تصميم حوض السمك مع التحكم الآلي في المعلمات الأساسية: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مقدمة في الوقت الحاضر ، رعاية أحواض السمك البحرية متاحة لكل aquarist. مشكلة الحصول على حوض للماء ليست صعبة. ولكن من أجل دعم الحياة الكامل للسكان ، والحماية من الأعطال الفنية ، والصيانة والعناية السهلة والسريعة ، من الضروري إنشاء حوض مائي على أساس مبادئ دعم الحياة المستقل. تسمح التقنيات الحديثة الحاصلة على براءة اختراع بإبقاء سكان البحار والمحيطات تحت الماء في ظروف اصطناعية - في أقرب مكان ممكن من بيئتهم الطبيعية. يتحكم نظام الأتمتة في جميع عمليات ومعدات دعم الحياة ، ويوفر كفاءة غير مسبوقة وسهولة إدارة وصيانة مجمعات أحواض السمك الكبيرة وأحواض السمك ، وموثوقية عالية وتشغيل خالٍ من المتاعب ، ومياه عالية الجودة ، ونتيجة لذلك ، حياة طويلة وصحية حيوانات بحرية. هناك العديد من الوظائف العامة للتحكم والأتمتة ، مثل: التبديل التلقائي للضوء ، ومحاكاة ظروف ضوء النهار ، والحفاظ على درجة الحرارة المحددة ، والحفاظ بشكل أفضل على الموائل الطبيعية وإثراء المياه بالأكسجين. تعد أجهزة الكمبيوتر وملحقات حوض السمك ضرورية لدعم الحياة الطبيعية للحياة البحرية بشكل أفضل. على سبيل المثال ، في حالة عدم وجود مضخة طوارئ وفي حالة تعطل المضخة الرئيسية ، بعد بضع ساعات ، ستبدأ الحيوانات البحرية في النفوق ، لذلك ، بفضل الأتمتة ، يمكننا معرفة تحديد أي أخطاء أو أعطال. لتكوين المعلمات الموصوفة يدويًا ، تحتاج إلى إجراء الكثير من التلاعبات وإجراء الاختبارات وضبط المعدات. إن إجراء تحليل المياه يدويًا هو بالفعل القرن الماضي ، اليوم حوض السمك البحري ، في المياه الصافية التي تعيش فيها الحيوانات البحرية ، التي تتميز بألوانها الزاهية وسلوكها النشط ، لا تتطلب عناية خاصة

الخطوة 1: صنع غطاء لحوض السمك

صنع غطاء بحجم الحوض ، تم صنع الغطاء من الزجاج العضوي ، حيث يحتوي على خصائص مناسبة للمياه والإلكترونيات.

أولاً ، نقيس حوض السمك الخاص بنا ، ووفقًا لهذه الأبعاد ، اخترعنا غطاءًا ، أولاً نقطع جدران الغطاء ، ثم نلصقها بالغراء الفائق ونرشها بالصودا في الأعلى لتحقيق استقرار أفضل. على الفور للتهوية المستقبلية والمغذي الأوتوماتيكي ، قمنا بقطع ثقب مستطيل بحجم 50 مم في 50 مم.

الخطوة 2: تحليل المكونات

للتعبئة ، اخترنا أبسط وأرخص متحكم Arduino Mega ، سيكون بمثابة عقول للعملية بأكملها ، ثم سيتم استخدام محرك سيرفو للمغذي الأوتوماتيكي ، والذي بدوره سيتم تثبيته على أسطوانة بفتحة ، بالنسبة للإضاءة ، سنأخذ شريط برمجة LED وبرمجته لشروق الشمس وغروبها ، عندما يرتفع السطوع عند الفجر ، وينخفض تدريجياً عند غروب الشمس. لتسخين الماء ، خذ سخان ماء عاديًا لأحواض السمك وقم بتوصيله بمرحل يتلقى معلومات حول تشغيله وإيقافه ، لقراءة درجة الحرارة ، قم بتثبيت مستشعر درجة الحرارة. لتبريد الماء ، خذ مروحة وقم بتثبيتها في غطاء الحوض ، إذا تجاوزت درجة الحرارة درجة الحرارة المحددة ، سيتم تشغيل المروحة من خلال مرحل. لسهولة قراءة المعلومات وإعداد الحوض ، نقوم بتوصيل شاشة LCD والأزرار بها لتعيين قيم الحوض. سيتم أيضًا تثبيت ضاغط يعمل باستمرار وسيغلق لمدة 5 دقائق عند تشغيل وحدة التغذية ، بحيث لا ينتشر الطعام فوق الحوض.

