Salutacions a tots els amants del microcontrolador casolans. Si sou un feliç propietari d’un aquari de casa, potser aquest article us resultarà d’interès. En ella, descriuré amb detall tot el procés de creació d’un senzill però molt útil casolà - aquacontroler, dissenyat per facilitar la vida del propietari d’un petit món submarí.
Com ja sabeu, qualsevol projecte amb èxit comença amb la preparació de les especificacions tècniques. A continuació, es detallen els requisits bàsics i les funcions que volia obtenir de l’aqüacontrolador:
- baix cost i disponibilitat de components;
- temps personalitzable per encendre i apagar la llum a l’aquari;
- mode d’alimentació (el filtre s’apaga i s’inicia automàticament després de 15 minuts);
- la inclusió d’un calendari d’alimentació;
- mesurament de la temperatura i la humitat de l’aire ambient (com a addició);
- visualització de la data, hora i altres paràmetres actuals a la pantalla LCD;
- configuració de gestió i paràmetres del menú mitjançant 4 botons (Amunt, A baix, D’acord, Cancel·la);
- temps personalitzable per encendre i apagar la llum a l’aquari;
- mode d’alimentació (el filtre s’apaga i s’inicia automàticament després de 15 minuts);
- la inclusió d’un calendari d’alimentació;
- mesurament de la temperatura i la humitat de l’aire ambient (com a addició);
- visualització de la data, hora i altres paràmetres actuals a la pantalla LCD;
- configuració de gestió i paràmetres del menú mitjançant 4 botons (Amunt, A baix, D’acord, Cancel·la);
A partir de les qüestions anteriors, va néixer el circuit mostrat a la figura 1
Figura 1: Esquema elèctric de l’aqüacontrolador
L’element principal és el tauler Arduino Prominiadquirida a la Xina. Com va resultar més tard, hi havia un controlador instal·lat ATMega168 en lloc de ATMega328. Això em va causar l’optimització del programa, ja que va resultar insuportable per a aquest controlador a causa de la meitat de la mida de la memòria flash.
Es va triar una coneguda pantalla de 16 caràcters de 16 caràcters de LCD per mostrar informació. Al projecte, està connectat a Arduino en un bus de dades de 4 fils.
Un sensor digital és responsable de mesurar la temperatura i la humitat. Dia 11. Per necessitats domèstiques n’hi ha prou. De fet, no té un propòsit concret i s’afegeix purament com a complement de la imatge general.
Per controlar la làmpada fluorescent i el filtre, he utilitzat dos canals simistor, realitzats en un munt d'opto-simistor MOC3063 i potència simistor BT137-600E. Això ens va permetre alliberar el circuit de relés mecànics, per la qual cosa per alguna raó no sento simpatia.
Botons de gestió: rellotge habitual, sense arreglar.
Bé, ja que tots els paràmetres estan vinculats a un període de temps específic, el dispositiu ha de contenir necessàriament un rellotge en temps real.En aquest cas, he utilitzat el mòdul Tinyrtc basat en microcircuits DS1703. El mòdul està controlat per protocol i2c i conté un connector per instal·lar una bateria, que us permet estalviar la data i l'hora en què s'apaga. L'alimentació del mòdul extern es mostra a la foto núm. 2
Foto núm. 2: mòdul de rellotge en temps real
Així doncs, es defineixen els requisits, s’elabora l’esquema: podeu anar a l’etapa de disseny de la placa de circuit imprès. El servei en línia d’EasyEda m’ha ajudat a fer front a aquesta tasca. Per no molestar amb els forats de perforació, vaig decidir col·locar totes les pistes i components que porten corrent a la capa superior. Després d’haver torçat una mica els detalls a l’editor, vaig obtenir un disseny de PCB amb només tres saltadors. L’aparició del tauler es pot veure a la figura 3.
Figura 3 - L’aparició de la placa de circuit de l’aqüacontrol
Aquells que vulguin repetir el projecte poden descarregar el fitxer PCB des d’aquest enllaç:
Veure fitxer en línia:
Veure fitxer en línia:
Per tant, a quins punts heu de prestar atenció. Resistència R4 i R8 - bessons, tota la resta estan integrats SMD habitatge 1206. Els botons del rellotge tenen mida 12x12. La placa també té un convertidor de tensió xinès 220V / 5V, l'aparença del qual es mostra a la foto núm. 4.
Foto núm. 4: convertidor de tensió 220V / 5V.
La pantalla LCD i el mòdul de rellotge en temps real estan previstos que es muntin en bastidors de taulers, el paper dels quals he exercit amb èxit els dibels de plàstic tallats.
Per això, es defineixen totes les funcions de la instal·lació i només queda transferir la placa des de la pantalla del monitor al nostre món físic. Per a això es va triar un mètode conegut. PERUT, implicant la presència d’una impressora làser i una planxa. Per a aquells que no estiguin familiaritzats amb aquesta tecnologia del futur, es descriurà a continuació el procés de creació d’una placa de circuit al meu bany.
Per tant, per començar, busqueu qualsevol revista amb pàgines brillants o un full de paper fotogràfic. Nosaltres imprimim el patró de la placa a la impressora làser, sense oblidar-nos de flipar-la. Preparem un tros de vidre-texalita recobert de paper d’acord amb la mida del blanc i triturem la superfície de coure amb paper esmaltat de gra fi per brillar. Hauria de ser una cosa així (foto número 5).
