Fiskmatare 2: 13 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Inledning / Varför detta projekt

2016 byggde jag min första fiskmatare, se Fiskmatare 1. Mataren fungerade bra i mer än ett halvt år. Efter den perioden var servon uttjänta, vilket fick programmet att stanna utan att skicka ett felmeddelande. Hoppsan.

Jag hade inte tid att korrigera detta fel, eftersom akvariet ersattes av en lite större version (Juwel Rio 125). Även om fiskmataren 1 kan återanvändas väljer jag att bygga en annan / annan fiskmatare.

Designmål Fish Feeder 2:

• Inga knappar på fiskmataren.
• Anslutning till Raspberry Pi. Raspberry Pi styr e-post, tidtabeller, matningsresultat och en display.
• Fiskmataren ska passa in i den befintliga utfodringsplatsen i Juwel -akvariet.
• Fiskmataren ska vara vattentät.
• Lagringsbehållaren med fiskmat i minst en månad ska vara lättillgänglig.
• Fiskmataren ska släppa små mängder granulatfiskmat i vattnet.
• Mängden mat bör vara justerbar och måste mätas.
• Inga servon.

Notera:

• Denna fiskmatare är endast lämplig för granulatfiskmat, flingor kommer att orsaka att knivventilerna inte fungerar.
• Vissa delar måste vara exakta och exakta. Jag var också tvungen att kasta delar ur spec. Andas in - Andas ut - Och börja om.

Bygget började i början av 2017. Det tog ganska lång tid att testa nyckelkomponenterna innan jag var nöjd med resultaten. Läs följande nyckelkomponenter / instruktioner som ingår i denna instruktionsbok:

• Optisk isolerad enkeltrådskommunikation
• Genomskinligt hölje i epoxilåda
• Linjär ställdon stegmotor
• IR Photogate

Viktiga delar

• Arduino nano
• Stegmotor dykare
• Stegmotor
• Kullager
• Hörlursuttag och kontakt
• Epoxi
• 1, 1,5, 2 mm plywood

Steg 1: Träbearbetning

Denna maskin är huvudsakligen byggd av trädelar. När jag prototyper gillar jag att använda trä, delar kan bytas ut, dimensioner kan ändras, toleranser på 0,1 mm är möjliga, hål kan läggas till eller fyllas. Bifogad är modellen, du kan göra den av trä eller så kan du skriva ut den.

För att testa geometri av trädelarna används balsaträ. Detta material är för mjukt för att användas i fiskmataren. Material som används:

• Björk plywood 500x250x1.0mm
• Björk plywood 500x250x1,5 mm
• Björk plywood 500x250x2.0mm
• Björk plywood 500x250x3.0mm
• 18 mm plywood
• 12x18 mm mahogny

Steg 2: Trähölje

Se modell (01 -hölje)

Höljet rymmer fiskmatarens maskiner. Det skyddar maskiner och elektriska delar mot fukt från akvariet. Epoxihöljesdelen passar in i det vanliga Juwel akvariefoderhålet för Juwel Easy Feed. Överst på fiskmataren sitter ovanpå akvariet.

Valet för att göra höljet av epoxi beror på:

• Epoxi är vattentåligt.
• Det inre kan visuellt inspekteras.
• Fiskmataren kan inte ses när du står framför akvariet, bara när du lyfter locken.

För att göra höljet ovansida mindre synligt målade jag det svart.

• Limma 4x L-profiler för det transparenta epoxihöljet.
• Den nedre delen av höljet är epoxilådans hölje (Transparant epoxilådshölje).
• Bottenhålet ska borras efter att höljet har gjorts.
• Det elektriska anslutningshålet ska borras efter att höljet har gjorts. (Ej ritat, väntar).
• Överskott av epoxihöljet måste avlägsnas och slipas till önskad höjd.
• Sand upptill på bottenhöljet. Mellan topp och botten behövs ett litet gap. Lite tryck krävs för att passa delarna.
• Toppen ska målas innan epoxi limmas på höljet.
• Verifiera tjockleken på 2x2 och 10x2 med maskinen.

