Automatiserad LED -belysning för planterat akvarium med RTC: 5 steg (med bilder)

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

För ett par år sedan bestämde jag mig för att sätta upp ett planterat akvarium. Jag fascinerades av de vackra akvarierna. Jag gjorde allt som jag skulle göra när jag satte upp akvariet men försummade en viktigaste sak. Det där var belysning. Allt såg bra ut i några dagar men sedan började alger växa överallt i tanken och växterna gick inte bra. Det är ett tufft jobb att få tillbaka allt till det normala.

Nu efter många år vill jag sätta upp akvariet igen och lägga vikt vid belysning. Jag gjorde några undersökningar på internet och fann att växter behöver kontinuerlig exponering för ljus i cirka 10-12 timmar dagligen. Jag fick också veta att växter reagerar mer på ljusets röda och blåa spektrum.

Tricket är att simulera naturen så nära som möjligt inne i akvariet. Jag kunde ha tänt eller stängt av lamporna manuellt men varför inte automatisera det. Detta minskar det mänskliga misstaget. Så jag bestämde mig för att göra ett LED -belysningssystem som slås PÅ och AV automatiskt med Arduino. Detta gör belysningsperioden konsekvent, vilket är vad växterna behöver.

Min tank kommer att ha ett lock ovanpå den. Så jag bestämde mig för att montera styrkortet utanför tanken eftersom fukt är elektronikens största fiende.

Låt oss börja!

Steg 1: RTC - Realtidsklocka

Planen är att slå på och stänga av lysdioderna vid en viss tid på dagen. Lysdioderna tänds inte till full ljusstyrka direkt, men i stället når den från noll ljusstyrka till full ljusstyrka på en timme. Detta för att simulera soluppgången. Detsamma gäller när du stänger av lysdioderna.

Jobbet med att tillhandahålla den exakta tiden utförs av Real Time Clock eller RTC. Fördelen med att använda en RTC över millis () är att exakt tid kan erhållas direkt. RTC -modulen har också ett eget batteri. Så även om Arduino är avstängd eller återställs går tiden inte förlorad. Detta gör den perfekt för vår applikation.

Modulen jag kommer att använda är DS3231 IIC Real Time Clock. Den använder I2C -gränssnitt för att kommunicera med Arduino. Jag fick min härifrån.

Tack till Rinky-Dinky Electronics för ditt hårda arbete. Ladda ner biblioteket för DS3231 här

Steg 2: Lysdioder och drivrutiner

För ett planterat akvarium är tumregeln 2 Watt per gallon. Min är en 20-liters tank och jag kommer att använda två 10 Watt lysdioder. Jag vet att det är hälften av de rekommenderade Watts men min tank sitter precis bredvid mitt fönster med mycket ljus som kommer genom det. Jag kommer att testa installationen i några veckor, övervaka växttillväxten och lägga till fler lysdioder om det behövs.

Jag använder lysdioder som jag köpte från Ebay med en färgtemperatur på 6500K vilket är bra för växttillväxt. Enligt listan ska framspänningen vara 9-11V och max framåt runt 900mA. Jag beställde LED -drivrutinerna därefter.

Varför använda drivrutiner?

Vi lever inte i en perfekt värld. Därför kommer utmatningen alltid att vara mindre än ingången. Så var är den förlorade kraften? Det omvandlas till värme. Samma är fallet med lysdioder. En halvledare har en negativ temperaturkoefficient (NTC), vilket betyder att när temperaturen ökar minskar dess motstånd. En LED är också en halvledare. När dess temperatur fortsätter att öka, börjar dess motstånd minska på grund av vilken strömmen som flyter genom den ökar. Detta ökar uppvärmningen ännu mer. Detta fortsätter tills lysdioden är skadad. Därför måste vi begränsa strömmen så att den inte ökar över en viss gräns. Detta jobb utförs av LED -drivrutinerna

Vid testning fann jag att vid 11V drar lysdioden endast cirka 350mA. Det var konstigt!

Installera LED -drivrutinen

En drivrutin är i grunden en enhet som ger en konstant utspänning med en strömbegränsande förmåga. Det finns olika LED -drivrutiner tillgängliga på marknaden som ger en konstant ström. Om du har köpt samma som jag har köpt kommer den att innehålla 3 krukor för justeringar. Vi är bekymrade över endast två av dem. Den första är för spänningsjustering och den sista används för att ställa in strömgränsen. Följ stegen för att konfigurera det:

1. Anslut 12V DC-matning till stiften märkta IN+ och IN-. Kontrollera polariteten.
2. Anslut en multimeter till stiften märkta OUT+ och OUT- och ställ multimetern för att läsa av spänning.
3. Vrid spänningsjusteringspotten tills multimetern läser den nominella framspänningen för LED. I mitt fall är det 9-11V. Jag valde 10.7V. (Lite mindre skadar inte).
4. Sätt nu multimetern i det aktuella läsläget. Strömmen börjar strömma genom den. Vrid den nuvarande justeringspotten tills märkströmmen för LED börjar flöda.
5. Det är allt! Du kan nu ansluta din LED till den.

