Akvaariumi disain koos põhiparameetrite automatiseeritud juhtimisega: 4 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Täna on mereakvaariumi hooldus kättesaadav igale akvaaristile. Akvaariumi omandamise probleem pole keeruline. Kuid elanike täielikuks elutoeks, kaitseks tehniliste rikete eest, hõlpsaks ja kiireks hoolduseks ja hoolduseks on vaja luua autonoomse elutoetuse põhimõtetel põhinev akvaarium. Kaasaegsed patenteeritud tehnoloogiad võimaldavad hoida merede ja ookeanide veealuseid elanikke kunstlikes tingimustes - võimalikult lähedal nende looduslikule elupaigale. Automatiseerimissüsteem kontrollib kõiki eluprotsesse ja -seadmeid, tagab enneolematult suure akvaariumikomplekside ja -akvaariumide haldamise ja hooldamise lihtsuse, kõrge töökindluse ja tõrgeteta töö, kvaliteetse vee ning selle tulemusel pika ja terve elu mereloomad. Juhtimiseks ja automatiseerimiseks on erinevaid üldfunktsioone, näiteks: automaatne valguse lülitamine, päevavalguse tingimuste simuleerimine, seatud temperatuuri hoidmine, loodusliku elupaiga parem hoidmine ja vee hapnikuga rikastamine. Akvaariumi arvutid ja tarvikud on hädavajalikud, et paremini toetada mereelu normaalset elu. Näiteks avariipumba puudumisel ja põhipumba rikke korral hakkavad mõne tunni pärast mereloomad surema, seetõttu saame tänu automatiseerimisele teada vigade tuvastamisest või rikked. Kirjeldatud parameetrite käsitsi konfigureerimiseks peate tegema palju manipuleerimisi, sooritama katseid ja seadmeid reguleerima. Veeanalüüside tegemine käsitsi on juba eelmisel sajandil, tänapäeval ei vaja erilist hoolt mereakvaarium, mille selges vees elavad erksate värvide ja energilise käitumisega eristuvad mereloomad

Samm: akvaariumi kaane tegemine

Akvaariumi suurusele kaane valmistamisel loodi kaas orgaanilisest klaasist, kuna sellel on vee ja elektroonika jaoks sobivad omadused.

Esiteks mõõdame oma akvaariumi ja nende mõõtmete järgi leiutame kaane, kõigepealt lõikame kaane seinad, seejärel liimime need superliimiga ja puistame neile parema stabiilsuse tagamiseks sooda. Kohe tulevase ventilatsiooni ja automaatse söötja jaoks lõikasime ristkülikukujulise augu suurusega 50 mm x 50 mm.

2. toiming: komponentide sõelumine

Täidiseks valisime lihtsaima ja odavaima mikrokontrolleri Arduino Mega, see toimib kogu protsessi ajuna, seejärel kasutatakse automaatsööturi jaoks servoajamit, mis omakorda kinnitatakse auguga silindri külge, valgustuse jaoks võtame programmeeritava LED -riba ja programmeerime selle päikesetõusu ja -loojangu jaoks, kui koidikul heledus tõuseb ja päikeseloojangul väheneb. Vee soojendamiseks võtke tavaline akvaariumi veesoojendi ja ühendage see releega, mis saab teavet selle sisse- ja väljalülitamise kohta, temperatuuri lugemiseks paigaldage temperatuuriandur. Vee jahutamiseks võtke ventilaator ja paigaldage see akvaariumi kaanesse, kui temperatuur ületab seatud temperatuuri, lülitub ventilaator relee kaudu sisse. Teabe hõlpsaks lugemiseks ja akvaariumi seadistamiseks ühendame selle külge LCD -ekraani ja nupud, et määrata akvaariumi väärtused. Paigaldatakse ka kompressor, mis töötab pidevalt ja lülitub söötja käivitamisel 5 minutiks välja, nii et toit ei leviks üle akvaariumi.

Tellisin kõik osad Aliexpressist, siin on nimekiri ja lingid komponentidele:

Toitke veebisaidilt ws2812 -

Reaalajas kell Ds3231-

LCD1602 LCD -

4 -kanaliline releemoodul -

DS18b20 temperatuuriandur -

IRF520 0-24v moodul -

Nupud -

Mega2560 platvormplaat -

Servo -

3. samm: projektiseadmete paigaldamine

Korraldame komponendid meile sobivaimaks ja ühendame vastavalt skeemile, vaata pilte.

