiskt efter 15 minuter);
- införande av ett schema för utfodring,
- mätning av omgivningens temperatur och luftfuktighet (som tillägg);
- visning av aktuellt datum, tid och andra parametrar på LCD-skärmen;
- hantering och parameterinställningar genom menyn med 4 knappar (Upp, Ner, Ok, Avbryt);
- anpassningsbar tid för att slå på och stänga av ljuset i akvariet;
- matningsläge (filtret stängs av och startar automatiskt efter 15 minuter);
- införande av ett schema för utfodring,
- mätning av omgivningens temperatur och luftfuktighet (som tillägg);
- visning av aktuellt datum, tid och andra parametrar på LCD-skärmen;
- hantering och parameterinställningar genom menyn med 4 knappar (Upp, Ner, Ok, Avbryt);
Baserat på ovanstående föddes kretsen som visas i figur 1.
Bild 1 - Elektriskt diagram över vattenbrukskontrollern
Huvudelementet är styrelsen Arduino ProMiniförvärvad i Kina. Som det visade sig senare, installerades en styrenhet på den ATmega168 istället för ATMEGA328. Detta fick mig att tänka på optimeringen av programmet, eftersom det visade sig vara outhärdligt för den här kontrollen på grund av halva flashminnets storlek.
En välkänd 2-linjers LCD-skärm med 16 tecken valdes för att visa information. I projektet är det anslutet till Arduino på en 4-ledars databuss.
En digital sensor är ansvarig för att mäta temperatur och luftfuktighet. DTH11. För inhemska behov räcker det. Faktum är att det inte har ett specifikt syfte och läggs till rent som ett tillägg till den övergripande bilden.
För att kontrollera lysröret och filtret använde jag två simistorkanaler, gjorda på ett gäng optosimistor MOC3063 och kraftsimistor BT137-600E. Detta gjorde det möjligt för oss att bli av med kretsen för mekaniska reläer, av vilken anledning jag inte känner sympati.
Knappar för hantering - vanlig klocka, utan fixering.
Tja, eftersom alla inställningar är knutna till en viss tidsperiod måste enheten nödvändigtvis innehålla en realtidsklocka.I det här fallet använde jag modulen TinyRTC baserat på mikrokrets DS1703. Modulen styrs av protokoll i2c och innehåller ett kontaktdon för installation av ett batteri, som låter dig spara datum och tid när strömmen är avstängd. Den externa modulmatningen visas på foto nr 2
Foto nr 2 - klockmodul i realtid
Så, kraven definieras, schemat är upprättat - du kan gå till designskedet på kretskortet. EasyEda-onlinetjänsten hjälpte mig framgångsrikt att hantera den här uppgiften. För att inte bry mig om att borra hål, bestämde jag mig för att placera alla strömförande spår och komponenter i det övre lagret. Efter att ha vridit in detaljerna i redaktören fick jag en PCB-design med bara tre hoppare. Utseendet på brädet kan ses i figur 3.
Bild 3 - Utseendet på vattenbrukskretsen
De som vill upprepa projektet kan ladda ner PCB-filen från den här länken:
Visa online-fil:
Visa online-fil:
Så vilka punkter du bör vara uppmärksam på. motstånd R4 och R8 - tvilling, alla övriga är gjorda i SMD hölje 1206. Klockknappar har storlek 12x12. Styrelsen har också en kinesisk spänningsomvandlare 220V / 5Vvars utseende visas på foto nr 4.
Foto nr 4 - spänningsomvandlare 220V / 5V.
LCD-skärmen och realtidsklockmodulen är planerade att monteras på styrhyllor, vars roll jag framgångsrikt har utfört av klippta plastpinnar.
På detta definieras alla funktioner i installationen och det återstår bara att överföra kortet från skärmen till vår fysiska värld. En välkänd metod valdes för detta. LUT, vilket innebär närvaron av en laserskrivare och järn. För dig som inte är bekant med framtidens teknik kommer processen att skapa ett kretskort i mitt badrum att beskrivas nedan.
Så, till att börja, leta efter alla tidskrifter med glansiga sidor eller ett ark med fotopapper. Vi skriver ut kortmönstret på laserskrivaren utan att glömma att vända det. Vi förbereder en bit foliebelagd glas-texalit beroende på blankstorleken och slipar kopparytan med finkornigt sandpapper till en glans. Det borde vara något liknande (foto nummer 5).
Foto nr 5 - styrelsen är förberedd för översättning av ritningen
Därefter vänder vi utskriften till folien och applicerar den på kretskortet. Efter det kör vi papperet med ett varmt järn i cirka 3 minuter. Uppvärmningstiden här kan variera beroende på temperaturen på järnet och erfarenheten av utföraren av denna hemliga ritual. Detta ser visuellt ut något så här (foto nr 6):
Foto nr 6 - överföring av bilden till ytan på folien
När papperet har fastnat fast på kretskortet, stäng av strykjärnet och låt kretskortet svalna. Nu måste du ta bort pappersskiktet försiktigt och samtidigt inte skada den klibbiga tonern. För att fallet ska lyckas måste papperet fuktas och tas bort genom att rulla med fingertopparna. Denna process visas tydligare på foto nr 7.