لقد طلبت جميع الأجزاء الموجودة على Aliexpress ، إليك قائمة وروابط للمكونات:

تتغذى على ws2812 -

ساعة الوقت الحقيقي Ds3231-

LCD1602 LCD -

وحدة ترحيل ذات 4 قنوات -

مستشعر درجة الحرارة DS18b20 -

الوحدة النمطية على IRF520 0-24v -

الأزرار -

لوحة منصة Mega2560 -

سيرفو -

الخطوة الثالثة: تركيب معدات المشروع

نقوم بترتيب المكونات على النحو الملائم بالنسبة لنا وربطها وفقًا للمخطط ، انظر الصور.

نقوم بتثبيت متحكم ArduinoMega 2560 في العلبة المجمعة مسبقًا. يمكن تشغيل Arduino Mega من USB أو من مصدر طاقة خارجي - يتم تحديد نوع المصدر تلقائيًا.

يمكن أن يكون مصدر الطاقة الخارجي (وليس USB) محول تيار متردد / تيار مستمر أو بطارية / بطارية قابلة لإعادة الشحن. يجب إدخال قابس المحول (القطر - 2.1 مم ، الاتصال المركزي - الموجب) في موصل الطاقة المقابل على اللوحة. في حالة طاقة البطارية / البطارية ، يجب توصيل أسلاكها بدبابيس Gnd و Vin لموصل POWER. يمكن أن يتراوح جهد مصدر الطاقة الخارجي من 6 إلى 20 فولت. ومع ذلك ، يؤدي انخفاض جهد الإمداد إلى أقل من 7 فولت إلى انخفاض الجهد عند دبوس 5 فولت ، مما قد يؤدي إلى تشغيل غير مستقر للجهاز. يمكن أن يؤدي استخدام جهد أكثر من 12 فولت إلى ارتفاع درجة حرارة منظم الجهد وتلف اللوحة. مع وضع ذلك في الاعتبار ، يوصى باستخدام مصدر طاقة بجهد يتراوح من 7 إلى 12 فولت. نقوم بتوصيل الطاقة بالمتحكم الدقيق باستخدام مصدر طاقة 5 فولت عبر دبابيس GND و 5V. بعد ذلك ، نقوم بتثبيت المرحل للتهوية وسخان المياه والضاغط (الشكل 3.1) ، ولديهم 3 جهات اتصال فقط ، وهم متصلون بـ Arduino على النحو التالي: GND - GND ، VCC - + 5V ، In - 3. إدخال المرحل معكوس ، مستوى عالٍ جدًا في In يؤدي إلى إيقاف تشغيل الملف ، وتشغيل منخفض.

بعد ذلك ، نقوم بتركيب شاشة LCD ووحدة الساعة في الوقت الفعلي ، ويظهر اتصالهم في الرسم التخطيطي.

يجب توصيل دبابيس SCL بالموصل التناظري ذي 5 سنون ؛ تتصل دبابيس SDA بمآخذ تناظرية ذات 6 سنون. ستعمل السكة العلوية للتجميع الناتج كحافلة I2C ، وستكون السكة السفلية هي سكة الطاقة. تتصل وحدة LCD و RTC بجهات اتصال 5 فولت. بعد الانتهاء من الخطوة الأخيرة ، سيكون الهيكل الفني جاهزًا.

