აკვარიუმის დიზაინი ძირითადი პარამეტრების ავტომატური კონტროლით: 4 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

შესავალი დღეს ზღვის აკვარიუმის მოვლა ხელმისაწვდომია ყველა აკვარიუმისთვის. აკვარიუმის შეძენის პრობლემა არ არის რთული. მაგრამ მოსახლეობის სრულფასოვანი მხარდაჭერისთვის, ტექნიკური ხარვეზებისგან დაცვა, მარტივი და სწრაფი მოვლა და მოვლა, აუცილებელია აკვარიუმის შექმნა ავტონომიური სიცოცხლის მხარდაჭერის პრინციპებზე დაყრდნობით. თანამედროვე დაპატენტებული ტექნოლოგიები ზღვებისა და ოკეანეების წყალქვეშა მცხოვრებლების ხელოვნურ პირობებში შენარჩუნების საშუალებას იძლევა - რაც შეიძლება ახლოს მათ ბუნებრივ ჰაბიტატთან. ავტომატიზაციის სისტემა აკონტროლებს სიცოცხლის დამხმარე ყველა პროცესს და აღჭურვილობას, უზრუნველყოფს უპრეცედენტო ეფექტურობას და დიდი აკვარიუმის კომპლექსებისა და აკვარიუმების მართვისა და შენარჩუნების სიმარტივეს, მაღალი საიმედოობისა და უპრობლემოდ მუშაობას, მაღალი ხარისხის წყალს და, შედეგად, ხანგრძლივ და ჯანსაღ სიცოცხლეს. ზღვის ცხოველები. არსებობს სხვადასხვა ზოგადი ფუნქცია კონტროლისა და ავტომატიზაციისათვის, როგორიცაა: სინათლის ავტომატური გადართვა, დღის სინათლის პირობების სიმულაცია, დადგენილი ტემპერატურის შენარჩუნება, ბუნებრივი ჰაბიტატის უკეთ შენარჩუნება და წყლის ჟანგბადით გამდიდრება. აკვარიუმის კომპიუტერები და აქსესუარები აუცილებელია საზღვაო ცხოვრების ნორმალური ცხოვრების უკეთ დასახმარებლად. მაგალითად, გადაუდებელი ტუმბოს არარსებობის შემთხვევაში და მთავარი ტუმბოს დაზიანების შემთხვევაში, რამდენიმე საათის შემდეგ ზღვის ცხოველები იწყებენ სიკვდილს, ამიტომ ავტომატიზაციის წყალობით ჩვენ შეგვიძლია ვიცოდეთ ნებისმიერი შეცდომის იდენტიფიკაციის შესახებ ან ავარია. აღწერილი პარამეტრების ხელით კონფიგურაციისთვის, თქვენ უნდა განახორციელოთ ბევრი მანიპულაცია, ჩაატაროთ ტესტები და დაარეგულიროთ აპარატურა. წყლის ანალიზის ხელით ჩატარება უკვე გასული საუკუნეა, დღეს საზღვაო აკვარიუმი, რომლის სუფთა წყალში ცხოვრობენ ზღვის ცხოველები, რომლებიც გამოირჩევიან ნათელი ფერებით და ენერგიული ქცევით, არ საჭიროებს განსაკუთრებულ მოვლას

ნაბიჯი 1: აკვარიუმის სახურავის გაკეთება

აკვარიუმის ზომისთვის სახურავის დამზადება, სახურავი შეიქმნა ორგანული მინისგან, რადგან მას აქვს შესაფერისი თვისებები წყლისა და ელექტრონიკისთვის.

პირველ რიგში, ჩვენ ვზომავთ ჩვენს აკვარიუმს და ამ ზომების მიხედვით ვიგონებთ სახურავს, ჯერ ვჭრით სახურავის კედლებს, შემდეგ ვაწებებთ მათ სუპერ წებოთი და ზემოდან ვასხამთ სოდას უკეთესი სტაბილურობისთვის. დაუყოვნებლივ მომავალი ვენტილაციისთვის და ავტომატური მიმწოდებლისთვის, ჩვენ დავჭრათ მართკუთხა ხვრელი, რომლის ზომაა 50 მმ 50 მმ.

