طراحی آکواریوم با کنترل خودکار پارامترهای اساسی: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

مقدمه: امروزه مراقبت از آکواریوم دریایی در دسترس هر آکواریومی است. مشکل به دست آوردن آکواریوم دشوار نیست. اما برای حمایت کامل از زندگی ساکنان ، محافظت در برابر خرابی های فنی ، نگهداری و مراقبت آسان و سریع ، لازم است یک آکواریوم بر اساس اصول پشتیبانی از زندگی مستقل ایجاد شود. فن آوری های مدرن ثبت اختراع اجازه می دهد تا ساکنان زیر آب دریاها و اقیانوس ها را در شرایط مصنوعی - تا حد امکان به زیستگاه طبیعی خود نزدیک نگه دارند. سیستم اتوماسیون کلیه فرایندها و تجهیزات پشتیبانی از زندگی را کنترل می کند ، بهره وری بی سابقه و سهولت مدیریت و نگهداری مجتمع ها و آکواریوم های بزرگ آکواریوم ، قابلیت اطمینان بالا و عملکرد بدون مشکل ، آب با کیفیت بالا و در نتیجه عمر طولانی و سالم را فراهم می کند. آبزیان. عملکردهای کلی مختلفی برای کنترل و اتوماسیون وجود دارد ، مانند: تغییر خودکار نور ، شبیه سازی شرایط نور روز ، حفظ دمای تنظیم شده ، حفظ بهتر زیستگاه طبیعی و غنی سازی آب با اکسیژن. کامپیوترها و لوازم جانبی آکواریوم برای حمایت بهتر از زندگی عادی زندگی دریایی ضروری هستند. به عنوان مثال ، در صورت عدم وجود پمپ اضطراری و در صورت خرابی پمپ اصلی ، پس از چند ساعت ، حیوانات دریایی شروع به مرگ می کنند ، بنابراین ، به لطف اتوماسیون ، می توانیم در مورد شناسایی هر گونه خطا مطلع شویم یا خرابی ها برای پیکربندی دستی پارامترهای توصیف شده ، باید دستکاری های زیادی انجام دهید ، آزمایشات را انجام داده و تجهیزات را تنظیم کنید. انجام تجزیه و تحلیل آب با دست در حال حاضر قرن گذشته است ، امروزه آکواریوم دریایی ، که در آب زلال آن حیوانات دریایی ، متمایز از رنگهای روشن و رفتار پرانرژی خود ، مراقبت خاصی لازم ندارند

مرحله 1: درپوش آکواریوم

با ایجاد یک درپوش برای اندازه آکواریوم ، درب آن از شیشه ارگانیک ساخته شده است ، زیرا دارای ویژگی های مناسب برای آب و لوازم الکترونیکی است.

ابتدا آکواریوم خود را اندازه می گیریم و با توجه به این ابعاد یک درپوش را اختراع می کنیم ، ابتدا دیواره های درپوش را می بریم ، سپس آنها را با چسب فوق العاده می چسبانیم و برای پایداری بهتر روی آنها سودا می پاشیم. بلافاصله برای تهویه در آینده و یک تغذیه کننده اتوماتیک ، یک سوراخ مستطیلی با اندازه 50 میلی متر در 50 میلی متر برش می دهیم.

