چراغ LED خودکار برای آکواریوم کاشته با استفاده از RTC: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

چند سال پیش تصمیم گرفتم یک آکواریوم کاشته شده راه اندازی کنم. من مجذوب زیبایی آن آکواریوم ها شدم. من هنگام راه اندازی آکواریوم هر کاری را که باید انجام می دادم انجام دادم اما از مهمترین کار غافل شدم. آن چیز روشنایی بود. چند روز همه چیز خوب به نظر می رسید اما سپس جلبک ها در همه جای مخزن رشد کردند و گیاهان عالی عمل نمی کردند. برگشتن همه چیز به حالت عادی کار سختی است.

حالا بعد از سالها ، می خواهم دوباره آکواریوم را راه اندازی کنم و به روشنایی اهمیت می دهم. من در اینترنت تحقیق کردم و دریافتم که گیاهان روزانه به مدت 10-12 ساعت در معرض نور مداوم هستند. من همچنین متوجه شدم که گیاهان بیشتر به طیف قرمز و آبی نور واکنش نشان می دهند.

ترفند شبیه سازی طبیعت تا حد امکان در داخل آکواریوم است. می توانستم چراغ ها را به صورت دستی روشن یا خاموش کنم اما چرا آن را خودکار نکنم. این باعث کاهش خطای انسانی می شود. بنابراین ، من تصمیم گرفتم یک سیستم روشنایی LED ایجاد کنم که با استفاده از آردوینو به طور خودکار روشن و خاموش می شود. این باعث می شود دوره روشنایی مطابق با نیاز گیاهان باشد.

مخزن من دارای یک پوشش در بالای آن است. بنابراین تصمیم گرفتم برد کنترل را بیرون مخزن نصب کنم زیرا رطوبت بزرگترین دشمن لوازم الکترونیکی است.

بیایید شروع کنیم!

مرحله 1: RTC - ساعت در زمان واقعی

برنامه این است که LED ها را در یک ساعت مشخص از روز روشن و خاموش کنید. LED ها فوراً به روشنایی کامل روشن نمی شوند ، اما در عوض ، از روشنایی صفر به روشنایی کامل در یک ساعت می رسند. این برای شبیه سازی طلوع خورشید است. همین امر هنگام خاموش کردن LED ها نیز صدق می کند.

کار ارائه زمان دقیق توسط ساعت زمان واقعی یا RTC انجام می شود. مزیت استفاده از RTC نسبت به millis () این است که می توان زمان دقیق را مستقیماً بدست آورد. همچنین ، ماژول RTC دارای باتری مخصوص خود است. بنابراین حتی اگر آردوینو خاموش باشد یا ریست شود زمان از دست نمی رود. این باعث می شود که برای برنامه ما مناسب باشد.

ماژول مورد استفاده من DS3231 IIC Real Time Clock است. از رابط I2C برای ارتباط با آردوینو استفاده می کند. مال خودم را از اینجا گرفتم

با تشکر از Rinky-Dinky Electronics برای انجام کارهای سخت. کتابخانه DS3231 را از اینجا بارگیری کنید

مرحله 2: LED ها و درایورها

برای آکواریوم کاشته شده ، قاعده کلی 2 وات در هر گالن است. معدن من یک مخزن 20 گالنی است و من از دو LED 10 واتی استفاده خواهم کرد. من می دانم که نصف وات توصیه شده است اما مخزن من درست کنار پنجره من نشسته است و نور زیادی از طریق آن وارد می شود. من تنظیمات را برای چند هفته آزمایش می کنم ، رشد گیاه را زیر نظر دارم و در صورت نیاز LED های بیشتری اضافه می کنم.

من از LED هایی استفاده می کنم که از Ebay با دمای رنگ 6500K خریدم که برای رشد گیاه بسیار عالی است. بر اساس لیست ، ولتاژ جلو باید 9-11V و حداکثر رو به جلو حدود 900mA باشد. بر همین اساس درایورهای LED را سفارش دادم.