Steg 3: Träbearbetningsskydd och lucka

Se modell (02 Cover & 04 Hatch)

Locket glider in i höljet. Omslaget har ett fyrkantigt hål. När maskinen skjuts in i höljet är maskinen täckt och silon är tillgänglig. Lucken glider in i locket. Vid tillförsel av foder till silon måste endast den lilla delen tas bort. För att ge grepp till locket borras ett hål i topplattan.

• Såg delarna till önskade dimensioner.
• Limma de två enheterna.
• Montera enheterna med höljet.
• Måla enheterna.

Steg 4: Interiörer i trä

Se modell (03 Intern)

Det interna träverket innehåller silon för foder, linjärt ställdon, knivventiler, EL-kort, switchar och IR-fotogat. Se till att delarna är korrekta och rätvinklade, om inte annat anges. När den är klar och alla delar monterade glider detta in i höljet.

• Borra delarna med lagerhålen staplade för att få en perfekt inriktning av hålen.
• Efter applicering av epoxi är lagerhålen mindre. Borra hål igen. Använd något lätt tryck för att pressa lagren till positionstryck.
• Tillverk de andra trädelarna.
• Limmontering led ram. Måla med epoxi. Vissa områden är svåra att måla när de är inne i maskinen.
• Efter applicering av epoxi är hålen mindre. Kontrollera om IR -lysdioden och IR -fotodioden passar in i hålen. Vid behov borra hålen igen.
• Måla invändigt och ramled som separata enheter.
• Kontrollera måtten med knivventiler för att säkerställa tät passform.
• 3,5 mm limmas 2 mm och 1,5 mm ark.

Steg 5: Knivventil

Se modell (05 Knivevalve)

Flera alternativ att skicka mat övervägdes, se första tabellen:

• Roterande behållare med luckventil. Det är inte lätt att göra detta mindre.
• Skruv (borr). Mataren är inne i akvariet, precis ovanför vattennivån. Maten i skruven kommer att utsättas för fukt. Maten kommer att hålla fast vid skruven, täppa till utmatningen.
• Knivventiler (glidande)

Hur fungerar knivventilsystemet?

• Steg 0: Ventilernas normala läge. Detta är ventilernas normala läge när maskinen är inaktiv. Matbehållarens ventil är stängd. Akvariumventilen är stängd.
• Steg 1: Matventilen rör sig för att få ett parti mat. Observera att matventilens håldiameter är mindre. Detta för att vara säker på att akvariumventilen kan flytta hela satsen.
• Steg 2: Matventilen är laddad och flyttar till fotogrinden.
• Steg 3: Maten tappas genom fotogaten och ligger i akvariumventilen. Akvariumventilen rör sig till utloppet.
• Steg 4: Maten tappas genom utloppet i akvariets vatten. Akvariumventilen rör sig tillbaka och stänger maskinen för fukt.

Steg 6: Träknivskiva

Se modell (05 Knivevalve)

• Den övre knivventilen har en håldiameter på 8 mm, den nedre knivventilen har en håldiameter på 10 mm.
• Kontrollera tjockleken, använd en form för att epoxa ventilen till rätt tjocklek.
• Med rätt tjocklek, använd Commandant M5 (repborttagare) för att göra glidytorna silkeslen.
• Mässingsmuttern limmas i rutan 10x10 L = 15 block. Diametern är ~ 7 mm. Med trådstången, mässingsmuttern och knivventilerna installerade, limma mässingsmuttern till knivventilen. Var försiktig så att du inte släpper ut epoxi på tråden.
• När mässingsmuttern är limmad fyller du mellanrummen mellan mutter och block med mer epoxi.

Steg 7: Träbearbetningsmotorklämma och support

Se modell (06 Motorklämma och support)

Motorklämman och stödet används för att placera stegmotorerna. När stegmotorn är fastspänd är axeln den enda roterande delen.

Motorstödet används i den interna enheten och limmas på maskinens invändiga delar. Placera motorstödet med stegmotorerna på plats för en perfekt passform.

Motorklämman är en lös del som är bultad på maskinens invändiga delar.