مرحله 2: تجزیه اجزاء

برای پر کردن ، ما ساده ترین و ارزان ترین میکروکنترلر Arduino Mega را انتخاب کردیم ، به عنوان مغز کل فرایند عمل می کند ، سپس از یک درایو سروو برای تغذیه کننده خودکار استفاده می شود ، که به نوبه خود به یک سیلندر با یک سوراخ ثابت می شود ، برای روشنایی ، نوار LED برنامه نویسی را گرفته و برای طلوع و غروب برنامه ریزی می کنیم ، هنگامی که در سحر ، روشنایی افزایش می یابد و هنگام غروب آفتاب ، به تدریج کاهش می یابد. برای گرم کردن آب ، یک آبگرمکن معمولی آکواریوم بردارید و آن را به رله ای متصل کنید که اطلاعات روشن و خاموش شدن آن را دریافت می کند ، برای خواندن دما ، سنسور دما را نصب کنید. برای خنک کردن آب ، یک فن بردارید و آن را در درب آکواریوم نصب کنید ، اگر دما از دمای تعیین شده فراتر رفت ، فن از طریق رله روشن می شود. برای خواندن آسان اطلاعات و تنظیم آکواریوم ، صفحه LCD و دکمه ها را به آن متصل می کنیم تا مقادیر آکواریوم را تعیین کنیم. همچنین یک کمپرسور نصب می شود که به طور مداوم کار می کند و هنگام فعال شدن فیدر به مدت 5 دقیقه خاموش می شود تا غذا روی آکواریوم پخش نشود.

من تمام قطعات را در Aliexpress سفارش دادم ، در اینجا لیستی و پیوندهایی به اجزا وجود دارد:

تغذیه از ws2812 -

ساعت واقعی Ds3231-

LCD1602 LCD -

ماژول رله 4 کاناله -

سنسور دما DS18b20 -

ماژول IRF520 0-24v -

دکمه ها -

صفحه پلت فرم Mega2560 -

سرو -

مرحله 3: نصب تجهیزات پروژه

ما اجزاء را برای ما راحت ترتیب می دهیم و آنها را مطابق طرح متصل می کنیم ، تصاویر را ببینید.

ما میکروکنترلر ArduinoMega 2560 را در کیس مونتاژ شده قبلی نصب می کنیم. Arduino Mega را می توان از USB یا منبع تغذیه خارجی تغذیه کرد - نوع منبع به طور خودکار انتخاب می شود.

منبع تغذیه خارجی (نه USB) می تواند آداپتور AC / DC یا باتری / باتری قابل شارژ باشد. پلاگین آداپتور (قطر - 2.1 میلی متر ، تماس مرکزی - مثبت) باید در اتصال برق مربوطه روی برد وارد شود. در صورت مصرف باتری / باتری ، سیم های آن باید به پایه های Gnd و Vin اتصال POWER متصل شوند. ولتاژ منبع تغذیه خارجی می تواند در محدوده 6 تا 20 ولت باشد. با این حال ، کاهش ولتاژ منبع تغذیه زیر 7 ولت منجر به کاهش ولتاژ در پین 5 ولت می شود که می تواند باعث عملکرد ناپایدار دستگاه شود. استفاده از ولتاژ بیش از 12 ولت می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد تنظیم کننده ولتاژ و آسیب رساندن به برد شود. با در نظر گرفتن این نکته ، توصیه می شود از منبع تغذیه با ولتاژ در محدوده 7 تا 12 ولت استفاده کنید. ما با استفاده از منبع تغذیه 5 ولت از طریق پین های GND و 5V به میکروکنترلر وصل می کنیم. بعد ، رله را برای تهویه ، آبگرمکن و کمپرسور نصب می کنیم (شکل 3.1) ، آنها فقط 3 مخاطب دارند ، آنها به صورت زیر به Arduino متصل می شوند: GND - GND ، VCC - + 5V ، In - 3. ورودی رله معکوس است ، سطح بسیار بالا در In سیم پیچ را خاموش می کند و کم روشن می شود.

در مرحله بعد ، صفحه LCD و ماژول ساعت واقعی را سوار می کنیم ، اتصال آنها در نمودار نشان داده شده است.

پین های SCL باید به کانکتور 5 پین آنالوگ متصل شوند. پین های SDA به سوکت های 6 پین آنالوگ متصل می شوند. ریل بالای مجموعه به عنوان گذرگاه I2C عمل می کند و ریل پایینی نیز ریل قدرت خواهد بود. ماژول LCD و RTC به مخاطبین 5 ولت متصل می شوند. پس از اتمام آخرین مرحله ، ساختار فنی آماده می شود.