Foto nr 7 - ta bort papper från kretskortet
Ibland händer det att toner på vissa platser helt enkelt inte fastnar. I detta fall kan dessa områden kompletteras med en permanent markör. Foto nr 8 visar kortet efter att ha tagit bort papperet. Observera att i den övre vänstra delen finns ingen del av figuren, som sedan kommer att återställas med ovanstående metod.
Foto nr 8 - kort efter att ha tagit bort papper
När alla obehagliga ögonblick elimineras kan du börja etsa. För detta använde jag en lösning av järnklorid, som ett av de mest prisvärda och säkra alternativen. Skölj det noggrant med ett lösningsmedel för att ta bort toner från spåren efter etsning av brädet. Sedan rengör vi igen med ett fint sandpapper, avfettning och tenn. Resultatet visas på foto nr 9.
Foto nr 9 - kortet är redo att installera radiokomponenter
Ett av huvudstegen är klar. Nästa steg är installation och lödning av radiokomponenter. Detta är en kreativ och rent individuell process. Om du har några frågor är jag redo att svara på dem i kommentarerna, men nu ska jag bara visa dig vad jag har (foto 10):
Foto nr 10 - ett kort med förseglade komponenter
Som jag skrev ovan höjs skärmen och klockmodulen ovanför kortet med plasthållare tillverkade av tappar för snabb installation, och deras kontakter är lödda till kortet med tunna trådar.Temperatur- och fuktighetssensorn visas separat ovanpå enheten. Enligt min mening kommer avläsningarna att vara mer exakta med detta arrangemang. För belysningskanalerna och filtret visas två externa uttag längst ner på kortet. Höjden på knapparna var också otillräcklig, så jag planerar att öka dem med plastbussningar. Efter några manipulationer får enheten ett nästan färdig utseende som visas på foto nr 11.
Foto nr 11 - vattenbrukare utan hus
Innan du förseglar toppen av saken måste du skriva in firmware Arduino ProMini. För att göra detta, satte jag stift på kortet anslutet till kontakterna VCC, GND, RX och TX. Att programmera Arduino ProMini lättast att använda USB-programmerare, men detta var inte tillgängligt. Hans roll utfördes framgångsrikt av ett annat styrelse Arduino uno med regulatorn borttagen. Jag kommer inte att gå in på detaljerna i denna process, eftersom det finns många artiklar om detta ämne på Internet. Jag kommer bara att ge foto nr 12 för tydlighet.
Foto nr 12 - förberedelse för firmware
Låt oss nu prata om själva programmet. När du slår på strömmen visas huvudskärmen. Den visar information om aktuellt datum, tid, temperatur och luftfuktighet. Flera specialtecken visas också beroende på systemets nuvarande tillstånd, nämligen: ljuset är på - solikonen; light off - moon icon; filter på - filterikon; utfodring pågår - fiskikon. När du klickar på OK kommer användaren in i en meny där det är möjligt att konfigurera parametrar som:
- ljusstyrningsläge. I det här avsnittet kan du slå på och stänga av ljuset manuellt genom att välja motsvarande menypost, och också ställa in tiden för att slå på och stänga av enligt schemat.
- filterkontrollläge. Gör att du kan slå på och stänga av filtret manuellt, välj funktionen "matning" (fedding) och ställ in matningsschemat. I matningsläget stannar filtret och återställs automatiskt efter 15 minuter.
- ställa in det aktuella datumet.
- ställa in aktuell tid. Datum- och tidsdata registreras i klockmodulen och när strömmen stängs av återställs de inte om ett batteri är installerat på den.
För en bättre förståelse visar figur 13 menystrukturen.
- ljusstyrningsläge. I det här avsnittet kan du slå på och stänga av ljuset manuellt genom att välja motsvarande menypost, och också ställa in tiden för att slå på och stänga av enligt schemat.
- filterkontrollläge. Gör att du kan slå på och stänga av filtret manuellt, välj funktionen "matning" (fedding) och ställ in matningsschemat. I matningsläget stannar filtret och återställs automatiskt efter 15 minuter.
- ställa in det aktuella datumet.
- ställa in aktuell tid. Datum- och tidsdata registreras i klockmodulen och när strömmen stängs av återställs de inte om ett batteri är installerat på den.
För en bättre förståelse visar figur 13 menystrukturen.
Bild №15 - akvakontrollerns menystruktur.
Ladda ner firmware för Arduino Pro Mini och alla nödvändiga bibliotek kan vara den här länken
När du har skrivit programmet till mikrokontrollern kan du avsluta ärendet och gå vidare till testen under verkliga förhållanden. Det gick ungefär en vecka innan den här artikeln skrivs. Vattenkontrollern fungerade perfekt utan fel, vilket sparat mig från att ständigt dra gafflarna om det behövs för att mata fisken eller stänga av ljuset. Resultatet av mina ansträngningar visas på foto nr 16.
Foto nr 16 - vattenbrukskontroller i drift