För att säkerställa att motorstödet och motorklämman passar perfekt bör dessa 2 delar vara gjorda av ett stycke 18 mm plywood. För att borra hålen, använd en kolonnborrmaskin. Hålen ska vara helt vinkelräta.

Tillverkning:

• Borra de stora ø20 -hålen.
• Borra de mindre hålen.
• Såg konturerna på klämman och stödet.
• Tunna motorklämman till 10 mm.

Steg 8: Elektronik

Se modell (99 El-board)

Se schemat: Perfoboardet har en kontakt som ger ström till +5V -skenan och GND -skenan. Den tredje stiftet är dataraden. Dessa stift är anslutna till hjärnan på perfoboardet: Arduino nano. Se alltid till att polariteten hos kraftledningarna vid stiften och Arduino är korrekt. För att undvika en spänning vid Arduino digitala stiftdata, skyddas stiftet av en diod. Arduino läser kommandon från datalinjen, styr ventilerna stegmotorer via drivrutinerna, kontrollerar omkopplarna och IR -fotogrind.

Delar:

• 1x Perfoboard 43x39mm
• 1x Arduino nano
• 2x ULN2003 mini
• 1x diod (t.ex. 1N4148)
• 1x motstånd 1M
• 1x motstånd 10k
• 1x motstånd 680
• 1x 2 -stifts hanrubrik (fotodiod)
• 1x 3 -stifts hanrubrik (ström, data, jord)
• 2x 5 -stifts hanrubrik
• Elektrisk kabel

Några verktyg behövs också: pincett, skärare, skruvstycke, lödkolv, veke, stativ. Så här löds: https://learn.adafruit.com/adafruit-guide-excelle…. Var medveten om säkerhetsriskerna och använd personlig skyddsutrustning.

Tillverkning:

• Såg perfoboardet till önskade dimensioner.
• Böj stiften på stegdrivrutinerna och Arduino. Var försiktig!
• Klipp av (blå) trådarna på den första stegmotordrivrutinen. Sätt trådarna på plats, se ritning, anslut stiftmotorn 4B till Arduino D12, 3B till D11, 2B till D10, 1B till D9. Tryck på föraren i läge, löd lederna stegmotorn 4B, 3B, 2B, 1B. Löd inte GND och VCC.
• Lägg till kontakter för IR -fotodiod vid N5 och N6. Trådstift vid N5 till Arduino A0. Trådmotstånd 1M till N5 och J5. Trådstift vid N6 till I6 med en röd tråd.
• Klipp av (blå) trådarna på den andra stegmotordrivrutinen. Sätt trådarna i läge, se ritning, anslut stiftmotorn 4B till Arduino D6, 3B till D5, 2B till D4, 1B till D3. Tryck på föraren i läge, löd lederna stegmotorn 4B, 3B, 2B, 1B. Löd inte GND och VCC.
• Lägg till kontakter för switchar vid J15 till K16. Trådmotstånd 10K vid N14 till N15, M15, L15, K15, led andra ledare till J14. Ledning N14 till Arduino D2.
• Lägg till kontakter för LED vid J15 och J16. Trådmotstånd 680 vid H15 till J15 kabel andra ledare till E15.
• Lägg till kontakter för Data - +5V - GND vid D5 till 7. Ledningsdiod från Arduino D8 vid B5 till D5. Tråd Arduino D7 vid B6 till D5.
• Lägg till strömskenorna +5V och GND -ledningar.
• Tryck och löd Arduino på plats.
• Löd anslutningen.
• Ta bort överflödigt material (stift) från undersidan.
• Applicera epoxi på de bara trådarna.

Testning (se schematisk och program & video Fish Feeder 2 testelektronik):

• Fäst knappar, IR-led, IR-fotodiod till perfoboardet, ladda upp testprogram till Arduino.
• Testa IR-portens känslighet genom att skjuta ett papper mellan led och fotodiod.
• Testa knappar och drivrutiner genom att trycka på en knapp.