ნაბიჯი 2: კომპონენტების გაანალიზება

შევსების მიზნით, ჩვენ ავირჩიეთ უმარტივესი და იაფი მიკროკონტროლერი Arduino Mega, ის იქნება მთელი პროცესის ტვინი, შემდეგ კი ავტომატური მიმწოდებლისთვის გამოყენებული იქნება სერვო დრაივი, რომელიც თავის მხრივ დაფიქსირდება ცილინდრზე ხვრელით, განათებისთვის ჩვენ ავიღებთ პროგრამირების LED ზოლს და დავპროგრამებთ მზის ამოსვლისა და მზის ჩასვლისას, როდესაც გამთენიისას, სიკაშკაშე გაიზრდება და მზის ჩასვლისას ის თანდათანობით შემცირდება. წყლის გასათბობად აიღეთ აკვარიუმის წყლის გამაცხელებელი და შეაერთეთ რელეზე, რომელიც მიიღებს ინფორმაციას მისი ჩართვისა და გამორთვის შესახებ, ტემპერატურის წასაკითხად, დააინსტალირეთ ტემპერატურის სენსორი. წყლის გასაცივებლად აიღეთ ვენტილატორი და დააინსტალირეთ აკვარიუმის სახურავზე, თუ ტემპერატურა აღემატება დადგენილ ტემპერატურას, ვენტილატორი ჩართულია რელეს საშუალებით. ინფორმაციის ადვილად წასაკითხად და აკვარიუმის დასაყენებლად, ჩვენ ვუკავშირდებით LCD ეკრანს და ღილაკებს მას აკვარიუმის ღირებულებების დასადგენად. ასევე დამონტაჟდება კომპრესორი, რომელიც მუდმივად იმუშავებს და გამორთულია 5 წუთის განმავლობაში, როდესაც იკვებება მიმწოდებელი, ისე რომ საკვები არ გავრცელდეს აკვარიუმზე.

მე უბრძანა ალიექსპრესის ყველა ნაწილი, აქ არის ჩამონათვალი და კომპონენტების ბმულები:

იკვებეთ ws2812 -

რეალურ დროში საათი Ds3231-

LCD1602 LCD -

4 არხიანი სარელეო მოდული -

ტემპერატურის სენსორი DS18b20 -

მოდული IRF520 0-24v -

ღილაკები -

Mega2560 პლატფორმის დაფა -

სერვო -

ნაბიჯი 3: საპროექტო აღჭურვილობის დაყენება

ჩვენ ვაწყობთ კომპონენტებს ჩვენთვის მოსახერხებლად და ვუკავშირდებით მათ სქემის მიხედვით, იხილეთ სურათები.

ჩვენ ვაყენებთ ArduinoMega 2560 მიკროკონტროლერს ადრე აწყობილ კორპუსში. Arduino Mega შეიძლება იკვებებოდეს USB– დან ან გარე კვების წყაროდან - წყაროს ტიპი ავტომატურად შეირჩევა.

