Chúc mừng tất cả những người yêu thích vi điều khiển tự làm. Nếu bạn là một chủ sở hữu hạnh phúc của một bể cá gia đình, thì có lẽ bài viết này sẽ được bạn quan tâm. Trong đó, tôi sẽ mô tả chi tiết toàn bộ quá trình tạo ra một bộ điều khiển thủy sinh đơn giản nhưng rất hữu ích, được thiết kế để tạo thuận lợi cho cuộc sống của chủ sở hữu một thế giới dưới nước nhỏ.
Như bạn đã biết, bất kỳ dự án thành công nào cũng bắt đầu bằng việc chuẩn bị các thông số kỹ thuật. Sau đây là các yêu cầu và chức năng cơ bản mà tôi muốn nhận được từ bộ điều khiển thủy sinh:
- chi phí thấp và sẵn có của các thành phần;
- thời gian tùy chỉnh để bật và tắt ánh sáng trong bể cá;
- chế độ cho ăn (bộ lọc tắt và tự động khởi động sau 15 phút);
- bao gồm một lịch trình cho ăn;
- đo nhiệt độ và độ ẩm của không khí xung quanh (như một sự bổ sung);
- hiển thị ngày, giờ hiện tại và các thông số khác trên màn hình LCD;
- quản lý và cài đặt tham số thông qua menu bằng 4 nút (Lên, Xuống, Ok, Hủy);
- thời gian tùy chỉnh để bật và tắt ánh sáng trong bể cá;
- chế độ cho ăn (bộ lọc tắt và tự động khởi động sau 15 phút);
- bao gồm một lịch trình cho ăn;
- đo nhiệt độ và độ ẩm của không khí xung quanh (như một sự bổ sung);
- hiển thị ngày, giờ hiện tại và các thông số khác trên màn hình LCD;
- quản lý và cài đặt tham số thông qua menu bằng 4 nút (Lên, Xuống, Ok, Hủy);
Dựa vào những điều trên, mạch trong Hình 1 đã ra đời.
Hình 1 - Sơ đồ điện của bộ điều khiển thủy
Yếu tố chính là bảng Arduino Prominimua ở Trung Quốc. Khi nó bật ra sau đó, một bộ điều khiển đã được cài đặt trên nó ATMega168 thay vì ATMega328. Điều này khiến tôi phải mày mò với việc tối ưu hóa chương trình, vì hóa ra nó không thể chịu đựng được đối với bộ điều khiển này do một nửa kích thước của bộ nhớ flash.
Một màn hình LCD 2 dòng 16 ký tự nổi tiếng đã được chọn để hiển thị thông tin. Trong dự án, nó được kết nối với Arduino trên xe buýt dữ liệu 4 dây.
Một cảm biến kỹ thuật số có nhiệm vụ đo nhiệt độ và độ ẩm. D11. Đối với nhu cầu trong nước là đủ. Trong thực tế, nó không có một mục đích cụ thể và được thêm vào hoàn toàn như là một bổ sung cho bức tranh tổng thể.
Để điều khiển đèn huỳnh quang và bộ lọc, tôi đã sử dụng hai kênh simistor, được tạo ra trên một loạt các opto-simistor MOC3063 và điện trở BT137-600E. Điều này cho phép chúng tôi thoát khỏi mạch rơle cơ học, vì lý do nào đó tôi không cảm thấy đồng cảm.
Nút quản lý - đồng hồ thông thường, không cần sửa.
Chà, vì tất cả các cài đặt được gắn với một khoảng thời gian cụ thể, thiết bị phải nhất thiết phải chứa đồng hồ thời gian thực.Trong trường hợp này, tôi đã sử dụng mô-đun Tinyrtc dựa trên vi mạch DS1703. Các mô-đun được điều khiển bởi giao thức i2c và chứa một đầu nối để cài đặt pin, cho phép bạn lưu ngày và giờ khi tắt nguồn. Nguồn cấp dữ liệu mô-đun bên ngoài được hiển thị trong ảnh số 2
Ảnh số 2 - mô-đun đồng hồ thời gian thực
Vì vậy, các yêu cầu được xác định, sơ đồ được vẽ lên - bạn có thể đi đến giai đoạn thiết kế của bảng mạch in. Dịch vụ trực tuyến EasyEda đã giúp tôi đối phó với nhiệm vụ này. Để không bận tâm đến việc khoan lỗ, tôi quyết định đặt tất cả các rãnh và linh kiện mang dòng điện ở lớp trên. Sau khi vặn các chi tiết một chút trong trình chỉnh sửa, tôi có một thiết kế PCB chỉ với ba bước nhảy. Sự xuất hiện của bảng có thể được nhìn thấy trong hình 3.