Steg 9: Steppmotorer

Se modell (98 Linear Actuator, 98 Linear Actuator.step, 98 Linear Actuator.pdf)

Se även Linjär ställdon stegmotor

Stegmotorerna flyttar ventilerna. Vridning åt höger drar ventilen mot motorn och stänger ventilen. Vridning åt vänster skjuter ventilen till öppet läge. För att säkerställa att ventiler, axlar, lager, kopplingar och motorer fungerar optimalt måste de vara perfekt anpassade.

En stegmotor styr siloknivventilen. Den andra stegmotorn styr höljesknivventilen.

Delar:

• M5 rostfritt stål
• M5 Nötter
• Jordningskontakt
• Kullager innerdiameter Ø5mm MF105 ZZ 5x10x4
• Stegmotor 20BYJ46 axel Ø5mm med plana sidor.
• Krympslang

Montering av stegmotorerna

• Pressa in lagren i lagerhålen (presspassning).
• Placera knivventilerna.
• Sätt i tråden från”inte motorsidan” i lagret.
• Sätt i muttrarna på gängan "inte motorsidan".
• För in gängan i mässingsknivventilen.
• Sätt i muttrarna på gängan "på motorsidan".
• För in gängan i lagret "på motorsidan".
• Sätt i kopplingen”jordningskontakt”.
• Sätt in stegmotorn på stödet i kopplingen.
• Klämma stegmotor med motorklämma
• Placera muttrarna och vrid en medurs och en moturs för att göra positionen permanent.
• Sätt in El-board i facket.
• Ta bort den vita kontakten från stegmotorkabeln, ta inte bort metallledarna.
• Anslut stegmotorn till föraren. Använd krympslang för att undvika kortslutning.
• Använd testprogrammet”20171210 Test ULN2003 serieläsning 2 steppermotors.ino” för att kontrollera korrekt inriktning av stegmotor, axel, lager och ventil. Öppna en seriell linje mellan dator och Arduino. Använd tangentbordet, tangent “2”, “3”, “5”, “6” för att flytta ventilerna.
• Lägg till hål för utlopp i höljet. Se ritning av trähölje och ventil.

Steg 10: Ström- och datainmatning

Se modell (97 Power Data Plug Socket, 97 Power Data Plug Socket.step, 97 Power Data Plug Socket.pdf)

Denna kabel ger ström till elektroniken och tillhandahåller en datalinje. Epoxi och o-ring ska ge en vattentät anslutning.

Delar:

• Klassisk cykelventil (Dunlop) (se
• 2x ventilmutter
• M8 bricka
• O-ring ø7-ø15
• 3,5 mm hörlurs 3-polig kontakt
• 6,35 mm 3-polig kontakt
• ø6 elektrisk ledning (brun, blå, grön/gul 0,75 mm2)
• 3,5 mm tubestyle 3-poligt uttag med mutter
• krympa röret
• epoxi

Tillverkning:

• Ta bort gummi från ventilspindeln.
• Ta bort den gängade delen av 3,5 mm ljudkontakten.
• Skjut baksidan av 3,5 mm -kontakten på elkabeln.
• Skjut ventilspindeln på den elektriska ledningen.
• Klipp ledare av elkabel i längd, se tabell “spets, ring och hylsa”.
• Lödledare till 3,5 mm kontakt.
• Använd krympslang och epoxi för att göra anslutningarna vattentäta.
• Skjut ventilspindeln till 3,5 mm plugg.
• Lödledare till 6,35 mm kontakt.
• Lödtrådar till 3,5 mm rörliknande uttag.
• Lägg till hål för muttern i höljet.
• Limmutter med epoxi vattentätt i höljet.
• Såg trädelarna enligt ritning.
• Limma trädelar på insidan. Använd 3 mm och 2 mm påfyllningsplattor.

Steg 11: Optisk isolerad enkeltrådskommunikation

Se även optisk isolerad enkeltrådskommunikation

På grund av möjliga fuktproblem i fiskmataren ville jag ha data och kraft isolerade mellan omvärlden och fiskmataren inuti akvariet.

Ena sidan av den optiska enheten har fyra ledningar. Denna sida ansluter till omvärlden. De fyra ledningarna ansluts till ström, jord, en digital stift (data in), en annan digital stift (data ut) på en Arduino eller Raspberry PI. Denna instruerbara använder en Arduino och PC som master.