چرا از درایورها استفاده کنیم؟

ما در یک دنیای کامل زندگی نمی کنیم. بنابراین ، خروجی همیشه کمتر از ورودی خواهد بود. پس قدرت از دست رفته کجاست؟ به گرما تبدیل می شود. در مورد LED ها هم همینطور است. یک نیمه هادی دارای ضریب دمای منفی (NTC) است به این معنی که با افزایش دما مقاومت آن کاهش می یابد. LED نیز یک نیمه هادی است. با افزایش دمای آن ، مقاومت آن کاهش می یابد و در نتیجه جریان عبوری از آن افزایش می یابد. این امر حرارت را بیشتر می کند. این کار تا آسیب دیدن LED ادامه می یابد. بنابراین ، ما باید جریان را محدود کنیم تا از حد تعیین شده بیشتر نشود. این کار توسط درایورهای LED انجام می شود

در آزمایش ، متوجه شدم که در ولتاژ 11 ولت LED فقط 350 میلی آمپر می کشد. این عجیب است!

راه اندازی درایور LED

درایور در اصل دستگاهی است که ولتاژ خروجی ثابت را با قابلیت محدود کننده جریان فراهم می کند. درایورهای LED مختلفی در بازار موجود است که جریان ثابت را تولید می کنند. اگر شما همان چیزی را خریداری کرده اید که من خریدم ، حاوی 3 قابلمه برای تنظیم است. ما فقط به دو مورد از آنها توجه داریم. اولین مورد برای تنظیم ولتاژ است و آخرین مورد برای تنظیم حد جریان استفاده می شود. مراحل تنظیم آن را دنبال کنید:

1. منبع تغذیه 12 ولت DC را به پین های مشخص شده با IN+ و IN- وصل کنید. لطفاً قطبیت را بررسی کنید.
2. یک مولتی متر را به پین های مشخص شده با OUT+ و OUT- وصل کنید و مولتی متر را روی ولتاژ خواندن تنظیم کنید.
3. دیگ تنظیم ولتاژ را بچرخانید تا زمانی که مولتی متر ولتاژ نامی جلو LED را بخواند. در مورد من ، 9-11V است. من 10.7 ولت را انتخاب کردم. (کمی کمتر ضرری ندارد).
4. حالا مولتی متر را در حالت خواندن فعلی قرار دهید. جریان از طریق آن شروع به جریان می کند. قابلمه تنظیم کنونی را بچرخانید تا جریان نامی LED شروع به جریان کند.
5. خودشه! اکنون می توانید LED خود را به آن متصل کنید.

مرحله 3: ساخت پنل LED

همانطور که قبلاً ذکر شد ، من تصمیم گرفتم از دو LED 10 واتی و چهار نوار LED RGB استفاده کنم. من از نوار برای رنگهای قرمز و آبی استفاده خواهم کرد. من تقریباً از طول آکواریوم خود از یک قاب آلومینیومی (که بیشتر برای ساخت قاب پنجره ها و درها استفاده می شود) استفاده کردم. من با یک قاب آلومینیومی رفتم زیرا به عنوان یک هیت سینک برای LED ها عمل می کند. هیت سینک ها برای LED های پرقدرت بسیار مهم هستند زیرا گرمای زیادی را از بین می برند. عمر LED در صورت عدم وجود آن کاهش می یابد. از آنجا که در این بین توخالی است ، تمام سیم کشی می تواند در داخل آن مخفی و ایمن بماند.

همانطور که در تصویر نشان داده شده است ، تمام اتصالات LED را به 6 اتصال دهنده ترمینال گسترش دادم. اتصال پنل به کنترلر که بعداً خواهیم ساخت آسان است.

مرحله 4: ساخت کنترلر

هدف اصلی روشن و خاموش کردن LED ها با توجه به زمان تعیین شده توسط کاربر است. مغز کنترل کننده آردوینو نانو است. چرا فقط نور را کنترل می کنید؟ از آنجا که من چند رله در اطراف داشتم ، از آنها برای روشن یا خاموش کردن برخی از وسایل مانند فیلتر ، پمپ هوا ، بخاری و غیره در صورت نیاز استفاده خواهم کرد. من یک فن کامپیوتر 12 ولت DC برای تهویه هوا اضافه کردم.

یک سوئیچ برای انتخاب بین حالت دستی و خودکار ارائه شده است. در صورت نیاز به دسترسی به مخزن ماهی پس از خاموش شدن LED ها در شب ، می توان سوئیچ را به حالت دستی تغییر داد و سپس روشنایی LED ها را با استفاده از قابلمه کنترل کرد.

