Arduinoと水族館

北イタリアと熱帯魚の共通点は何ですか？ しかし、誰が何を知っていますか？！ -読者は言うでしょう。 そして彼は正しいでしょう。 したがって、明確にします。Arduinoについて、より正確には水槽のメンテナンスの自動化についてお話します。
それはすべて、容赦なく近づく休暇から始まりました。 休暇中は、原則として状況を変えたいです。 しかし、水族館の魚はこれを理解していないかもしれません。 それだけでなく、彼らは許さないかもしれません。 そして、新しいフィルター、自動フィーダー、家電製品用のタイマーを注文しました。 しかし、タイマーは利用できませんでした。 したがって、私はほとんど唯一の店舗の場所をさまようことを決定しました（そして、これは都市で億万長者と見なされます！）154 UAHでArduino Unoに出会いました。 （〜20ドル）。 デバイスについて何度も読みましたが、彼らが言うように、私はそれを手に持っていませんでした。 買った。 そしてこの瞬間から、試行錯誤と勝利の物語が始まります。


Arduinoに任せたい主なタスクは、スケジュールに従って照明を管理することでした。 はい、スズメの大砲からですが、イタリアからのゲスト（実際には中国からですが、これはポイントではありません）には、いくつかの大きな計画があります。
これまで、水槽の照明は省エネ電球を使用して行われていましたが、手動でオン/オフする必要がありました。 特に週末には、厳密な時間管理が維持されなかったことは明らかです。 現在、作業を簡素化し、照明の耐久性を高めるために、12V LEDに切り替えることが決定されました。 私はメーターの防水LEDストリップを買いました。 組み立てられたshemku：



動作していないコンピューターPSUから電界効果トランジスターがドロップされました。 一般的に、手元にあるものを可能な限り使用しようとしました。 ただし、IRFBC30など、ほとんど誰でも使用できます。 抵抗器は回路の信頼性を確保するために必要です。超低電流は「グランドに流れ込み」、電界効果トランジスタはArduinoピンのハイとローの状態でのみ開閉します。 また、ゲートとポートの出力との間に100オームとオームの間に制限抵抗を配置することをお勧めしますが、この回路では無視できます。
更新！ コメントでは、彼らはまだ制限抵抗器を主張している。 さて、聞いてください。 Arduinoピンとゲートの間に100オームの抵抗を配置します。

次に、インターネット上でインターネットプログラムを見つけました（この例は、指のプログラムの構造を説明するためにのみ挿入しました）。


稼いだ！ LEDは定期的に点滅します。

プログラムの簡単な説明。

 void setup() 

-この機能は、鉄の起動ごとに起動されます。

 void loop() 

-サイクルで実現します。
残りはコメントから明らかです。
その後、時間の同期についての質問が発生しました。 結局のところ、電源をオフにして再びオンにすると、プログラムは最初から開始されます。 私は3つのオプションを検討しました。自家製のUPSを使用します（それほど安くなく、実装も簡単ではありません）。 インターネットと同期します（対応するボードは私のArduinoよりも高価です）。 時計と同期します。 すぐに、World Wide Webの拡張版で、Arduinoと互換性のあるRTCスキーム（リアルタイムクロック、はい、ロシア語では奇妙に聞こえます）を見つけました。



非常にシンプルなスキーム。 抵抗は4.7〜10 kOhmに設定できます。 また、DS1307クロックチップと32768 Hzクオーツ時計、バッテリーも必要です。 バッテリー（CR 2032）のホルダーは、コンピューターのマザーボードの容器に入れられました。 歴史的にLED制御回路用のトランジスタはすでにボードにはんだ付けされていたので、その隣にクロックを配置しました。
急に時計を組み立てた後、時計に時刻を設定できない場合、または「立っている」場合は、接続の正確性と品質を確認してください。 1つの配線がマイクロ回路から離れると、クロックの動作が悪くなります。 そして、はい、DS1307をDIPソケットに配置します。
クロックを初期化する必要があります。 正しい日付と時刻を設定してください。 これは次のように実行できます。


DS1307ライブラリはここからダウンロードできます 。
プログラムがコントローラーにロードされた後、コンソールで時間の経過を確認できます（シリアルモニター、Ctrl + Shift + M）。