გარე კვების წყარო (არა USB) შეიძლება იყოს AC / DC ადაპტერი ან მრავალჯერადი დატენვის ბატარეა / ბატარეა. ადაპტერის დანამატი (დიამეტრი - 2.1 მმ, ცენტრალური კონტაქტი - დადებითი) უნდა იყოს ჩასმული დაფაზე შესაბამის დენის კონექტორში. ბატარეის / ბატარეის სიმძლავრის შემთხვევაში, მისი მავთულები უნდა იყოს დაკავშირებული POWER კონექტორის Gnd და Vin ქინძისთავებთან. გარე კვების ბლოკის ძაბვა შეიძლება იყოს 6 -დან 20 ვ -მდე. თუმცა, 7 ვ -ზე ქვემოთ მომარაგების ძაბვის შემცირება იწვევს ძაბვის შემცირებას 5 ვ პინზე, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მოწყობილობის არასტაბილური მოქმედება. 12 ვ -ზე მეტი ძაბვის გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს ძაბვის რეგულატორის გადახურება და დაფის დაზიანება. ამის გათვალისწინებით, რეკომენდებულია კვების ბლოკის გამოყენება ძაბვით 7 -დან 12 ვ -მდე დიაპაზონში. ჩვენ ვუკავშირდებით მიკროკონტროლერს 5V დენის წყაროს გამოყენებით GND და 5V ქინძისთავების საშუალებით. შემდეგი, ჩვენ ვაყენებთ სარელეო ვენტილაციის, წყლის გამაცხელებლის და კომპრესორისთვის (სურათი 3.1), მათ აქვთ მხოლოდ 3 კონტაქტი, ისინი Arduino– სთან დაკავშირებულია შემდეგნაირად: GND - GND, VCC - + 5V, In - 3. სარელეო შეყვანა ინვერსიულია, ასე მაღალი დონე On- ში კოჭას გამორთავს და დაბალი ბრუნავს.

შემდეგი, ჩვენ ვამონტაჟებთ LCD ეკრანს და რეალურ დროში საათის მოდულს, მათი კავშირი ნაჩვენებია დიაგრამაში.

SCL ქინძისთავები უნდა იყოს დაკავშირებული ანალოგიურ 5-პინიან კონექტორთან; SDA ქინძისთავები უკავშირდება ანალოგურ 6-პინიან სოკეტებს. შედეგად მიღებული ასამბლეის ზედა რკინიგზა იმოქმედებს როგორც I2C ავტობუსი, ხოლო ქვედა რკინიგზა იქნება დენის სარკინიგზო. LCD და RTC მოდული უკავშირდება 5 ვოლტიან კონტაქტებს. ბოლო ნაბიჯის დასრულების შემდეგ, ტექნიკური სტრუქტურა მზად იქნება.

სერვოს დასაკავშირებლად, IRF520 ტრანზისტორი იქნა აღებული უფრო მშვიდი სერვო იმპულსებისთვის, სერვო იყო დაკავშირებული ტრანზისტორით, ხოლო თავად ტრანზისტორი პირდაპირ არდუინოსთან იყო დაკავშირებული.

განათებისთვის, WS2812 LED ზოლები იქნა აღებული. ჩვენ ვუკავშირდებით + 5V და GND ქინძისთავებს კვების ბლოკის პლუსსა და მინუსს, შესაბამისად, ჩვენ Din- ს ვუკავშირდებით Arduino– ს ნებისმიერ ციფრულ პინს, სტანდარტულად ეს იქნება მე –6 ციფრული პინი, მაგრამ ნებისმიერი სხვა შეიძლება გამოყენებულ იქნას (სურათი 3.6). ასევე, მიზანშეწონილია არდუინოს გრუნტის დაკავშირება კვების ბლოკის მიწასთან. არდუინოს ენერგიის წყაროდ გამოყენება არასასურველია, რადგან + 5V გამომავალს შეუძლია მხოლოდ 800 mA დენის უზრუნველყოფა. ეს საკმარისია LED ზოლის არაუმეტეს 13 პიქსელისთვის. ფირის მეორე მხარეს არის Do outlet, ის აკავშირებს მომდევნო ფირს, რაც საშუალებას აძლევს ფირებს კასკადური იყოს როგორც ერთი. დენის კონექტორი დასასრულს ასევე დუბლირებულია.

Arduino– ს ჩვეულებრივ ღია ტაქტის ღილაკის დასაკავშირებლად შეგიძლიათ გააკეთოთ უმარტივესი გზა: დააკავშირეთ ღილაკის ერთი თავისუფალი გამტარებელი დენის ან მიწასთან, მეორე კი ციფრულ პინთან

ნაბიჯი 4: ძირითადი პარამეტრების კონტროლის საკონტროლო პროგრამის შემუშავება

ჩამოტვირთეთ ესკიზი პროგრამისთვის

Arduino იყენებს FBD და LAD გრაფიკულ ენებს, რომლებიც სტანდარტულია ინდუსტრიული კონტროლერის პროგრამირების სფეროში.