من برای کنترل رله و فن از IC ULN2803 Darlington Transistor Array IC استفاده کردم. این IC معمولاً به عنوان راننده رله شناخته می شود.

طرح کلی ساخت در اینجا پیوست شده است. PCB سفارشی آن را مرتب و حرفه ای جلوه می دهد.

من انتخاب کردم که از جعبه تابلو به عنوان یک محفظه برای کنترل استفاده کنم زیرا دارای سوراخ های پیش نصب برای نصب و یک صفحه پوشش است. من با استفاده از مقداری چسب اپوکسی ، مهره ای را در هر شکاف چسباندم. من همین کار را در طرف مقابل انجام دادم. این امر باعث می شود که PCB توسط پیچ ها محکم نگه داشته شود. من در قسمت پایین جعبه ، همانطور که در تصویر نشان داده شده ، دهانه های کوچکی برای کابل برق و سیم هایی که به پنل LED می روند ، ایجاد کردم.

مرحله 5: زمان برخی از کد ها

پس از ساخت برد کنترلر ، زمان کارکردن آن فرا رسیده است! طرح پیوست شده را بارگیری کرده و در Arduino IDE باز کنید. مطمئن شوید که کتابخانه DS3231 را که در اینجا ضمیمه شده است بارگیری و نصب کنید.

راه اندازی RTC

1. یک باتری سکه ای نوع 2032 را وارد کنید.
2. مطابق شکل DS3231_Serial_Easy را از مثالها باز کنید.
3. 3 خط را کامنت نکنید و زمان و تاریخ را همانطور که در تصویر نشان داده شده وارد کنید.
4. طرح را در آردوینو بارگذاری کرده و مانیتور سریال را باز کنید. نرخ باود را روی 115200 تنظیم کنید. شما باید بتوانید زمانی را مشاهده کنید که هر 1 ثانیه به روز می شود.
5. حالا ، آردوینو را از برق بکشید و بعد از چند ثانیه دوباره آن را وصل کنید. به مانیتور سریال نگاه کنید. باید زمان واقعی را نشان دهد.

انجام شده! RTC راه اندازی شده است. این مرحله باید فقط یکبار انجام شود تا تاریخ و زمان تنظیم شود.

قبل از بارگذاری

• زمان شروع LED ها را تنظیم کنید.
• زمان توقف LED ها را تنظیم کنید.
• زمان شروع را برای فن تنظیم کنید.
• زمان توقف را برای فن تنظیم کنید.

توجه: زمان به صورت 24 ساعته می باشد. بر این اساس زمان را تنظیم کنید

همانطور که قبلاً ذکر شد ، LED ها به روشنایی کامل روشن نمی شوند. به عنوان مثال ، اگر زمان شروع LED را 10 صبح تنظیم کنید ، LED ها به آرامی روشن می شوند و تا ساعت 11 صبح به روشنایی کامل خود می رسند و تا رسیدن به زمان توقف ثابت می مانند. این برای شبیه سازی طلوع و غروب خورشید است. LED های قرمز و آبی ثابت هستند. آنها در تمام مدت کاملاً روشن می مانند.

این تنها چیزی است که باید تنظیم کنید. کد را در آردوینو بارگذاری کنید. در حال حاضر ، دیگر نیازی به یادآوری نیست که چراغ های آکواریوم خود را روشن و خاموش کنید!

من نمی توانم از مخزن واقعی ماهی که در آن نصب شده است عکس هایی از آن بگیرم زیرا هنوز آن را تنظیم نکرده ام. به محض آماده شدن کامل ، دستورالعمل ها را به روز می کنم!

امیدوارم از ساخت آن لذت برده باشید خودتان درست کنید و لذت ببرید! همیشه فضایی برای پیشرفت وجود دارد و چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد. ایده های خود را مطرح کنید.

من بعد از سالها دوباره با آکواریوم های کاشته شده شروع می کنم. من در این زمینه متخصص نیستم. در صورت تمایل می توانید هرگونه پیشنهاد در مورد ساخت را کامنت کنید. ممنون که تا آخر سر کار بودی