Den andra sidan har en separat strömförsörjning som ansluts till eluttaget. Data och ström överförs via ström- och datakabeln som ansluts till det 6,3 mm 3 -poliga ljuduttaget. Ström- och datakabeln ansluts på andra sidan till 3,5 mm-uttaget inuti fiskmataren med El-board och Arduino nano som slav.

Delar:

• Strömförsörjning +5V
• Eluttag
• Perfoboard 5x7cm
• 2x motstånd 470Ω
• 1x motstånd 680Ω
• 2x motstånd 1kΩ
• 2x diod (t.ex. 1N4148)
• 2x Optokopplare EL817
• Led
• Pin header hona 2 pin
• Pin header hona 3 pin
• Pin header hona 4 pin
• Round header female 6 pin
• Rund header hona 4 stift
• 6,35 mm ljud 3-poligt uttag
• Plasthölje

Tillverkning:

• Lödkrets enligt instruktioner.
• Se schematisk, anslut GND External och +5V External till eluttaget.
• Se schematisk, anslut +5V2, GND2, Data in/ut till 6,35 mm 3-polig ljuduttag enligt spets, ring och hylsanslutning elkabel.
• Se schematisk, ansluta brödbrätsledningar till IN, GND1, OUT och +5V1.
• Borra hål i höljet.
• Montera uttag i höljet.
• Använd slipsfolie för att fixera brödbrädetrådar.

Steg 12: Intern el

Detta steg innehåller några av de små hårdvarudelarna. Observera att vissa delar inte fungerade som förväntat, så dessa delar uppdateras.

Delar:

• IR ledde
• IR -fotodiod
• Elektrisk kabel
• Hörlurstråd
• Krympslang
• 4x SDS004
• 4x Sensor/Switch monteringsplatta

Hörlursuttag

Hörlursuttaget (3,5 mm, 3 ledare), se steg 10, är ett typiskt tubestyle -uttag med en gängad ände för panelmontering. När du sätter i kontakten i höljet börjar kontakten sätta in sig själv i uttaget. Efter en viss mängd varv ska kontakten vara helt ansluten till uttaget. Vid testning började uttaget vända med kontakten. En bra anslutning uppnåddes. Nackdelen var att de 3 trådarna som fästs i uttaget var vridna och knäppte av EL-kortet. Lyckligtvis skadades ingenting. Jag bestämde mig för att göra en plan yta till hylsans gänga och ett cirkulärt segment i hylsans monteringsplatta.

Tillverkar hörlursuttag:

• Fila en plan yta till 3,5 mm rörliknande uttag. Den plana ytan ska vara så kvadratisk som möjligt.
• Använd en 1 till 1,5 mm trälist och börja fila den till ett cirkulärt segment för att fylla gapet. Se till att den sitter fint.
• Lim det cirkulära segmentet på hålmonteringsplattan.
• Avsluta monteringsplattan med epoxi.
• Anslut uttaget och monteringsplattan till EL-kortet.

IR -led

Lysdioden är placerad i ramen ledd, se ritningar träverk invändigt. Lysdioden får ström direkt från EL-kortet. När EL-kortet drivs har lysdioden ström och avger IR-ljus. IR -lysdioden är en av delarna i IR -fotogatet, se även instruerbar IR -fotogat.

Tillverkning IR led:

• Lödning ledde till trådarna, lång ledning till röd, kort ledning till svart.
• Lägg till krympslang.
• Lägg till kontakter till ledningarna.
• Infoga led i höljet.
• Anslut till EL-kort.

Brytare

Brytarna används för att begränsa rörelsen hos det linjära manöverdonet. När en knapp trycks in ska det linjära ställdonet sluta röra sig.

Knytnäve designen hade tryckknappar. Nackdelen är när en tryckknapp trycks in (digital pin”HIGH”) kan knappen inte flyttas längre. Detta ger stress till knappen, gängan, muttern och stegmotorn.