لتوصيل المؤازرة ، تم أخذ ترانزستور IRF520 لنبضات مؤازرة أكثر هدوءًا ، وتم توصيل المؤازرة من خلال ترانزستور ، وكان الترانزستور نفسه متصلاً مباشرة بـ Arduino

للإضاءة ، تم أخذ شريط WS2812 LED. نقوم بتوصيل دبابيس + 5V و GND بمزود الطاقة الموجب والناقص ، على التوالي ، نقوم بتوصيل Din بأي دبوس رقمي في Arduino ، افتراضيًا سيكون هو الرقم الرقمي السادس ، ولكن يمكن استخدام أي دبوس آخر (الشكل 3.6). أيضًا ، يُنصح بتوصيل أرض Arduino بأرض مصدر الطاقة. من غير المرغوب فيه استخدام Arduino كمصدر للطاقة ، حيث يمكن أن يوفر خرج + 5V 800 مللي أمبير فقط من التيار. هذا يكفي لما لا يزيد عن 13 بكسل لشريط LED. يوجد على الجانب الآخر من الشريط منفذ Do ، وهو يتصل بالشريط التالي ، مما يسمح بتسلسل الأشرطة مثل الشريط. يتم أيضًا تكرار موصل الطاقة في النهاية.

لتوصيل زر اللباقة المفتوح عادةً بـ Arduino ، يمكنك القيام بأبسط طريقة: توصيل موصل واحد مجاني للزر بالطاقة أو الأرض ، والآخر بدبوس رقمي

الخطوة 4: تطوير برنامج تحكم للتحكم في المعلمات الرئيسية

قم بتنزيل الرسم التخطيطي للبرنامج

Arduino باستخدام لغات الرسوم FBD و LAD ، والتي تعد المعيار في مجال برمجة وحدة التحكم الصناعية.

وصف لغة FBD

FBD (مخطط كتلة الوظيفة) هي لغة برمجة رسومية لمعيار IEC 61131-3. يتكون البرنامج من قائمة الدوائر المنفذة بالتتابع من أعلى إلى أسفل. عند البرمجة ، يتم استخدام مجموعات من كتل المكتبة. الكتلة (العنصر) عبارة عن روتين فرعي أو وظيفة أو كتلة وظيفية (AND ، OR ، NOT ، المشغلات ، المؤقتات ، العدادات ، كتل معالجة الإشارات التناظرية ، العمليات الحسابية ، إلخ). كل سلسلة فردية عبارة عن تعبير يتكون بيانياً من عناصر فردية. يتم توصيل الكتلة التالية بإخراج الكتلة ، وتشكيل سلسلة. داخل السلسلة ، يتم تنفيذ الكتل بدقة بترتيب اتصالها. تتم كتابة نتيجة حساب الدائرة إلى متغير داخلي أو تغذيتها بإخراج وحدة التحكم.

وصف لغة الفتى

مخطط السلم (LD ، LAD ، RKS) هو لغة منطقية (سلم). يعتبر بناء جملة اللغة مناسبًا لاستبدال الدوائر المنطقية المصنوعة باستخدام تقنية الترحيل. تستهدف اللغة مهندسي الأتمتة العاملين في المنشآت الصناعية. يوفر واجهة سهلة الاستخدام لمنطق وحدة التحكم ، مما يسهل ليس فقط مهام البرمجة والتشغيل الذاتي ، ولكن أيضًا استكشاف الأخطاء وإصلاحها بسرعة في المعدات المتصلة بوحدة التحكم. يحتوي برنامج منطق الترحيل على واجهة رسومية بديهية وبديهية للمهندسين الكهربائيين ، تمثل العمليات المنطقية مثل الدائرة الكهربائية ذات جهات الاتصال المفتوحة والمغلقة. يتوافق تدفق أو عدم وجود التيار في هذه الدائرة مع نتيجة عملية منطقية (صواب - إذا كان التيار يتدفق ؛ خطأ - إذا لم يكن هناك تدفق حالي). العناصر الرئيسية للغة هي جهات الاتصال ، والتي يمكن تشبيهها مجازيًا بزوج من جهات اتصال الترحيل أو الزر. يتم تحديد زوج من جهات الاتصال بمتغير منطقي ، ويتم تحديد حالة هذا الزوج بقيمة المتغير. يتم التمييز بين عناصر الاتصال المغلقة عادةً والمفتوحة عادةً ، والتي يمكن مقارنتها بالأزرار المغلقة عادةً والأزرار المفتوحة عادةً في الدوائر الكهربائية.

