Automatiseret LED -belysning til plantet akvarium ved hjælp af RTC: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

For et par år siden besluttede jeg at oprette et plantet akvarium. Jeg var fascineret af disse akvariers skønhed. Jeg gjorde alt, hvad jeg skulle gøre, mens jeg konfigurerede akvariet, men forsømte en vigtig ting. Det var belysning. Alt så fint ud i få dage, men så begyndte alger at vokse overalt i tanken, og planterne klarede sig ikke godt. Det er et hårdt arbejde at få alt tilbage til det normale.

Nu efter mange år vil jeg oprette akvariet igen og give betydning for belysning. Jeg lavede nogle undersøgelser på internettet og fandt ud af, at planter har brug for kontinuerlig eksponering for lys i omkring 10-12 timer dagligt. Jeg fik også at vide, at planter reagerer mere på det røde og blå lysspektrum.

Tricket er at simulere naturen så tæt som muligt inde i akvariet. Jeg kunne have tændt eller slukket lysene manuelt, men hvorfor ikke automatisere det. Dette reducerer den menneskelige fejl. Så jeg besluttede at lave et LED -belysningssystem, der automatisk tænder og slukker ved hjælp af Arduino. Dette gør belysningsperioden konsekvent, hvilket er hvad planterne har brug for.

Min tank vil have et låg oven på den. Så jeg besluttede at montere controller -kortet uden for tanken, da fugt er elektronikkens største fjende.

Lad os komme igang!

Trin 1: RTC - Ur i realtid

Planen er at tænde og slukke lysdioderne på et bestemt tidspunkt på dagen. Lysdioderne tændes ikke med det fulde lysstyrke med det samme, men i stedet når det fra nul lysstyrke til fuld lysstyrke på en time. Dette er for at simulere solopgangen. Det samme gælder, når LED'erne slukkes.

Opgaven med at give det nøjagtige tidspunkt udføres af Real Time Clock eller RTC. Fordelen ved at bruge en RTC over millis () er, at præcis tid kan opnås direkte. RTC -modulet har også sit eget batteri tilbage. Så selvom Arduino er slukket eller nulstilles, går tiden ikke tabt. Dette gør den perfekt til vores applikation.

Det modul, jeg vil bruge, er DS3231 IIC Real Time Clock. Det bruger I2C -interface til at kommunikere med Arduino. Jeg fik min herfra.

Tak til Rinky-Dinky Electronics for at gøre det hårde arbejde. Download biblioteket til DS3231 her

Trin 2: Lysdioder og drivere

For et plantet akvarium er tommelfingerreglen 2 Watt per gallon. Min er en 20-gallon tank, og jeg vil bruge to 10 Watt LED'er. Jeg ved, at det er halvdelen af den anbefalede Watts, men min tank sidder lige ved siden af mit vindue med masser af lys, der kommer igennem det. Jeg vil teste opsætningen i et par uger, overvåge plantevæksten og tilføje flere lysdioder, hvis det er nødvendigt.

Jeg bruger lysdioder, som jeg købte fra Ebay med en farvetemperatur på 6500K, hvilket er fantastisk til plantevækst. Ifølge listen bør fremspændingen være 9-11V og maksimal fremad omkring 900mA. Jeg bestilte LED -driverne i overensstemmelse hermed.

Hvorfor bruge drivere?

Vi lever ikke i en perfekt verden. Derfor vil output altid være mindre end input. Så hvor er den tabte magt? Det omdannes til varme. Det samme er tilfældet med lysdioder. En halvleder har en negativ temperaturkoefficient (NTC), hvilket betyder, at når temperaturen stiger, falder dens modstand. En LED er også en halvleder. Efterhånden som temperaturen stiger, begynder dens modstand at falde, på grund af hvilken strømmen, der strømmer gennem den, stiger. Dette øger opvarmningen endnu mere. Dette fortsætter, indtil LED'en er beskadiget. Derfor er vi nødt til at begrænse strømmen, så den ikke stiger over en fastsat grænse. Dette job udføres af LED -driverne

Ved test fandt jeg ud af, at LED ved 11V kun tegner omkring 350mA. Det er mærkeligt!

Opsætning af LED -driveren

En driver er dybest set en enhed, der giver en konstant udgangsspænding med en strømbegrænsende evne. Der findes forskellige LED -drivere på markedet, der leverer en konstant strøm. Hvis du har købt den samme som jeg har købt, vil den indeholde 3 gryder til justeringer. Vi er kun optaget af to af dem. Den første er til spændingsjustering, og den sidste bruges til at indstille den nuværende grænse. Følg trinene for at konfigurere det:

1. Tilslut 12V DC forsyning til benene mærket IN+ og IN-. Kontroller venligst polariteten.
2. Tilslut et multimeter til benene mærket OUT+ og OUT- og indstil multimeteret til at læse spænding.
3. Drej spændingsjusteringspotten, indtil multimeteret aflæser LED'ens nominelle fremspænding. I mit tilfælde er det 9-11V. Jeg valgte 10,7V. (Lidt mindre skader ikke).
4. Sæt nu multimeteret i den aktuelle læsetilstand. Nuværende vil begynde at flyde igennem den. Drej den nuværende justeringspotte, indtil LED'ens nominelle strøm begynder at flyde.
5. Det er det! Du kan nu tilslutte din LED til den.

