Saludos a todos los amantes del microcontrolador. hecho en casa. Si eres un feliz propietario de un acuario casero, entonces quizás este artículo sea de tu interés. En él, describiré en detalle todo el proceso de creación de un controlador de agua casero, simple pero muy útil, diseñado para facilitar la vida del propietario de un pequeño mundo submarino.
Como saben, cualquier proyecto exitoso comienza con la preparación de especificaciones técnicas. Los siguientes son los requisitos básicos y las funciones que quería obtener del aquacontroller:
- bajo costo y disponibilidad de componentes;
- tiempo personalizable para encender y apagar la luz en el acuario;
- modo de alimentación (el filtro se apaga y se inicia automáticamente después de 15 minutos);
- la inclusión de un horario de alimentación;
- medición de temperatura y humedad del aire ambiente (como una adición);
- visualización de la fecha, hora y otros parámetros actuales en la pantalla LCD;
- configuración de gestión y parámetros a través del menú utilizando 4 botones (Arriba, Abajo, Ok, Cancelar);
- tiempo personalizable para encender y apagar la luz en el acuario;
- modo de alimentación (el filtro se apaga y se inicia automáticamente después de 15 minutos);
- la inclusión de un horario de alimentación;
- medición de temperatura y humedad del aire ambiente (como una adición);
- visualización de la fecha, hora y otros parámetros actuales en la pantalla LCD;
- configuración de gestión y parámetros a través del menú utilizando 4 botones (Arriba, Abajo, Ok, Cancelar);
Basado en lo anterior, nació el circuito que se muestra en la Figura 1.
Figura 1 - Diagrama eléctrico del aquacontroller
El elemento principal es el tablero. Arduino Prominiadquirido en China. Como resultó más tarde, se instaló un controlador en él ATMega168 en lugar de ATMega328. Esto me hizo pensar en la optimización del programa, ya que resultó ser demasiado pesado para este controlador debido a la mitad del tamaño de la memoria flash.
Se eligió una conocida pantalla LCD de 2 líneas y 16 caracteres para mostrar información. En el proyecto, está conectado a Arduino en un bus de datos de 4 hilos.
Un sensor digital es responsable de medir la temperatura y la humedad. Dth11. Para las necesidades domésticas es suficiente. De hecho, no tiene un propósito específico y se agrega simplemente como una adición a la imagen general.
Para controlar la lámpara fluorescente y el filtro, utilicé dos canales de simistor hechos en un montón de opto-simistor MOC3063 y simistor de potencia BT137-600E. Esto nos permitió liberar el circuito de relés mecánicos, por lo que por alguna razón no siento simpatía.
Botones de gestión - reloj habitual, sin fijación.
Bueno, dado que todas las configuraciones están vinculadas a un período de tiempo específico, el dispositivo necesariamente debe contener un reloj en tiempo real.En este caso, usé el módulo Tinyrtc basado en microcircuito DS1703. El módulo está controlado por protocolo i2c y contiene un conector para instalar una batería, que le permite guardar la fecha y la hora cuando se apaga la alimentación. La alimentación del módulo externo se muestra en la foto No. 2
Foto No. 2 - módulo de reloj en tiempo real
Entonces, los requisitos están definidos, el esquema está elaborado: puede pasar a la etapa de diseño de la placa de circuito impreso. El servicio en línea EasyEda me ayudó con éxito a hacer frente a esta tarea. Para no molestarme con los agujeros de perforación, decidí colocar todas las pistas y componentes que transportan corriente en la capa superior. Después de torcer un poco los detalles en el editor, obtuve un diseño de PCB con solo tres puentes. La apariencia del tablero se puede ver en la figura 3.
Figura 3 - La apariencia de la placa de circuito aquacontrol
Aquellos que quieran repetir el proyecto pueden descargar el archivo PCB desde este enlace:
Ver archivo en línea:
Ver archivo en línea:
Entonces, a qué puntos debes prestar atención. Resistencia R4 y R8 - gemelas, todo lo demás está hecho en SMD vivienda 1206. Los botones del reloj tienen tamaño 12x12. La placa también tiene un convertidor de voltaje chino. 220V / 5V, cuya apariencia se muestra en la foto No. 4.
Foto No. 4 - convertidor de voltaje 220V / 5V.
La pantalla LCD y el módulo de reloj en tiempo real están planeados para montarse en bastidores integrados, cuya función he realizado con éxito cortando tacos de plástico.
