Il·luminació LED automatitzada per a aquaris plantats mitjançant RTC: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Fa un parell d’anys vaig decidir muntar un aquari plantat. Em va fascinar la bellesa d'aquells aquaris. Vaig fer tot el que se suposava que havia de fer mentre vaig muntar l'aquari, però vaig descuidar el més important. Aquella cosa estava il·luminant. Tot va quedar bé durant uns quants dies, però llavors les algues van començar a créixer a tot arreu del tanc i les plantes no anaven molt bé. És una feina dura aconseguir que tot torni a la normalitat.

Ara, després de molts anys, vull instal·lar l’aquari de nou donant importància a la il·luminació. Vaig fer algunes investigacions a Internet i vaig trobar que les plantes necessiten una exposició contínua a la llum durant unes 10-12 hores diàries. També vaig saber que les plantes responen més a l’espectre vermell i blau de la llum.

El truc és simular la natura el més a prop possible dins de l’aquari. Podria haver engegat o apagat manualment els llums, però per què no automatitzar-lo? Això redueix l’error humà. Per tant, vaig decidir crear un sistema d'il·luminació LED que s'encengui i s'apagui automàticament mitjançant Arduino. Això fa que el període d’il·luminació sigui constant, cosa que necessiten les plantes.

El meu tanc tindrà una coberta a sobre. Així que vaig decidir muntar la placa de control fora del tanc, ja que la humitat és l’enemic més gran de l’electrònica.

Comencem!

Pas 1: RTC: rellotge en temps real

El pla és encendre i apagar els LED a una hora específica del dia. Els LED no s’encenen a la brillantor total immediatament, sinó que passaran de brillantor zero a brillantor completa en una hora. Es tracta de simular la sortida del sol. El mateix s'aplica en apagar els LED.

La feina de proporcionar l’hora exacta la realitza el Rellotge en temps real o RTC. L’avantatge d’utilitzar un RTC sobre millis () és que es pot obtenir un temps precís directament. A més, el mòdul RTC té la seva pròpia còpia de seguretat de la bateria. Així, fins i tot si l’Arduino està apagat o es reinicia, el temps no es perd. Això el fa perfecte per a la nostra aplicació.

El mòdul que faré servir és el rellotge en temps real DS3231 IIC. Utilitza la interfície I2C per comunicar-se amb Arduino. Tinc el meu d’aquí.

Gràcies a Rinky-Dinky Electronics per fer el treball dur. Descarregueu la biblioteca de DS3231 aquí

Pas 2: LEDs i controladors

Per a un aquari plantat, la regla general és de 2 watts per galó. El meu és un tanc de 20 galons i faré servir dos LED de 10 watts. Sé que és la meitat dels watts recomanats, però el meu tanc està al costat de la finestra amb molta llum que hi travessa. Provaré la configuració durant unes setmanes, supervisaré el creixement de la planta i afegiré més LEDs si cal.

Estic fent servir LEDs que he comprat a Ebay amb una temperatura de color de 6500 K, ideal per al creixement de les plantes. Segons el llistat, la tensió de sortida hauria de ser de 9-11 V i la màxima de reenviament al voltant de 900 mA. Vaig demanar els controladors de LED en conseqüència.

Per què utilitzar els controladors?

No vivim en un món perfecte. Per tant, la sortida serà sempre inferior a l'entrada. Llavors, on és el poder perdut? Es converteix en calor. El mateix passa amb els LED. Un semiconductor té un coeficient de temperatura negatiu (NTC) que significa que, a mesura que augmenta la temperatura, disminueix la seva resistència. Un LED també és un semiconductor. A mesura que la seva temperatura augmenta, la seva resistència comença a disminuir a causa del qual augmenta el corrent que hi circula. Això augmenta encara més la calefacció. Això continua fins que el LED es fa malbé. Per tant, hem de limitar el corrent perquè no augmenti per sobre d’un límit establert. Aquesta feina la fan els controladors de LED

En fer proves, vaig trobar que a 11V el LED només dibuixava uns 350 mA. Això és estrany!

Configuració del controlador LED

Un controlador és bàsicament un dispositiu que proporciona una tensió de sortida constant amb una capacitat de limitació de corrent. Hi ha diversos controladors LED disponibles al mercat que generen un corrent constant. Si heu comprat el mateix que he comprat, contindrà 3 testos per fer ajustaments. Només ens preocupen dos d’ells. El primer és per a l'ajust de tensió i l'últim s'utilitza per establir el límit de corrent. Seguiu els passos per configurar-lo:

1. Connecteu el subministrament de 12 V CC als pins marcats IN + i IN-. Comproveu la polaritat.
2. Connecteu un multímetre als pins marcats OUT + i OUT- i configureu el multímetre per llegir la tensió.
3. Gireu el pot d'ajust de tensió fins que el multímetre llegeixi la tensió avançada nominal del LED. En el meu cas, és de 9-11V. He triat 10.7V. (Una mica menys no farà mal).
4. Ara poseu el multímetre en mode de lectura actual. El corrent començarà a fluir-hi. Gireu el pot d'ajust de corrent fins que comenci a fluir el corrent nominal del LED.
5. Això és! Ara podeu connectar-hi el LED.