Efter en sökning hittade jag några billiga och enkla switchar SDS004 från C&K. Du behöver en liten kraft för att skjuta omkopplaren till “ON”, stiftet kan flytta längre och är fortfarande”ON” se övertrafik i datablad. Denna switch finns på Mouser.com. Ett stöd läggs till de inre för att placera omkopplaren så att den kan vidröra skåran på ventilerna, se ritning.

I denna inställning finns det 4 switchar. Jag beställde lite mer. Brytarna är väldigt små. Vid första försöket, för att löda hörlurarna till strömbrytaren, stekte jag omkopplaren helt. Hörlurskabel används eftersom trådarnas trådar är isolerade. De nakna trådarna utan det yttre gummit är så tunna att det kan dras genom IR -fotogatthålen.

För att få en bra anslutning mellan att byta en hörlurskabel måste du förbereda hörlursledningen. Färgningen på hörlurstråden är isolering. Detta kan avlägsnas genom slipning eller bränning. Genom att tinna ditt lödkolv och pressa dina trådar mellan lödkolven och en träyta bränns isoleringen bort. Ta dig tid, du är OK när lödet rinner upp i trådarna. Efter att lödet applicerats kan den förtinnade tråden böjas till en U-form. Detta kan hakas fast på switcharna. Smält om lödet omedelbart för att göra en solid anslutning till omkopplaren.

Tillverkningsomkopplare:

• Epoxylimdetektorstöd, se ritning
• Använd hörlontråd (isolerade trådtrådar).
• Tryck på lödkolven på tråden och vänta tills trådisoleringen börjar smälta.
• Applicera lödning på tråden. Lödet rinner in i tråden.
• Böj den förtinnade delen av tråden till en U-form.
• Fäst U-formerna på switchens kontakter.
• Använd lödjärn för att smälta den förtunna tråden till kontakterna.
• Kontrollera lederna med en multimeter.
• Dra hörlursledningarna genom IR -fotogenhålen.
• Lägg till krympslang.
• Lägg till kontakter till ledningarna.
• Limsensor i läge (Använd inte epoxi, detta kommer att strömma in i sensorn)
• Anslut kontakterna till EL-kortet.

IR -fotodiod

Fotodioden är den andra delen av IR -fotogaten. Det är också beläget i ramen ledde, se ritningar träverk invändigt. Den är placerad mittemot IR -lysdioden

När mat passerar IR -lysdioden stör den ljusstrålen. Detta detekteras av IR -fotodioden, se IR Photogate. IR -fotodioden är ansluten i omvänd förspänningsläge.

Tillverkande fotodiod:

• Lödning ledde till trådarna, kort ledning till röd, lång ledning till svart.
• Lägg till krympslang.
• Lägg till kontakter till ledningarna.
• Sätt in fotodioden i huset.
• Anslut till EL-kortet.

Steg 13: Program

När tillverkningen av delarna är klar kan programmen laddas upp.

• Master.ino laddas upp till Arduino ansluten till PC och optisk krets.
• Slave.ino laddas upp till Arduino nano inuti FisFeeder 2.

När programmen laddas upp:

• Anslut ström/datakabel till fiskmataren.
• Anslut ström/ datakabel till den optiska kretsen.
• Anslut Arduino till den optiska kretsen.
• Anslut Arduino till PC.
• Öppna Arduino seriell bildskärm på datorn.
• Anslut strömförsörjningen till den optiska kretsen.

Nu kommer fiskmataren online. Läs kommunikationen på datorns seriella bildskärm.

Det är viktigt att köra installations- och kalibreringsprogrammen

• Kör installationen för att bestämma backlashes och position för ventilerna.
• Kör kalibreringsprogrammet för att kontrollera de lagrade värdena och justera vid behov.

När installations- och kalibreringsprogrammet är klart lagras värdena permanent i EEPROM. När fiskmataren sätts på igen läses de lagrade värdena och återanvänds. Nu är fiskmataren redo att mata din fisk.

Programmeringen är klar att använda. Du kan lägga till en tidsrutin eller andra alternativ. Läs också kommentarerna i slavprogrammet.

Slutsats: De flesta designmålen är uppfyllda. Anslutningen till Hallon är inte klar. För närvarande är systemet funktionellt och testat för hållbarhet.