Hình 3 - Sự xuất hiện của bảng mạch aquacontrol
Những người muốn lặp lại dự án có thể tải xuống tệp PCB từ liên kết này:
Xem tập tin trực tuyến:
Xem tập tin trực tuyến:
Vì vậy, những điểm bạn nên chú ý. Kháng chiến R4 và R8 - sinh đôi, tất cả những thứ còn lại được làm trong SMĐ nhà ở 1206. Nút đồng hồ có kích thước 12x12. Bảng cũng có một bộ chuyển đổi điện áp Trung Quốc 220 V / 5V, sự xuất hiện của nó được hiển thị trong ảnh số 4.
Ảnh số 4 - bộ chuyển đổi điện áp 220 V / 5V.
Màn hình LCD và mô-đun đồng hồ thời gian thực được lên kế hoạch để gắn trên giá đỡ trên tàu, vai trò mà tôi đã thực hiện thành công bằng cách cắt các chốt nhựa.
Về điều này, tất cả các tính năng của cài đặt được xác định và nó chỉ còn để chuyển bảng từ màn hình theo dõi sang thế giới thực của chúng ta. Một phương pháp nổi tiếng đã được chọn cho việc này. LUT, ngụ ý sự hiện diện của máy in laser và bàn ủi. Đối với những người không quen thuộc với công nghệ này trong tương lai, quá trình tạo bảng mạch trong phòng tắm của tôi sẽ được mô tả dưới đây.
Vì vậy, để bắt đầu, hãy tìm bất kỳ tạp chí có trang bóng hoặc một tờ giấy ảnh. Chúng tôi in mẫu bảng trên máy in laser, mà không quên lật nó. Chúng tôi chuẩn bị một mảnh thủy tinh-texalite tráng giấy bạc theo kích thước của tấm trống và mài bề mặt đồng bằng giấy nhám mịn để tỏa sáng. Nó sẽ là một cái gì đó như thế này (ảnh số 5).
Ảnh số 5 - bảng được chuẩn bị cho bản dịch của bản vẽ
Tiếp theo, chúng tôi chuyển bản in ra giấy bạc và áp dụng nó cho PCB. Sau đó, chúng tôi lái xe bằng giấy nóng trong khoảng 3 phút. Thời gian khởi động ở đây có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ của bàn ủi và kinh nghiệm của người thực hiện nghi thức bí mật này. Cái nhìn trực quan này trông giống như thế này (ảnh số 6):
Ảnh số 6 - chuyển hình ảnh lên bề mặt của giấy bạc
Sau khi giấy được bám chắc vào PCB, tắt bàn ủi và để bảng mạch nguội. Bây giờ bạn cần phải cẩn thận loại bỏ lớp giấy và đồng thời không làm hỏng mực dính. Để trường hợp thành công, giấy phải được làm ẩm và loại bỏ bằng cách lăn bằng đầu ngón tay. Quá trình này được thể hiện rõ hơn trong ảnh số 7.
Ảnh số 7 - gỡ giấy ra khỏi bảng mạch
Đôi khi, ở một số nơi, mực không bị dính. Trong trường hợp này, các khu vực này có thể được hoàn thành với một điểm đánh dấu vĩnh viễn. Ảnh số 8 cho thấy bảng sau khi gỡ giấy. Xin lưu ý rằng ở phần trên bên trái không có phần nào của hình, sau đó sẽ được khôi phục bằng phương pháp trên.
Ảnh số 8 - bảng sau khi gỡ giấy
Khi tất cả những khoảnh khắc khó chịu được loại bỏ, bạn có thể bắt đầu khắc. Đối với điều này, tôi đã sử dụng một giải pháp của clorua sắt, là một trong những lựa chọn an toàn và giá cả phải chăng nhất. Sau khi khắc bảng, rửa kỹ bằng dung môi để loại bỏ mực khỏi đường ray. Sau đó, một lần nữa chúng tôi làm sạch bằng giấy nhám mịn, tẩy và thiếc. Kết quả được hiển thị trong ảnh số 9.
Ảnh số 9 - bo mạch đã sẵn sàng để cài đặt các thành phần radio
Một trong những giai đoạn chính được hoàn thành. Giai đoạn tiếp theo là cài đặt và hàn các thành phần vô tuyến. Đây là một quá trình cá nhân sáng tạo và hoàn toàn. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, tôi sẽ sẵn sàng trả lời chúng trong các bình luận, nhưng bây giờ tôi sẽ chỉ hiển thị những gì tôi đã làm (ảnh 10):
Ảnh số 10 - một bảng với các thành phần kín
Như tôi đã viết ở trên, màn hình và mô-đun đồng hồ được nâng lên trên bảng với giá đỡ bằng nhựa được làm bằng chốt để cài đặt nhanh chóng, và các tiếp điểm của chúng được hàn vào bảng bằng dây mỏng.Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm được hiển thị riêng trên đỉnh thiết bị. Theo tôi, với sự sắp xếp này, các bài đọc sẽ chính xác hơn. Đối với các kênh chiếu sáng và bộ lọc, hai ổ cắm ngoài được hiển thị ở dưới cùng của bảng. Ngoài ra, chiều cao của các nút không đủ, vì vậy tôi dự định tăng chúng bằng ống lót nhựa. Sau một số thao tác, thiết bị sẽ xuất hiện gần như hoàn tất, được hiển thị trong ảnh số 11.