しかし、私たちのスキームと詳細に戻ります。
それから、1-Wireインターフェースを介してデータを送信するデジタル温度計DS18B20の接続図を見ました。 この温度計には、Arduinoの下に特別なライブラリがあり、綱渡りが簡単でバイエルンのストライカーのスピードで、読みやすい形式で温度データを簡単に取得できます。 接続、再生、再生--127⁰を示します。 接続図が間違っていることがわかりました（そして、有効電力の回路を選択しました）。 温度計のドキュメントが役立ちました。 道徳：サイト上のレイアウトは良好であり、公式文書は優れています。

以下は正しい図です。 複数の温度計を同じ1-Wireラインに接続できます。 同軸ケーブルを使用することをお勧めします。



それからディスプレイの回転でした（まあ、同じ温度を表示せずにどうすればいいですか？）。 16文字の標準テキストを2行取りました。 接続済み。 稼いだ。 彼は体温計と時計を表示しました。 私はその時間が無駄に費やされていないことに気付きました。 バックライトがディスプレイを大幅に加熱したため、オフになりました。

接続図を表示します。

ディスプレイのコントラストを設定するには、調整抵抗が必要です。 ボタンK1はバックライトに電力を供給します。
ディスプレイの4番目の接点は、アドレス信号の行です。 A0またはRSとして知られています。 0または1のどちらであるかに応じて、ディスプレイは「カーソルを移動する」などのデータ行にコマンドがあるか、表示する文字コードがあるかを認識します。
6番目の表示ピンは、データアクセスイネーブルラインです。 Eまたは有効化として知られています。 この行が1行になると、ディスプレイはコマンドを実行するか、データ行の文字を表示します。
ディスプレイの11番目、12番目、13番目、14番目の接点はデータ線です。 DB4、DB5、DB6、DB7として知られています。

「ハードウェアで」クロックとディスプレイ。


電源の回転が来ました。その前に、ディスプレイとクロックに5V、ArduinoとLEDに9Vの2つの異なる電源を使用したためです。 繰り返しになりますが、24V、1.7AのPSUが手元にありましたが、Arduino LEDにはこれだけでは不十分だとすぐに言わなければなりません。 3AでPSUを使用し、PWMを使用して輝度を制御することをお勧めします。 5Vと10Vを得るには、LM317Tで回路図を組み立てる必要がありました。 なぜ10Vなのか？ Arduinoの資料によると、12Vを超える電圧を供給しない方が良いです。低電圧のLEDも長持ちするはずです。 したがって、10Vを取得することにしました。 実際、10.4Vが出てきました。 繰り返しますが、賢明にならず、最小限の詳細で収集されました。 スキーム。


しかし、時間、欲求、機会がある場合は、10-11Vから2-2.5Aで出力する本格的なパルス電源を組み立てることをお勧めします。
LM317は非常に熱くなっているため、PIIのラジエーターに取り付けました（IntelのスロットCPUがあったことを思い出してください）。抵抗器が取り付けられました。 全体をエポキシで満たした。 注意：LM317ケースは出力レッグに接続されているため、1つのラジエーターに異なる電圧のLM317を取り付ける場合、少なくともN-1個のマイクロ回路をラジエーターから絶縁する必要があります。 そしてそれよりも良い。 無線コンポーネントの部分では、ラジエーターをプラスチックカバーで閉じ、リブを「裸」のままにしました。 目を引いた9ピンRS232は、スタビライザーの出力からの電源コネクターとして機能しました。

すべてをまとめる時間です。 そして、困難が訪れました。 そうではないが。 一時的な接続線を永久的なものに変更し始めたときに問題が発生しました。 取り残されたそれらは、手元に来た4線式電話ケーブルから取りました。
サイズに余裕がある広々としたケースは、私にとってはとてつもなく高価です-10ドル以上。 ケースのためにボードを分離した場合、問題はありませんが、即興で作らなければなりませんでした。 ケースMaszczyk KM51を取りました。 回路基板は、カバーに取り付けられたArduinoの2つの部分に分割する必要がありました。 そしてすべては、やり直すのが面倒だったという事実のためです。
これが起こったことです。


はい、熱くはありませんが、穏やかに置くと見えます。 そして、必要なことは、ケースの寸法と開口部に合わせてボードを調整し、ピンをはんだ付けし、Arduinoをその上に置くことだけでした。 それは素晴らしく、信頼できるでしょう。 一般的に-上記の写真のようにしないでください 。