برای اتصال سروو ، یک ترانزیستور IRF520 برای پالس های سروو آرام تر گرفته شد ، سروو از طریق ترانزیستور وصل شد و خود ترانزیستور مستقیماً به آردوینو متصل شد.

برای روشنایی ، یک نوار LED WS2812 گرفته شد. ما پینهای + 5V و GND را به ترتیب به اضافه و منفی منبع تغذیه متصل می کنیم ، Din را به هر پین دیجیتالی آردوینو متصل می کنیم ، به طور پیش فرض این پین دیجیتال ششم است ، اما از هر پین دیگری می توان استفاده کرد (شکل 3.6) همچنین ، توصیه می شود که زمین آردوینو را به زمین منبع تغذیه متصل کنید. استفاده از آردوینو به عنوان منبع تغذیه نامطلوب است ، زیرا خروجی + 5V تنها می تواند 800mA جریان را تأمین کند. این برای بیش از 13 پیکسل نوار LED کافی است. در طرف دیگر نوار یک خروجی Do وجود دارد که به نوار بعدی متصل می شود و باعث می شود که نوارها مانند یک نوار به هم چسبیده باشند. اتصال برق در انتها نیز تکراری است.

برای اتصال یک دکمه معمولی باز به Arduino ، می توانید ساده ترین راه را انجام دهید: یک هادی رایگان دکمه را به برق یا زمین و دیگری را به پین دیجیتال وصل کنید.

مرحله 4: تهیه یک برنامه کنترل برای کنترل پارامترهای اصلی

بارگیری طرح برنامه

آردوینو با استفاده از زبان های گرافیکی FBD و LAD ، که استانداردی در زمینه برنامه نویسی کنترلرهای صنعتی هستند.

شرح زبان FBD

FBD (Function Block Diagram) یک زبان برنامه نویسی گرافیکی از استاندارد IEC 61131-3 است. این برنامه از لیستی از مدارهایی که به صورت متوالی از بالا به پایین اجرا می شوند ، تشکیل شده است. هنگام برنامه نویسی ، مجموعه ای از بلوک های کتابخانه استفاده می شود. یک بلوک (عنصر) یک زیربرنامه ، تابع یا بلوک عملکرد (AND ، OR ، NOT ، ماشه ، زمان سنج ، شمارنده ، بلوک های پردازش سیگنال آنالوگ ، عملیات ریاضی و غیره) است. هر زنجیره جداگانه عبارتی است که به صورت گرافیکی از عناصر فردی تشکیل شده است. بلوک بعدی به خروجی بلوک متصل شده و یک زنجیره تشکیل می دهد. در داخل زنجیره ، بلوک ها به شدت به ترتیب اتصال خود اجرا می شوند. نتیجه محاسبه مدار روی یک متغیر داخلی نوشته شده یا به خروجی کنترل کننده تغذیه می شود.

توضیحات زبان LAD

نمودار نردبان (LD ، LAD ، RKS) یک زبان منطقی رله (نردبانی) است. نحو زبان برای جایگزینی مدارهای منطقی ساخته شده بر اساس فناوری رله مناسب است. این زبان مهندسان اتوماسیون مشغول به کار در کارخانه های صنعتی است. یک رابط بصری برای منطق کنترل کننده ارائه می دهد ، که نه تنها کارهای برنامه نویسی و راه اندازی خود را تسهیل می کند ، بلکه عیب یابی سریع در تجهیزات متصل به کنترلر را نیز تسهیل می کند. برنامه منطقی رله دارای یک رابط گرافیکی است که برای مهندسان برق بصری و بصری است و عملکردهای منطقی را مانند یک مدار الکتریکی با مخاطبین باز و بسته نشان می دهد. جریان یا عدم وجود جریان در این مدار با نتیجه یک عملیات منطقی مطابقت دارد (درست - در صورت جریان ، نادرست - در صورت عدم جریان). عناصر اصلی زبان مخاطبین هستند که می توان آنها را به صورت مجازی به یک جفت مخاطب رله یا یک دکمه تشبیه کرد. یک جفت مخاطب با یک متغیر بولی مشخص می شود و وضعیت این جفت با مقدار متغیر مشخص می شود. تمایزی بین عناصر تماس معمولاً بسته و معمولاً باز ایجاد می شود که می توان آنها را با دکمه های معمولاً بسته و معمولاً باز در مدارهای الکتریکی مقایسه کرد.

