إضاءة LED آلية لحوض السمك المزروع باستخدام RTC: 5 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

قبل عامين قررت إنشاء حوض مائي مزروع. لقد كنت مفتونًا بجمال أحواض السمك تلك. لقد فعلت كل ما كان من المفترض أن أفعله أثناء إنشاء الحوض ، لكنني أهملت شيئًا مهمًا. كان هذا الشيء هو الإضاءة. بدا كل شيء على ما يرام لبضعة أيام ولكن بعد ذلك بدأت الطحالب تنمو في كل مكان في الخزان ولم تكن النباتات تعمل بشكل جيد. إنها مهمة صعبة لإعادة كل شيء إلى طبيعته.

الآن بعد سنوات عديدة ، أريد إنشاء حوض السمك مرة أخرى مع إعطاء أهمية للإضاءة. لقد أجريت بعض الأبحاث على الإنترنت ووجدت أن النباتات تحتاج إلى التعرض المستمر للضوء لحوالي 10-12 ساعة يوميًا. عرفت أيضًا أن النباتات تستجيب أكثر لطيف الضوء الأحمر والأزرق.

الحيلة هي محاكاة الطبيعة بأكبر قدر ممكن داخل الحوض. كان بإمكاني تشغيل الأضواء أو إيقاف تشغيلها يدويًا ولكن لماذا لا يتم تشغيلها تلقائيًا. هذا يقلل من الخطأ البشري. لذلك ، قررت إنشاء نظام إضاءة LED يتم تشغيله وإيقافه تلقائيًا باستخدام Arduino. هذا يجعل فترة الإضاءة متسقة وهو ما تحتاجه النباتات.

سيحتوي خزانتي على غطاء فوقه. لذلك قررت تركيب لوحة التحكم خارج الخزان لأن الرطوبة هي أكبر عدو للإلكترونيات.

هيا بنا نبدأ!

الخطوة 1: RTC - ساعة الوقت الحقيقي

تتمثل الخطة في تشغيل وإيقاف تشغيل مصابيح LED في وقت محدد من اليوم. لن يتم تشغيل مصابيح LED إلى السطوع الكامل على الفور ، ولكن بدلاً من ذلك ، ستصل من صفر سطوع إلى سطوع كامل في غضون ساعة. هذا لمحاكاة شروق الشمس. ينطبق الشيء نفسه أثناء إيقاف تشغيل مصابيح LED.

يتم تنفيذ مهمة توفير الوقت الدقيق بواسطة Real Time Clock أو RTC. تتمثل ميزة استخدام RTC على مللي () في أنه يمكن الحصول على الوقت الدقيق مباشرة. أيضًا ، تحتوي وحدة RTC على بطارية احتياطية خاصة بها. لذلك حتى إذا تم إيقاف تشغيل Arduino أو إعادة ضبطه ، فلن يضيع الوقت. هذا يجعلها مثالية لتطبيقنا.

الوحدة التي سأستخدمها هي DS3231 IIC Real Time Clock. يستخدم واجهة I2C للتواصل مع Arduino. حصلت على خاصتي من هنا.

بفضل Rinky-Dinky Electronics للقيام بالعمل الشاق. قم بتنزيل مكتبة DS3231 من هنا

الخطوة 2: المصابيح وبرامج التشغيل

بالنسبة لحوض السمك المزروع ، فإن القاعدة الأساسية هي 2 واط لكل جالون. المنجم عبارة عن خزان سعة 20 جالونًا وسأستخدم مصباحي LED بقوة 10 وات. أعلم أن هذا هو نصف واتس الموصى به ولكن خزانتي تجلس بجانب نافذتي مباشرة مع الكثير من الضوء الذي يمر عبرها. سأختبر الإعداد لبضعة أسابيع ، وأراقب نمو النبات وأضيف المزيد من مصابيح LED إذا لزم الأمر.

أنا أستخدم مصابيح LED التي اشتريتها من Ebay بدرجة حرارة لون 6500K وهو أمر رائع لنمو النبات. وفقًا للقائمة ، يجب أن يكون الجهد الأمامي 9-11 فولت وأن يكون الحد الأقصى للأمام حوالي 900 مللي أمبير. لقد طلبت برامج تشغيل LED وفقًا لذلك.