Paigaldame ArduinoMega 2560 mikrokontrolleri eelnevalt kokkupandud korpusesse. Arduino Mega saab toite USB -st või välisest toiteallikast - allika tüüp valitakse automaatselt.

Väline toiteallikas (mitte USB) võib olla vahelduvvoolu- / alalisvooluadapter või laetav aku / aku. Adapteri pistik (läbimõõt - 2,1 mm, keskne kontakt - positiivne) tuleb sisestada plaadi vastavasse toitepistikusse. Aku / aku toite korral tuleb selle juhtmed ühendada POWER -pistiku Gnd- ja Vin -kontaktidega. Välise toiteallika pinge võib olla vahemikus 6 kuni 20 V. Kuid toitepinge langus alla 7 V toob kaasa pinge vähenemise 5 V tihvti juures, mis võib põhjustada seadme ebastabiilse töö. Üle 12 V pinge kasutamine võib põhjustada pingeregulaatori ülekuumenemise ja plaadi kahjustamise. Seda silmas pidades on soovitatav kasutada toiteallikat, mille pinge on vahemikus 7 kuni 12 V. Me ühendame toite mikrokontrolleriga, kasutades 5V toiteallikat GND ja 5V kontaktide kaudu. Järgmisena paigaldame ventilatsiooni, veesoojendi ja kompressori relee (joonis 3.1), neil on ainult 3 kontakti, need on Arduinoga ühendatud järgmiselt: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. Relee sisend on ümberpööratud, nii kõrge tase sisse lülitab mähise välja ja madal lülitub sisse.

Seejärel paigaldame LCD-ekraani ja reaalajas kella mooduli, nende ühendus on näidatud diagrammil.

SCL-tihvtid tuleb ühendada analoog-5-kontaktilise pistikuga; SDA-tihvtid ühendatakse analoogsete 6-kontaktiliste pistikupesadega. Saadud sõlme ülemine rööbas toimib I2C siinina ja alumine rööbas on toiteliin. LCD ja RTC moodul ühendatakse 5-voldiste kontaktidega. Pärast viimase etapi lõpetamist on tehniline struktuur valmis.

Servo ühendamiseks võeti vaiksemate servoimpulsside jaoks IRF520 transistor, servo ühendati läbi transistori ja transistor ise ühendati otse Arduinoga

Valgustuse jaoks võeti WS2812 LED -riba. Me ühendame toiteploki pluss ja miinus vastavalt + 5 V ja GND tihvtidega, ühendame Dini Arduino mis tahes digitaalse tihvtiga, vaikimisi on see 6. digitaalne tihvt, kuid saab kasutada mis tahes muud (joonis 3.6). Samuti on soovitatav ühendada Arduino maandus toiteallika maandusega. Arduino kasutamine toiteallikana on ebasoovitav, kuna + 5 V väljund võib anda ainult 800 mA voolu. Sellest piisab LED -riba mitte rohkem kui 13 piksli jaoks. Lindi teisel küljel on Do -pistikupesa, see ühendub järgmise lindiga, võimaldades lindid kaskaadida nagu üks. Toitepistik lõpus on samuti dubleeritud.

Tavaliselt avatud takti nupu ühendamiseks Arduinoga saate teha lihtsaimat viisi: ühendage nupu üks vaba juht vooluvõrku või maandusse, teine digitaalse kontakti külge.

4. samm: peamiste parameetrite juhtimise kontrollprogrammi väljatöötamine

Laadige programmi visand alla

Arduino kasutab FBD ja LAD graafilisi keeli, mis on tööstuslike kontrollerite programmeerimise standardiks.

FBD keele kirjeldus

FBD (Function Block Diagram) on IEC 61131-3 standardi graafiline programmeerimiskeel. Programm moodustatakse järjestikku ülevalt alla sooritatud ahelate loendist. Programmeerimisel kasutatakse teegiplokkide komplekte. Plokk (element) on alamprogramm, funktsiooni- või funktsiooniplokk (JA, VÕI, EI, päästikud, taimerid, loendurid, analoogsignaalitöötlusplokid, matemaatilised toimingud jne). Iga ahel on väljend, mis koosneb graafiliselt üksikutest elementidest. Järgmine plokk on ühendatud ploki väljundiga, moodustades ahela. Ahelas täidetakse plokke rangelt nende ühendamise järjekorras. Vooluahela arvutamise tulemus kirjutatakse sisemuutujale või sisestatakse kontrolleri väljundisse.