المشروع في FLProg عبارة عن مجموعة من اللوحات ، يتم تجميع وحدة كاملة من الدائرة العامة على كل منها. للراحة ، كل لوحة لها اسم وتعليقات. أيضًا ، يمكن طي كل لوحة (لتوفير مساحة على منطقة العمل عند الانتهاء من العمل عليها) ، وتوسيعها. يشير مؤشر LED الأحمر في اسم اللوحة إلى وجود أخطاء في مخطط اللوحة.

يتم تجميع دائرة كل لوحة من كتل وظيفية وفقًا لمنطق وحدة التحكم. معظم الكتل الوظيفية قابلة للتكوين ، ويمكن من خلالها تخصيص تشغيلها وفقًا للمتطلبات في هذه الحالة بالذات.

يوجد أيضًا وصف تفصيلي لكل كتلة وظيفية ، وهو متاح في أي وقت ويساعد على فهم تشغيلها وإعداداتها.

عند العمل مع البرنامج ، لا يحتاج المستخدم إلى كتابة التعليمات البرمجية ، والتحكم في استخدام المدخلات والمخرجات ، والتحقق من تفرد الأسماء واتساق أنواع البيانات. البرنامج يرصد كل هذا. تتحقق أيضًا من صحة المشروع بأكمله وتشير إلى وجود أخطاء.

تم إنشاء العديد من الأدوات المساعدة للعمل مع الأجهزة الخارجية. هذه أداة لتهيئة ساعة الوقت الفعلي وإعدادها ، وأدوات لقراءة عناوين الأجهزة على حافلات OneWire و I2C ، بالإضافة إلى أداة لقراءة رموز الأزرار وحفظها على جهاز تحكم عن بعد يعمل بالأشعة تحت الحمراء. يمكن حفظ جميع البيانات المعينة كملف واستخدامها لاحقًا في البرنامج.

لتنفيذ المشروع ، تم إنشاء برنامج التشغيل المؤازر التالي لوحدة التغذية ووحدة التحكم.

تقوم الكتلة الأولى "MenuValue" بإعادة توجيه المعلومات إلى مجموعة القوائم لعرض المعلومات على شاشة LCD حول حالة محرك المؤازرة.

في المستقبل ، تسمح لك العملية المنطقية "AND" بالمضي قدمًا أو باستخدام وحدة المقارنة "I1 == I2" ، أي أن الرقم المحدد مسبقًا 8 سيكون هو نفسه الموجود في وحدة الساعة في الوقت الفعلي ، ثم المؤازرة يتم تشغيله من خلال المشغل ، بنفس الطريقة التي تم بها تشغيل المؤازرة في الساعة 20:00.

من أجل راحة التشغيل الذاتي على المؤازرة من خلال زر ، تم أخذ وظيفة منطق المشغل وكان الزر رقم 4 مخصصًا لها ، أو إخراج المعلومات حول هدوء المؤازرة إلى كتلة القائمة لعرض المعلومات على عرض شاشات الكريستال السائل.

إذا ظهرت إشارة لتشغيل المؤازرة ، فإنه يذهب إلى الكتلة المسماة "التبديل" وفي زاوية معينة يقوم بتدوير محرك الأقراص وينتقل إلى المرحلة الأولية من خلال الكتلة "إعادة تعيين".

قائمة تشغيل المؤازرة.

يكون الضاغط دائمًا في وضع التشغيل ومتصلًا بالمرحل ، عندما تأتي إشارة من خلال كتلة "Servo On" ، فإنه ينتقل إلى كتلة المؤقت "TOF" ويوقف التتابع لمدة 15 دقيقة وينقل معلومات حول حالة الترحيل في القائمة.

قائمة الترموستات.

قم بتوصيل مستشعر درجة الحرارة من خلال المكتبة