یک پروژه در FLProg مجموعه ای از تخته ها است که روی هر یک از آنها یک ماژول کامل از مدار کلی مونتاژ شده است. برای سهولت ، هر هیئت یک نام و نظر دارد. همچنین ، هر تخته را می توان فرو ریخت (برای صرفه جویی در فضا در محل کار پس از اتمام کار روی آن) ، و گسترش داد. یک LED قرمز در نام برد نشان می دهد که خطایی در شماتیک برد وجود دارد.

مدار هر برد مطابق منطق کنترل کننده از بلوک های عملکردی مونتاژ می شود. اکثر بلوک های عملکردی قابل تنظیم هستند که به کمک آنها می توان عملکرد آنها را مطابق با الزامات مورد خاص در این مورد خاص سفارشی کرد.

همچنین برای هر بلوک عملکردی شرح مفصلی وجود دارد که در هر زمان در دسترس است و به درک عملکرد و تنظیمات آن کمک می کند.

هنگام کار با برنامه ، کاربر نیازی به نوشتن کد ، کنترل استفاده از ورودی ها و خروجی ها ، بررسی منحصر به فرد بودن نام ها و سازگاری انواع داده ها ندارد. برنامه همه اینها را زیر نظر دارد. او همچنین صحت کل پروژه را بررسی می کند و وجود خطاها را نشان می دهد.

چندین ابزار کمکی برای کار با دستگاه های خارجی ایجاد شده است. این یک ابزار برای راه اندازی اولیه و تنظیم یک ساعت واقعی ، ابزارهایی برای خواندن آدرس دستگاه در گذرگاه OneWire و I2C ، و همچنین یک ابزار برای خواندن و ذخیره کد های دکمه در یک کنترل از راه دور IR است. همه داده های خاص را می توان به عنوان یک فایل ذخیره کرد و بعداً در برنامه استفاده کرد.

برای اجرای پروژه ، برنامه فعال سازی سروو زیر برای تغذیه کننده و کنترل کننده ایجاد شد.

اولین بلوک "MenuValue" اطلاعات را برای نمایش اطلاعات روی صفحه نمایش LCD در مورد وضعیت درایو سروو به بلوک منو هدایت می کند.

در آینده ، عملیات منطقی "AND" به شما امکان می دهد فراتر بروید یا با واحد مقایسه "I1 == I2" پیش بروید ، یعنی شماره از پیش تعیین شده 8 همان چیزی است که در ماژول ساعت واقعی وجود دارد ، سپس سروو از طریق ماشه روشن می شود ، به همین ترتیب برای روشن کردن سروو در ساعت 20:00 انجام شد.

برای سهولت روشن کردن خودکار سروو از طریق یک دکمه ، عملکرد منطقی ماشه را گرفته و دکمه شماره 4 برای آن در نظر گرفته شده بود ، یا خروجی اطلاعات در مورد آرامش سروو به بلوک منو برای نمایش اطلاعات روی صفحه نمایش ال سی دی.

اگر سیگنالی برای عملکرد سروو ظاهر شود ، به بلوکی به نام "Switch" می رود و در زاویه مشخص چرخش درایو را انجام می دهد و از طریق بلوک "Reset" به مرحله اولیه می رود.

لیست فعال سازی سروو.

کمپرسور همیشه روشن است و به رله متصل است ، هنگامی که سیگنالی از طریق بلوک "Servo On" می آید ، سپس به بلوک تایمر "TOF" می رود و رله را به مدت 15 دقیقه خاموش می کند و اطلاعات مربوط به وضعیت رله را منتقل می کند. در منو

لیست ترموستات

سنسور دما را از طریق کتابخانه وصل کنید