Pas 3: fabricació del tauler LED

Com es va esmentar anteriorment, vaig decidir utilitzar dos LED de 10 watts i quatre tires de LED RGB que tenia al voltant. Faré servir la tira per obtenir colors vermells i blaus. He utilitzat un marc d'alumini (que s'utilitza més habitualment per fer marcs de finestres i portes) gairebé la longitud del meu aquari. Vaig anar amb un marc d'alumini, ja que serveix de dissipador de calor per als LED. Els dissipadors de calor són importants per als LED d’alta potència ja que dissipen molta calor. La vida útil del LED es reduirà si no hi ha. Com que està buit pel mig, tot el cablejat pot romandre amagat i segur al seu interior.

He ampliat totes les connexions LED als 6 connectors de terminals tal com es mostra a la imatge. Es fa fàcil connectar el tauler al controlador que farem a continuació.

Pas 4: fabricació del controlador

L’objectiu principal és encendre i apagar els LED segons el temps establert per l’usuari. El cervell del controlador és un Arduino Nano. Per què controlar la il·luminació? Com que tenia alguns relés col·locats, els utilitzaré per encendre o apagar alguns dels aparells, com ara el filtre, la bomba d'aire, l'escalfador, etc., si cal. Vaig afegir un ventilador de 12 V CC per proporcionar ventilació.

Es proporciona un commutador per triar entre el mode manual i el mode automàtic. En el cas que si necessitem accedir a la peixera després d’apagar els LED a la nit, es pot girar l’interruptor a la posició Manual i controlar la brillantor dels LED mitjançant una olla.

Vaig utilitzar un IC de matriu de transistors Darlington ULN2803 per controlar els relés i el ventilador. Aquest CI es coneix comunament com a controlador de relés.

Aquí s’adjunta l’esquema de la construcció. Un PCB personalitzat farà que sembli net i professional.

Vaig optar per utilitzar la caixa de la centraleta com a armari del controlador, ja que té forats prefixats per al muntatge i una placa de cobertura. Vaig enganxar una femella a cada ranura amb una mica de cola epoxi. Vaig fer el mateix pel costat oposat. Això assegura que els cargols estiguin subjectes de manera segura a la PCB. Vaig fer petites obertures a la part inferior de la caixa tal com es mostra a la imatge per al cable d'alimentació i els cables que van al tauler LED.

Pas 5: temps per obtenir algun codi

Després de fer la placa del controlador, és hora que funcioni. Descarregueu l'esbós adjunt aquí i obriu-lo a Arduino IDE. Assegureu-vos de descarregar i instal·lar la biblioteca de DS3231 adjunta aquí.

Configuració del RTC

1. Introduïu una bateria de cèl·lula de tipus 2032.
2. Obriu el DS3231_Serial_Easy dels exemples que es mostren.
3. Descomenteu les 3 línies i introduïu l’hora i la data tal com es mostra a la imatge.
4. Pengeu l'esbós a Arduino i obriu el monitor sèrie. Estableix la velocitat de transmissió en 115200. Hauries de poder veure el temps que es refresca cada 1 s.
5. Ara, desconnecteu l'Arduino i torneu-lo a connectar al cap de pocs segons. Mireu el monitor sèrie. Hauria de mostrar-se en temps real.

Fet! S'ha creat RTC. Aquest pas només s'ha de fer una vegada per definir la data i l'hora.

Abans de carregar

• Estableix l'hora d'inici dels LED.
• Estableix el temps d’aturada dels LED.
• Estableix l’hora d’inici del ventilador.
• Estableix el temps d’aturada del ventilador.

Nota: l’hora està en format de 24 hores. Establiu l'hora en conseqüència

Com s’ha esmentat anteriorment, els LED no s’encenen a la màxima brillantor. Per exemple, si configureu l’hora d’inici del LED com a les 10:00 AM, els LED s’encendran lentament i assoliran la seva màxima brillantor fins a les 11:00 AM i es mantindran constants fins que s’arribi a l’hora d’aturada. Es tracta de simular la sortida i la posta de sol. Els LED vermells i blaus són constants. Es mantenen completament engegats durant tot el temps.

Això és tot el que heu d’establir. Pengeu el codi a l'Arduino. Ara, no cal recordar-vos d’encendre i apagar els llums de l’aquari.

No puc obtenir-ne cap captura des de la peixera on es muntarà, ja que encara no l’he configurat. Actualitzaré l’instructible tan aviat com estigui preparat.

Espero que us hagi agradat la construcció. Feu-ho vosaltres mateixos i divertiu-vos! Sempre hi ha un cert espai per millorar i molt per aprendre. Penseu amb les vostres pròpies idees.

Tornaré a començar amb aquaris plantats després de molts anys. No sóc expert en aquest camp. No dubteu a comentar qualsevol suggeriment sobre la construcció. Gràcies per estar al final fins al final.