Trin 3: Lav LED -panelet

Som nævnt tidligere besluttede jeg at bruge to 10 Watt LED'er og fire RGB LED -strips, som jeg havde lagt rundt. Jeg vil bruge strimlen til røde og blå farver. Jeg brugte en aluminiumsramme (som oftest bruges til at lave vindues- og dørkarme) næsten i længden af mit akvarium. Jeg gik med en aluminiumsramme, da den fungerer som en køleplade til lysdioderne. Kølelegemer er vigtige for sådanne højeffekt -LED'er, da de spreder meget varme. Levetiden for LED vil reduceres i fravær af det. Da den er hul imellem, kan alle ledninger forblive skjulte og sikre inde i den.

Jeg udvidede alle LED -forbindelserne til de 6 terminalstik som vist på billedet. Dette bliver let at tilslutte panelet til controlleren, som vi skal lave næste gang.

Trin 4: Fremstilling af controlleren

Hovedformålet er at tænde og slukke lysdioderne i henhold til den tid, brugeren har indstillet. Controllerens hjerne er en Arduino Nano. Hvorfor bare styre belysningen? Da jeg havde nogle relæer liggende, vil jeg også bruge dem til at tænde eller slukke nogle af apparaterne som filter, luftpumpe, varmelegeme osv., Hvis det er nødvendigt. Jeg tilføjede en 12V DC computerblæser til ventilation.

Der er en switch til at vælge mellem manuel og automatisk tilstand. Hvis vi har brug for at få adgang til akvariet, efter at lysdioderne er slukket om natten, kan kontakten drejes til manuel position, og derefter kan lysdiodernes lysstyrke styres ved hjælp af en gryde.

Jeg brugte en ULN2803 Darlington Transistor Array IC til at styre relæerne og blæseren. Denne IC er almindeligt kendt som en relædriver.

Skematisk for bygningen er vedhæftet her. Et brugerdefineret printkort får det til at se pænt og professionelt ud.

Jeg valgte at bruge tavleboks som et kabinet til controlleren, da den har forborede huller til montering og en dækplade. Jeg limede en møtrik ind i hver slids ved hjælp af noget epoxylim. Jeg gjorde det samme på den modsatte side. Dette sikrer, at printet holdes sikkert fast i skruerne. Jeg lavede små åbninger i bunden af kassen som vist på billedet til strømkablet og ledningerne til LED -panelet.

Trin 5: Tid til noget kode

Efter at have lavet controller -kortet, er det tid til at få det til at fungere! Download skitsen vedhæftet her, og åbn den i Arduino IDE. Sørg for at downloade og installere biblioteket til DS3231 vedhæftet her.

Opsætning af RTC

1. Indsæt et møntcellebatteri af 2032-typen.
2. Åbn DS3231_Serial_Easy fra eksemplerne som vist.
3. Fjern de 3 linjer, og indtast tid og dato som vist på billedet.
4. Upload skitsen til Arduino, og åbn den serielle skærm. Indstil baudhastigheden til 115200. Du bør være i stand til at se den tid, der bliver ved med at forfriskes hvert 1. sekund.
5. Tag nu Arduino -stikket ud, og tilslut det igen efter få sekunder. Se på den serielle skærm. Det skal vise realtid.

Færdig! RTC er blevet oprettet. Dette trin skal kun udføres én gang for at indstille dato og klokkeslæt.

Inden du uploader

• Indstil starttidspunktet for lysdioderne.
• Indstil stoptiden for lysdioderne.
• Indstil starttidspunktet for blæseren.
• Indstil blæserens stoptid.

Bemærk: Tiden er i 24-timers format. Indstil tiden i overensstemmelse hermed

Som tidligere nævnt tænder lysdioderne ikke til fuld lysstyrke. For eksempel, hvis du indstiller LED -starttidspunktet til 10:00, vil lysdioderne langsomt tænde og nå sin fulde lysstyrke indtil 11:00 og forblive konstant, indtil stoptiden er nået. Dette er for at simulere solopgang og solnedgang. Røde og blå lysdioder er konstant. De forbliver helt TIL i hele tiden.

Det er alt, hvad du skal indstille. Upload koden til Arduino. Nu behøver du ikke huske at tænde og slukke dine akvarielamper længere!

Jeg kan ikke få nogle billeder af den fra den egentlige akvarium, som den skal monteres i, da jeg endnu ikke har konfigureret den. Jeg opdaterer den instruerbare, så snart jeg er klar!

Håber du nød opbygningen. Lav det selv og hav det sjovt! Der er altid plads til forbedringer og meget at lære. Kom med dine egne ideer.

Jeg starter igen med plantede akvarier efter mange år. Jeg er ikke ekspert på dette område. Du er velkommen til at kommentere eventuelle forslag vedrørende opbygningen. Tak fordi du holdt fast til det sidste.