Foto núm. 5: el tauler està preparat per a la traducció del dibuix
A continuació, enviem la impressió al paper i l’aplicem al PCB. Després d’això, impulsem el paper amb una planxa calenta durant uns 3 minuts. El temps d’escalfament aquí pot variar en funció de la temperatura del ferro i de l’experiència de l’intèrpret d’aquest ritual secret. Això sembla alguna cosa així (foto núm. 6):
Foto núm. 6: transferència de la imatge a la superfície de la làmina
Després que el paper estigui ben adherit al PCB, apagueu el ferro i deixeu que la placa de circuit es refredi. Ara heu d’eliminar acuradament la capa de paper i al mateix temps no danyar el tòner enganxós. Perquè el cas tingui èxit, s’ha d’humitejar i treure el paper enrotllant-se amb els dits dels dits. Aquest procés es mostra amb més claredat a la foto núm. 7.
Foto núm. 7: treure paper de la placa de circuit
De vegades passa que en alguns llocs el tòner simplement no s’enganxa. En aquest cas, aquestes àrees es poden completar amb un marcador permanent. La foto núm. 8 mostra el tauler després d’eliminar el paper. Tingueu en compte que a la part superior esquerra no hi ha cap part de la figura, que posteriorment serà restaurada amb el mètode anterior.
Foto núm. 8: tauler després d’eliminar el paper
Quan s'eliminen tots els moments desagradables, podeu començar a gravar. Per això, he utilitzat una solució de clorur fèrric, com una de les opcions més assequibles i segures. Després de gravar el tauler, esbandir-lo bé amb un dissolvent per eliminar el tòner de les pistes. A continuació, tornem a netejar-la amb una fina matriu, desgreixant i estany. El resultat es mostra a la foto núm. 9.
Foto núm. 9: la placa està a punt per instal·lar components de ràdio
Una de les etapes principals es completa. La següent etapa és la instal·lació i soldadura de components de ràdio. Es tracta d’un procés creatiu i purament individual. Si teniu cap pregunta, estic preparat per respondre-los als comentaris, però ara només us mostraré què he rebut (foto 10):
Foto núm. 10: un tauler amb components segellats
Tal com vaig escriure més amunt, la pantalla i el mòdul de rellotge es pugen a sobre del tauler amb uns bastidors de plàstic fabricats amb dipos per a una instal·lació ràpida i els seus contactes es solden a la pissarra amb cables prims.El sensor de temperatura i humitat es mostra per separat a la part superior del dispositiu. Al meu parer, amb aquest acord, les lectures seran més precises. Per als canals d’il·luminació i el filtre, a la part inferior del tauler es mostren dues sortides externes. A més, l’alçada dels botons era insuficient, així que penso augmentar-los amb boixos de plàstic. Després d’algunes manipulacions, el dispositiu pren un aspecte gairebé acabat, mostrat a la foto núm. 11.
Foto núm. 11: aquacontrolador sense carcassa
Abans de segellar la part superior del cas, heu d'escriure el firmware a Arduino ProMini. Per fer-ho, poso pins a la pissarra connectats als contactes Vcc, GND, Rx i TX. Per programar Arduino ProMini més fàcil d’utilitzar Programador USB, però això no estava disponible. Un altre consell el va fer amb èxit Arduino uno amb el controlador tret. No aprofundiré en els detalls d’aquest procés, ja que hi ha molts articles sobre aquest tema a Internet. Només donaré la foto núm. 12 per obtenir més claredat.
Foto núm. 12: preparació del firmware
Ara parlem del programa en si. Quan enceneu, apareix la pantalla principal. Mostra informació sobre la data, hora, temperatura i humitat actuals. A més, es visualitzen diversos caràcters especials en funció de l'estat actual del sistema, a saber: la llum està encesa - la icona del sol; apagat: icona de la lluna; filtre on - icona de filtre; l’alimentació està en curs: icona de peix. Quan feu clic a D'acord, l'usuari entra en un menú on és possible configurar paràmetres com ara:
- mode de control de la il·luminació. En aquesta secció, podeu encendre i apagar manualment la selecció de l’element de menú corresponent i també configurar els horaris programats i encesos.
- mode de control del filtre. Permet activar i desactivar manualment el filtre, seleccioneu la funció "alimentació" (alimentació) i estableix el programa d’alimentació. Al mode d’alimentació, el filtre s’atura i es restaura automàticament al cap de 15 minuts.
- configuració de la data actual.
- configuració de l’hora actual. Les dades de la data i l'hora es registren al mòdul de rellotge i, quan s'apaga l'alimentació, no es restabliran si hi ha instal·lada una pila.
Per a una millor comprensió, la figura 13 mostra l'estructura del menú.
- mode de control de la il·luminació. En aquesta secció, podeu encendre i apagar manualment la selecció de l’element de menú corresponent i també configurar els horaris programats i encesos.
- mode de control del filtre. Permet activar i desactivar manualment el filtre, seleccioneu la funció "alimentació" (alimentació) i estableix el programa d’alimentació. Al mode d’alimentació, el filtre s’atura i es restaura automàticament al cap de 15 minuts.
- configuració de la data actual.
- configuració de l’hora actual. Les dades de la data i l'hora es registren al mòdul de rellotge i, quan s'apaga l'alimentació, no es restabliran si hi ha instal·lada una pila.
Per a una millor comprensió, la figura 13 mostra l'estructura del menú.
Figura №15: estructura del menú de l’aqüacontrolador.
Descarregueu el firmware per a Arduino Pro Mini i es poden trobar totes les biblioteques necessàries aquest enllaç
Després d’escriure el programa al microcontrolador, podeu tancar el cas i procedir a les proves en condicions reals. Va passar aproximadament una setmana de funcionament abans d’escriure aquest article. L’aqüacontrolador funcionava a la perfecció sense que funcionés malament, estalviant-me de tirar constantment de les forquilles si fos necessari per alimentar el peix o apagar els llums. El resultat dels meus esforços es mostra a la foto núm. 16.
Foto núm. 16: aquacontrolador en funcionament