Ảnh số 11 - thủy sinh không có nhà ở
Trước khi bạn đóng dấu trên cùng của vỏ, bạn phải viết phần sụn vào Arduino ProMini. Để làm điều này, tôi đặt ghim trên bảng kết nối với danh bạ Vcc, GND, Rx và TX. Để lập trình Arduino ProMini dễ sử dụng nhất Lập trình USB, nhưng điều này không có sẵn. Vai trò của ông đã được thực hiện thành công bởi một hội đồng khác Arduino uno với bộ điều khiển loại bỏ. Tôi sẽ không đi vào chi tiết của quá trình này, vì có nhiều bài viết về chủ đề này trên Internet. Tôi sẽ chỉ đưa ra bức ảnh số 12 cho rõ ràng.
Ảnh số 12 - chuẩn bị cho phần sụn
Bây giờ hãy nói về chính chương trình. Khi bạn bật nguồn, màn hình chính được hiển thị. Nó hiển thị thông tin về ngày, thời gian, nhiệt độ và độ ẩm hiện tại. Ngoài ra, một số ký tự đặc biệt được hiển thị tùy thuộc vào trạng thái hiện tại của hệ thống, cụ thể là: đèn sáng - biểu tượng mặt trời; tắt đèn - biểu tượng mặt trăng; bộ lọc trên - biểu tượng bộ lọc; đang cho ăn đang diễn ra - biểu tượng cá. Khi bạn bấm OK, người dùng sẽ vào một menu nơi có thể định cấu hình các tham số như:
- Chế độ điều khiển ánh sáng. Trong phần này, bạn có thể bật và tắt đèn bằng tay bằng cách chọn mục menu tương ứng, đồng thời đặt thời gian bật và tắt theo lịch trình.
- Chế độ điều khiển bộ lọc. Cho phép bạn bật và tắt bộ lọc theo cách thủ công, chọn chức năng ăn cho ăn (đổ) và đặt lịch cho ăn. Ở chế độ cho ăn, bộ lọc dừng và tự động khôi phục sau 15 phút.
- thiết lập ngày hiện tại.
- thiết lập thời gian hiện tại. Dữ liệu ngày và giờ được ghi lại trong mô-đun đồng hồ và khi tắt nguồn, chúng sẽ không được đặt lại nếu pin được lắp vào nó.
Để hiểu rõ hơn, hình 13 cho thấy cấu trúc menu.
- Chế độ điều khiển ánh sáng. Trong phần này, bạn có thể bật và tắt đèn bằng tay bằng cách chọn mục menu tương ứng, đồng thời đặt thời gian bật và tắt theo lịch trình.
- Chế độ điều khiển bộ lọc. Cho phép bạn bật và tắt bộ lọc theo cách thủ công, chọn chức năng ăn cho ăn (đổ) và đặt lịch cho ăn. Ở chế độ cho ăn, bộ lọc dừng và tự động khôi phục sau 15 phút.
- thiết lập ngày hiện tại.
- thiết lập thời gian hiện tại. Dữ liệu ngày và giờ được ghi lại trong mô-đun đồng hồ và khi tắt nguồn, chúng sẽ không được đặt lại nếu pin được lắp vào nó.
Để hiểu rõ hơn, hình 13 cho thấy cấu trúc menu.
Hình №15 - cấu trúc menu của bộ điều khiển thủy.
Tải firmware cho Arduino Pro Mini và tất cả các thư viện cần thiết có thể liên kết này
Sau khi viết chương trình cho vi điều khiển, bạn có thể đóng vỏ máy và tiến hành kiểm tra trong điều kiện thực tế. Khoảng một tuần hoạt động trôi qua trước khi viết bài viết này. Bộ điều khiển thủy sinh hoạt động hoàn hảo mà không gặp trục trặc, giúp tôi không phải kéo dĩa nếu cần thiết để cho cá ăn hoặc tắt đèn. Kết quả của những nỗ lực của tôi được hiển thị trong ảnh số 16.
Ảnh số 16 - bộ điều khiển thủy sinh đang hoạt động