Steg 3: Gör LED -panelen

Som nämnts tidigare bestämde jag mig för att använda två 10 Watt lysdioder och fyra RGB LED -remsor som jag hade lagt runt. Jag kommer att använda remsan för röda och blå färger. Jag använde en aluminiumram (som oftast används för att göra fönster- och dörrkarmar) nästan längden på mitt akvarium. Jag gick med en aluminiumram eftersom den fungerar som en kylfläns för lysdioderna. Kylflänsar är viktiga för sådana kraftfulla lysdioder eftersom de släpper ut mycket värme. Livslängden för LED kommer att minska i avsaknad av det. Eftersom det är ihåligt däremellan kan alla ledningar förbli dolda och säkra inuti det.

Jag utökade alla LED -anslutningar till de 6 terminalanslutningarna som visas på bilden. Detta blir enkelt att ansluta panelen till styrenheten som vi ska göra härnäst.

Steg 4: Gör kontrollen

Huvudsyftet är att slå på och stänga av lysdioderna enligt den tid som användaren har ställt in. Styrenhetens hjärna är en Arduino Nano. Varför bara styra belysningen? Eftersom jag hade några reläer som låg, kommer jag att använda dem för att slå på eller stänga av några av apparaterna som filtret, luftpumpen, värmaren etc. också om det behövs. Jag lade till en 12V DC datorfläkt för ventilation.

En omkopplare finns för att välja mellan manuellt och automatiskt läge. Om vi behöver komma åt fiskbehållaren efter att lysdioderna stängts av på natten kan omkopplaren vridas till manuellt läge och sedan kan lysdiodernas ljusstyrka styras med en gryta.

Jag använde en ULN2803 Darlington Transistor Array IC för att styra reläer och fläkt. Denna IC är allmänt känd som en Relay Driver.

Schemat för bygget har bifogats här. Ett anpassat kretskort får det att se snyggt och professionellt ut.

Jag valde att använda växellåda som ett hölje för styrenheten eftersom den har förborrade hål för montering och en täckplatta. Jag limmade in en mutter i varje spår med hjälp av lite epoxilim. Jag gjorde samma sak på motsatt sida. Detta säkerställer att kretskortet hålls säkert i skruvarna. Jag gjorde små öppningar längst ner i lådan som visas på bilden för strömkabeln och ledningarna som går till LED -panelen.

Steg 5: Dags för lite kod

Efter att ha gjort styrkortet är det dags att få det att fungera! Ladda ner skissen som bifogas här och öppna den i Arduino IDE. Se till att du laddar ner och installerar biblioteket för DS3231 som bifogas här.

Inställning av RTC

1. Sätt i ett myntcellsbatteri av 2032-typ.
2. Öppna DS3231_Serial_Easy från exemplen som visas.
3. Avmarkera de 3 raderna och ange tid och datum enligt bilden.
4. Ladda upp skissen till Arduino och öppna seriemonitorn. Ställ in överföringshastigheten till 115200. Du bör kunna se tiden som uppdateras varje 1 sekund.
5. Koppla nu ur Arduino och anslut den igen efter några sekunder. Titta på seriemonitorn. Det ska visa realtid.

Gjort! RTC har ställts in. Detta steg måste bara göras en gång för att ställa in datum och tid.

Innan du laddar upp

• Ställ in starttiden för lysdioderna.
• Ställ in stopptiden för lysdioderna.
• Ställ in starttiden för fläkten.
• Ställ in stopptiden för fläkten.

Obs: Tiden är i 24-timmarsformat. Ställ in tiden därefter

Som nämnts tidigare tänds inte lysdioderna till full ljusstyrka. Till exempel, om du ställer in LED -starttiden som 10:00, så tänds lysdioderna långsamt och når sin fulla ljusstyrka till 11:00 och förblir konstant tills stopptiden har uppnåtts. Detta för att simulera soluppgången och solnedgången. Röda och blåa lysdioder är konstanta. De förblir helt PÅ under hela tiden.

Det är allt du behöver ställa in. Ladda upp koden till Arduino. Nu behöver du inte komma ihåg att slå på och stänga av dina akvarielampor längre!

Jag kan inte få några bilder av den från den faktiska fiskbehållaren som den kommer att monteras i eftersom jag inte har installerat den ännu. Jag uppdaterar instruktionsboken så snart jag är klar!

Hoppas du tyckte om bygget. Gör det själv och ha kul! Det finns alltid utrymme för förbättringar och mycket att lära. Kom med dina egna idéer.

Jag kommer att börja igen med planterade akvarier efter många år. Jag är ingen expert på detta område. Kommentera gärna förslag på bygget. Tack för att du håller dig kvar till slutet.