FBD ენის აღწერა

FBD (ფუნქციის ბლოკის დიაგრამა) არის IEC 61131-3 სტანდარტის გრაფიკული პროგრამირების ენა. პროგრამა ჩამოყალიბებულია სქემების სიიდან, რომლებიც თანმიმდევრულად ხორციელდება ზემოდან ქვემოდან. პროგრამირებისას გამოიყენება ბიბლიოთეკის ბლოკების ნაკრები. ბლოკი (ელემენტი) არის ქვეჯგუფის, ფუნქციის ან ფუნქციის ბლოკი (AND, OR, NOT, ტრიგერები, ქრონომეტრები, მრიცხველები, სიგნალის ანალოგური დამუშავების ბლოკები, მათემატიკური ოპერაციები და სხვა). თითოეული ინდივიდუალური ჯაჭვი არის გამოხატულება, რომელიც შედგება გრაფიკულად ცალკეული ელემენტებისგან. შემდეგი ბლოკი უკავშირდება ბლოკის გამომუშავებას, ქმნის ჯაჭვს. ჯაჭვის შიგნით, ბლოკები შესრულებულია მკაცრად მათი კავშირის თანმიმდევრობით. მიკროსქემის გაანგარიშების შედეგი იწერება შიდა ცვლადზე ან იკვებება კონტროლერის გამომუშავებით.

LAD ენის აღწერა

კიბეების დიაგრამა (LD, LAD, RKS) არის სარელეო (კიბე) ლოგიკური ენა. ენის სინტაქსი მოსახერხებელია სარელეო ტექნოლოგიაზე დამზადებული ლოგიკური სქემების შესაცვლელად. ენა გამიზნულია ინდუსტრიულ ქარხნებში მომუშავე ავტომატიზაციის ინჟინრებისთვის. უზრუნველყოფს ინტუიციურ ინტერფეისს კონტროლერის ლოგიკისთვის, რაც ხელს უწყობს არა მხოლოდ პროგრამირებისა და გაშვების ამოცანებს, არამედ კონტროლერთან დაკავშირებულ აღჭურვილობაში სწრაფ პრობლემების მოგვარებას. სარელეო ლოგიკურ პროგრამას აქვს გრაფიკული ინტერფეისი, რომელიც ინტუიციური და ინტუიციურია ელექტრო ინჟინრებისთვის, წარმოადგენს ლოგიკურ ოპერაციებს ელექტრული წრის მსგავსად ღია და დახურული კონტაქტებით. ამ წრეში დენის ნაკადი ან არარსებობა შეესაბამება ლოგიკური ოპერაციის შედეგს (ჭეშმარიტი - თუ დენი მიედინება; მცდარი - თუ დენი არ მიედინება). ენის ძირითადი ელემენტებია კონტაქტები, რომლებიც გადატანითი მნიშვნელობით შეიძლება შევადაროთ სარელეო კონტაქტების წყვილს ან ღილაკს. კონტაქტების წყვილი იდენტიფიცირებულია ლოგიკური ცვლადით და ამ წყვილის მდგომარეობა იდენტიფიცირებულია ცვლადის მნიშვნელობით. განასხვავებენ ჩვეულებრივ დახურულ და ჩვეულებრივ ღია საკონტაქტო ელემენტებს, რომლებიც შეიძლება შევადაროთ ელექტრული სქემების ჩვეულებრივ დახურულ და ჩვეულებრივ გახსნილ ღილაკებს.

პროექტი FLProg– ში არის დაფების ნაკრები, რომელთაგან თითოეულზეა აწყობილი ზოგადი სქემის სრული მოდული. მოხერხებულობისთვის, თითოეულ დაფას აქვს სახელი და კომენტარები. ასევე, თითოეული დაფა შეიძლება დაიშალოს (სამუშაო ადგილის სივრცის დაზოგვისას, როდესაც მასზე მუშაობა დასრულდება) და გაფართოვდეს. დაფის სახელზე წითელი LED მიუთითებს, რომ დაფის სქემატურში არის შეცდომები.