لماذا نستخدم السائقين؟

نحن لا نعيش في عالم مثالي. ومن ثم ، سيكون الناتج دائمًا أقل من المدخلات. فأين القوة المفقودة؟ يتم تحويله إلى حرارة. هذا هو الحال مع مصابيح LED. يحتوي شبه الموصل على معامل درجة حرارة سالبة (NTC) مما يعني أنه كلما زادت درجة الحرارة تقل مقاومته. LED هو أشباه الموصلات أيضًا. مع استمرار ارتفاع درجة حرارته ، تبدأ مقاومته في الانخفاض بسبب زيادة التيار المتدفق عبره. هذا يزيد من التسخين أكثر. يستمر هذا حتى يتلف مؤشر LED. لذلك ، نحتاج إلى تقييد التيار بحيث لا يزيد عن الحد المعين. يتم تنفيذ هذه المهمة بواسطة برامج تشغيل LED

عند الاختبار ، وجدت أنه عند 11 فولت ، يرسم LED حوالي 350 مللي أمبير فقط. هذا غريب!

إعداد برنامج تشغيل LED

السائق هو في الأساس جهاز يوفر جهد خرج ثابت مع قدرة محدودة على التيار. هناك العديد من برامج تشغيل LED المتوفرة في السوق والتي تنتج تيارًا ثابتًا. إذا كنت قد اشتريت نفس الشيء الذي اشتريته ، فسوف يحتوي على 3 أواني للتعديل. نحن معنيين فقط باثنين منهم. الأول هو لتعديل الجهد وآخر واحد يستخدم لضبط الحد الحالي. اتبع الخطوات لإعداده:

1. قم بتوصيل مصدر التيار المستمر بجهد 12 فولت بالدبابيس التي تحمل علامة IN + و IN-. يرجى التحقق من القطبية.
2. قم بتوصيل مقياس متعدد بالدبابيس التي تحمل علامة OUT + و OUT- واضبط المقياس المتعدد لقراءة الجهد.
3. أدر وعاء ضبط الجهد حتى يقرأ المتر المتعدد الجهد الأمامي المقدر لـ LED. في حالتي ، إنها 9-11 فولت. اخترت 10.7V. (القليل لن يضر).
4. الآن ضع جهاز القياس المتعدد في وضع القراءة الحالي. سيبدأ التيار في التدفق من خلاله. أدر وعاء ضبط التيار حتى يبدأ التيار المقدر لمصباح LED في التدفق.
5. هذا كل شيء! يمكنك الآن توصيل مؤشر LED الخاص بك به.

الخطوة 3: عمل لوحة LED

كما ذكرنا سابقًا ، قررت استخدام مصباحي LED بقوة 10 وات وأربعة شرائط RGB LED التي كنت أضعها حولها. سأستخدم الشريط للألوان الحمراء والزرقاء. لقد استخدمت إطارًا من الألومنيوم (وهو الأكثر استخدامًا في صناعة إطارات النوافذ والأبواب) تقريبًا بطول حوض السمك الخاص بي. ذهبت بإطار من الألومنيوم لأنه يعمل بمثابة غرفة تبريد لمصابيح LED. تعتبر خافضات الحرارة مهمة لمصابيح LED عالية الطاقة لأنها تبدد الكثير من الحرارة. سيقل عمر LED في حالة عدم وجوده. نظرًا لأنه مجوف بينهما ، يمكن أن تظل جميع الأسلاك مخفية وآمنة بداخلها.

قمت بتمديد جميع توصيلات LED إلى الموصلات الطرفية الستة كما هو موضح في الصورة. يصبح من السهل توصيل اللوحة بوحدة التحكم التي سنقوم بها بعد ذلك.

الخطوة 4: عمل جهاز التحكم

الهدف الرئيسي هو تشغيل وإيقاف تشغيل مصابيح LED وفقًا للوقت الذي يحدده المستخدم. عقل وحدة التحكم هو Arduino Nano. لماذا فقط تتحكم في الإضاءة؟ نظرًا لوجود بعض المرحلات حولها ، سأستخدمها لتشغيل أو إيقاف تشغيل بعض الأجهزة مثل المرشح ومضخة الهواء والسخان وما إلى ذلك أيضًا إذا لزم الأمر. أضفت مروحة كمبيوتر بجهد 12 فولت DC لتوفير التهوية.