このバージョンでは、これはすべて長く機能しませんでした-クラフトは一週間の休暇を生き延びませんでした。 そのため、やり直す必要がありました。
今回は、Arduinoを接続するために適切なサイズのボードを用意し、その上にピンを配置しました。 むしろ、コントローラーボードの両側に2つのコネクターがあり、ピンの列全体で2.54 mmの距離が維持されないため、2つのボードです。 見た目はあまり良くありませんでしたが、うまくいきました。



配置されたアイテム。





ボードには3つのコネクタがありました：温度センサー、LED、電源（より大きなコネクタをはんだ付けした場合に備えて、将来、突然複数の電圧を印加する必要があります）。 ケース：USB、Arduino電源（直接使用しない）、回路全体（+ 12V）への電源。
今回、私は2つの電圧を拒否し、1つを提出しました-結局のところ、Arduinoはコネクタの1つに5Vを与えます。 True-現在の電流はかなり弱いですが、時計とディスプレイは時計が機能するのに十分です。 マイクロボタン（上の写真に表示）を介して、バックライトに電力を供給しました。 これで、画面を簡単に強調表示できます。
別の温度計を購入し、水槽内と部屋内の2つの温度の表示を考慮してプログラムを変更しました。 DS18B20を接続するには、シールド「マイナス」付きのケーブルを使用する方が良いですが、手元にありませんでした-同じ電話4線ケーブルを使用しました。


ライブラリは、 ダラス 温度 、 OneWireからダウンロードできます。
水族館の照明をオン/オフにする必要性は、毎分、温度-30秒ごとにチェックされ、時間は毎秒更新されます。

変換されたデバイスは、苦情なしで1週間機能しました。

繰り返しますが、良い方法で、少し間違ったことをして、一般的にワイヤを取り除くことが必要でした。 しかし、私は少し小さめのディスプレイを購入して（ケースを固定するための穴を塞いだ）ボードを繁殖させるのが面倒でした。 しかし、例えば、接続を分離するために両面ファイバーグラス（コントローラーとディスプレイ自体のコネクターの数を考えると、片側が管理する可能性は低い）を使用する場合、次のようなものを得ることができます：


夏が来て、私たちの国では暑くなる可能性があるので、温度計に基づいて水槽を冷却するためにファン制御を実装する予定です。 私は2つのオプションを検討しています：バックライトと同じ方法でスイッチを入れる12Vファン、または230V ACファン。 この場合、LEDの代わりに、+ 12Vの制御電圧と230Vのスイッチを備えたリレーが回路に含まれています。

同じ方式に従って、リレー回路のヒーターをオンにすることにより、冬の水槽の加熱を制御することができます。

既にあるものから他に何が改善できますか？ たとえば、PWM出力を使用してバックライトを徐々にオンおよびオフにします。 この場合、一定の間隔で、次を実行する必要があります。

analogWrite(pin, value);

ここで、pinはArduinoのポート番号で、オンにすると値が0から255に変化し、水槽のバックライトがオフにすると255から0に変化します。
照明を手動でオンにする必要がある場合もあります。 これには別のランプがありますが、ランプがない場合は、Arduinoを使用して実装できます。 この場合の考え方は次のとおりです。 非ラッチボタンを介して、+ 5V出力からArduino入力の1つに電圧を印加します。 10kΩの抵抗を介して同じ入力にグランドを接続します。 次に、ボタンのクリックを監視します。

 int isLight = 0; buttonState = digitalRead(buttonPin); if (buttonState == HIGH) { if (isLight == 0) { //   isLight == 1; } else { //   isLight == 0; } } 

buttonPinは、ボタンが接続されているポート番号です。 isLight-現在の状態を記憶し、ボタンをクリックすると反転する変数。 このコードでは、コメントの後にLEDの対応する行のオン/オフを含める必要があります。 初めてボタンを押すと、照明が点灯し、もう一度押すと消灯します。
引き続き可能ですが、おそらくArduinoによる給餌を自動化する必要があります。 結局のところ、販売されているフィーダーは高価であるか、必要な機能を備えていないか、またはその両方です。
そしてもちろん、良い点として、Arduinoをフラッシュせずに照明間隔のインストールを実装する必要があります。 たとえば、これに2つまたは1つのボタンを割り当てます。

そして、これがArduinoに実装できるすべてではありません。 Arduino Unoでさえ、水槽を維持する際にデータの管理と受信の両方の可能性があります。 そして、これには多大な現金と時間の費用がかかりません。