თითოეული დაფის წრე იკრიბება ფუნქციური ბლოკებისგან კონტროლერის ლოგიკის შესაბამისად. ფუნქციური ბლოკების უმრავლესობა კონფიგურირებადია, რომელთა დახმარებითაც შესაძლებელია მათი მუშაობის მორგება ამ კონკრეტულ შემთხვევაში არსებული მოთხოვნების შესაბამისად.

ასევე თითოეული ფუნქციური ბლოკისთვის არის დეტალური აღწერა, რომელიც ნებისმიერ დროს არის შესაძლებელი და გვეხმარება გავიგოთ მისი მოქმედება და პარამეტრები.

პროგრამასთან მუშაობისას მომხმარებელს არ სჭირდება კოდის ჩაწერა, აკონტროლებს შეყვანისა და გამომავლების გამოყენებას, შეამოწმებს სახელების უნიკალურობას და მონაცემთა ტიპების თანმიმდევრულობას. პროგრამა აკონტროლებს ამ ყველაფერს. ის ასევე ამოწმებს მთელი პროექტის სისწორეს და მიუთითებს შეცდომების არსებობაზე.

შეიქმნა რამდენიმე დამხმარე ინსტრუმენტი გარე მოწყობილობებთან მუშაობისთვის. ეს არის რეალურ დროში საათის ინიციალიზაციისა და დაყენების ინსტრუმენტი, OneWire და I2C ავტობუსებზე მოწყობილობების მისამართების კითხვის ინსტრუმენტი, ასევე IR დისტანციური მართვის ღილაკის კოდების წაკითხვისა და შენახვის ინსტრუმენტი. ყველა გარკვეული მონაცემი შეიძლება შეინახოს როგორც ფაილი და შემდგომში გამოყენებულ იქნას პროგრამაში.

პროექტის განსახორციელებლად შეიქმნა შემდეგი სერვო გააქტიურების პროგრამა მიმწოდებლისა და კონტროლერისთვის.

პირველი ბლოკი "MenuValue" გადამისამართებს ინფორმაციას მენიუს ბლოკზე, რათა გამოჩნდეს ინფორმაცია LCD ეკრანზე სერვო დისკის სტატუსის შესახებ.

მომავალში, ლოგიკური ოპერაცია "AND" საშუალებას გაძლევთ წინ წავიდეთ ან შედარების ერთეულთან "I1 == I2", ანუ წინასწარ განსაზღვრული ნომერი 8 იქნება იგივე, რაც რეალურ დროში საათის მოდულში, შემდეგ სერვო ჩართულია ტრიგერის საშუალებით, იგივე გაკეთდა სერვოზე ჩართვისთვის 20:00 საათზე.

ღილაკის საშუალებით სერვოზე ჩართვის მოხერხებულობისთვის, აღებული იქნა ლოგიკური ფუნქცია და ღილაკი ნომერი 4 განკუთვნილი იყო მისთვის, ან მენიუს ბლოკში სერვერის სიმშვიდის შესახებ ინფორმაციის გამოტანა ინფორმაციის სანახავად LCD დისპლეი.

თუ სიგნალი გამოჩნდება სერვოზე მუშაობისთვის, ის მიდის ბლოკში სახელწოდებით "გადართვა" და მოცემული კუთხით აკეთებს დისკის როტაციას და საწყის ეტაპზე გადადის ბლოკის "გადატვირთვის" საშუალებით.

სერვო გააქტიურების ჩამონათვალი.

კომპრესორი ყოველთვის ჩართულია და უკავშირდება რელეს, როდესაც სიგნალი მოდის "Servo On" ბლოკში, შემდეგ ის მიდის "TOF" ტაიმერის ბლოკში და გამორთავს რელეს 15 წუთის განმავლობაში და გადასცემს ინფორმაციას რელეს მდგომარეობის შესახებ მენიუში.

თერმოსტატის ჩამონათვალი.

შეაერთეთ ტემპერატურის სენსორი ბიბლიოთეკის საშუალებით