LAD keele kirjeldus

Redelidiagramm (LD, LAD, RKS) on relee (redeli) loogika keel. Keele süntaks on mugav releetehnoloogial tehtud loogikalülituste asendamiseks. Keel on suunatud tööstusettevõtetes töötavatele automaatikainseneridele. Annab intuitiivse liidese kontrolleri loogika jaoks, mis hõlbustab mitte ainult enda programmeerimist ja kasutuselevõtmist, vaid ka kiiret tõrkeotsingut kontrolleriga ühendatud seadmetes. Relee loogikaprogrammil on graafiline liides, mis on elektriinseneride jaoks intuitiivne ja intuitiivne, esindades loogilisi toiminguid nagu avatud ja suletud kontaktidega elektriahel. Selle vooluahela vool või selle puudumine vastab loogilise toimingu tulemusele (tõene - kui vool voolab; vale - kui voolu ei voola). Keele põhielementideks on kontaktid, mida võib piltlikult võrrelda releekontaktide paari või nupuga. Kontaktpaar identifitseeritakse loogilise muutujaga ja selle paari olek identifitseeritakse muutuja väärtusega. Eristatakse tavaliselt suletud ja tavaliselt avatud kontaktelemente, mida saab võrrelda normaalselt suletud ja tavaliselt avatud nuppudega elektriahelates.

Projekt FLProgis on plaatide komplekt, millest igaühele on kokku pandud üldahela täielik moodul. Mugavuse huvides on igal tahvlil nimi ja kommentaarid. Samuti saab iga tahvli kokku ahendada (et tööpiirkonnas ruumi kokku hoida, kui töö sellega lõpeb) ja laiendada. Punane LED plaadi nimes näitab, et plaadi skeemil on vigu.

Iga plaadi ahel on monteeritud funktsionaalsetest plokkidest vastavalt kontrolleri loogikale. Enamik funktsiooniplokke on konfigureeritavad, mille abil saab nende toimimist kohandada vastavalt käesoleval juhul kehtivatele nõuetele.

Samuti on iga funktsionaalse ploki kohta üksikasjalik kirjeldus, mis on igal ajal saadaval ja aitab mõista selle toimimist ja seadeid.

Programmiga töötades ei vaja kasutaja kirjutuskoodi, kontrollib sisendite ja väljundite kasutamist, kontrollib nimede unikaalsust ja andmetüüpide järjepidevust. Programm jälgib seda kõike. Ta kontrollib ka kogu projekti õigsust ja näitab vigade olemasolu.

Välisseadmetega töötamiseks on loodud mitmeid abivahendeid. See on tööriist reaalajas kella initsialiseerimiseks ja seadistamiseks, tööriistad seadmete aadresside lugemiseks OneWire ja I2C siinidel, samuti tööriist nupukoodide lugemiseks ja salvestamiseks IR-kaugjuhtimispuldil. Kõik teatud andmed saab failina salvestada ja hiljem programmis kasutada.

Projekti elluviimiseks loodi söötja ja kontrolleri jaoks järgmine servo käivitusprogramm.

Esimene plokk “MenuValue” suunab teabe menüüplokki, et kuvada LCD -ekraanil teavet servoajami oleku kohta.

Tulevikus võimaldab loogiline operatsioon "AND" minna kaugemale või võrdlusühikuga "I1 == I2", st eelseadistatud number 8 on sama mis reaalajas kella moodulil, seejärel servo lülitatakse päästiku kaudu sisse, samamoodi tehti servo sisse 20:00.

Servo ise nupu kaudu sisselülitamise hõlbustamiseks võeti kasutusele päästiku loogikafunktsioon ja selle jaoks oli ette nähtud nupp number 4 või väljastati menüüplokile teave servo rahulikkuse kohta, et kuvada LCD ekraan.

Kui servo tööks ilmub signaal, läheb ta plokki nimega „Lüliti” ja teeb teatud nurga all ajami pöörlemise ning läheb ploki „Lähtesta” kaudu algfaasi.

Servo käivitamise loetelu.

Kompressor on alati sisse lülitatud ja releega ühendatud, kui signaal jõuab läbi ploki “Servo On”, läheb see taimeriplokki “TOF” ja lülitab relee 15 minutiks välja ning edastab teavet relee oleku kohta menüüs.

Termostaadi loetelu.

Ühendage temperatuuriandur kogu kaudu