يتم توفير مفتاح للاختيار بين الوضع اليدوي والتلقائي. في حالة ما إذا كنا بحاجة إلى الوصول إلى حوض السمك بعد إيقاف تشغيل مصابيح LED ليلاً ، فيمكن تحويل المفتاح إلى الوضع اليدوي ومن ثم يمكن التحكم في سطوع مصابيح LED باستخدام وعاء.

لقد استخدمت ULN2803 Darlington Transistor Array IC للتحكم في المرحلات والمروحة. يُعرف IC هذا عمومًا باسم برنامج Relay Driver.

تم إرفاق المخطط التخطيطي للبناء هنا. سيجعل PCB المخصص يبدو أنيقًا واحترافيًا.

اخترت استخدام صندوق لوحة المفاتيح كغطاء لوحدة التحكم حيث يحتوي على ثقوب مسبقة للتركيب ولوحة غطاء. لقد قمت بلصق الجوز في كل فتحة باستخدام بعض الغراء الإيبوكسي. فعلت الشيء نفسه على الجانب الآخر. هذا يضمن أن ثنائي الفينيل متعدد الكلور مثبت بإحكام بواسطة البراغي. لقد قمت بعمل فتحات صغيرة في أسفل الصندوق كما هو موضح في الصورة لكابل الطاقة والأسلاك التي تنتقل إلى لوحة LED.

الخطوة الخامسة: حان الوقت لبعض التعليمات البرمجية

بعد صنع لوحة التحكم ، حان الوقت لإنجاحها! قم بتنزيل المخطط المرفق هنا وافتحه في Arduino IDE. تأكد من تنزيل وتثبيت مكتبة DS3231 المرفقة هنا.

إعداد RTC

1. أدخل بطارية خلية عملة معدنية من النوع 2032.
2. افتح DS3231_Serial_Easy من الأمثلة الموضحة.
3. قم بإلغاء التعليق على الأسطر الثلاثة وأدخل الوقت والتاريخ كما هو موضح في الصورة.
4. قم بتحميل المخطط على Arduino وافتح الشاشة التسلسلية. اضبط معدل الباود على 115200. يجب أن تكون قادرًا على رؤية الوقت الذي يستمر في التحديث كل 1 ثانية.
5. الآن ، افصل Arduino وقم بتوصيله مرة أخرى بعد بضع ثوان. انظر إلى الشاشة التسلسلية. يجب أن تظهر في الوقت الحقيقي.

منتهي! تم إعداد RTC. يجب القيام بهذه الخطوة مرة واحدة فقط لتعيين التاريخ والوقت.

قبل التحميل

• اضبط وقت البدء لمصابيح LED.
• اضبط وقت التوقف لمصابيح LED.
• اضبط وقت بدء المروحة.
• اضبط وقت التوقف للمروحة.

ملاحظة: الوقت بتنسيق 24 ساعة. اضبط الوقت وفقًا لذلك

كما ذكرنا سابقًا ، لن يتم تشغيل مصابيح LED إلى السطوع الكامل. على سبيل المثال ، إذا قمت بضبط وقت بدء LED على الساعة 10:00 صباحًا ، فسيتم تشغيل مصابيح LED ببطء وتصل إلى سطوعها الكامل حتى الساعة 11:00 صباحًا وستظل ثابتة حتى يتم الوصول إلى وقت التوقف. هذا لمحاكاة شروق الشمس وغروبها. المصابيح الحمراء والزرقاء ثابتة. يظلون قيد التشغيل تمامًا طوال الوقت.

هذا كل ما عليك ضبطه. قم بتحميل الكود إلى Arduino. الآن ، لا داعي لتذكر تشغيل وإيقاف أضواء حوض السمك بعد الآن!

لا يمكنني الحصول على بعض اللقطات منه من حوض السمك الفعلي الذي سيتم تركيبه فيه لأنني لم أقم بإعداده بعد ، وسوف أقوم بتحديث التعليمات بمجرد الانتهاء من الإعداد!

أتمنى أن تكون قد استمتعت بالبناء. اجعلها بنفسك واستمتع! هناك دائمًا مساحة للتحسين والكثير لنتعلمه. تعال إلى أفكارك الخاصة.

سأبدأ مرة أخرى مع أحواض السمك المزروعة بعد سنوات عديدة. أنا لست خبيرا في هذا المجال. لا تتردد في التعليق على أي اقتراحات بخصوص البناء. شكرا لك على البقاء حتى النهاية.