En esto, todas las características de instalación están definidas y todo lo que queda es transferir la placa desde la pantalla del monitor a nuestro mundo físico. Se eligió un método bien conocido para esto. LUT, lo que implica la presencia de una impresora láser y una plancha. Para aquellos que no están familiarizados con esta tecnología del futuro, el proceso de creación de una placa de circuito en mi baño se describirá a continuación.
Entonces, para empezar, busque cualquier revista con páginas brillantes o una hoja de papel fotográfico. Imprimimos el patrón de la placa en la impresora láser, sin olvidar voltearlo. Preparamos un trozo de vidrio-texalita recubierto con papel de aluminio de acuerdo con el tamaño de la pieza en bruto y pulimos la superficie de cobre con papel de lija de grano fino para que brille. Debería ser algo como esto (foto número 5).
Foto No. 5 - el tablero está preparado para la traducción del dibujo.
Luego, volcamos la impresión a la lámina y la aplicamos a la PCB. Después de eso, manejamos el papel con una plancha caliente durante unos 3 minutos. El tiempo de calentamiento aquí puede variar según la temperatura del hierro y la experiencia del artista intérprete o ejecutante de este ritual secreto. Esto se ve visualmente como esto (foto No. 6):
Foto n. ° 6: transferencia de la imagen a la superficie de la lámina
Después de que el papel esté firmemente adherido a la PCB, apague la plancha y permita que la placa de circuito se enfríe. Ahora debe quitar cuidadosamente la capa de papel y, al mismo tiempo, no dañar el tóner adhesivo. Para que el caso tenga éxito, el papel debe humedecerse y retirarse rodando con la punta de los dedos. Este proceso se muestra más claramente en la foto No. 7.
Foto n. ° 7: retirar el papel de la placa de circuito
A veces sucede que en algunos lugares el tóner simplemente no se pega. En este caso, estas áreas se pueden completar con un marcador permanente. La foto No. 8 muestra el tablero después de retirar el papel. Tenga en cuenta que en la parte superior izquierda no hay parte de la figura, que posteriormente se restaurará mediante el método anterior.
Foto No. 8 - tablero después de quitar el papel
Cuando se eliminan todos los momentos desagradables, puede comenzar a grabar. Para esto, utilicé una solución de cloruro férrico, como una de las opciones más asequibles y seguras. Después de grabar la placa, enjuáguela a fondo con un solvente para eliminar el tóner de las pistas. Luego, nuevamente limpiamos con un papel de lija fino, desengrasamos y estaño. El resultado se muestra en la foto No. 9.
Foto No. 9: la placa está lista para instalar componentes de radio
Se completa una de las etapas principales. La siguiente etapa es la instalación y soldadura de componentes de radio. Este es un proceso creativo y puramente individual. Si tiene alguna pregunta, estoy listo para responderla en los comentarios, pero ahora le mostraré lo que obtuve (foto 10):
Foto No. 10 - una placa con componentes sellados
Como escribí anteriormente, la pantalla y el módulo del reloj se elevan sobre la placa con bastidores de plástico hechos de clavijas para una instalación rápida, y sus contactos se sueldan a la placa con cables delgados.El sensor de temperatura y humedad se muestra por separado en la parte superior del dispositivo. En mi opinión, con este arreglo, las lecturas serán más precisas. Para los canales de iluminación y el filtro, se muestran dos salidas externas en la parte inferior del tablero. Además, la altura de los botones era insuficiente, así que planeo aumentarlos con casquillos de plástico. Después de algunas manipulaciones, el dispositivo adquiere una apariencia casi terminada, que se muestra en la foto No. 11.
Foto No. 11 - aquacontroller sin carcasa
Antes de sellar la parte superior de la caja, debe escribir el firmware en Arduino ProMini. Para hacer esto, puse pines en el tablero conectado a los contactos Vcc, GND, Rx y TX. Para programar Arduino ProMini más fácil de usar Programador USB, pero esto no estaba disponible. Su papel fue desempeñado con éxito por otra junta Arduino uno con el controlador quitado. No entraré en detalles sobre este proceso, ya que hay muchos artículos sobre este tema en Internet. Solo daré la foto No. 12 para mayor claridad.
Foto No. 12 - preparación para el firmware
Ahora hablemos del programa en sí. Cuando enciende la alimentación, se muestra la pantalla principal. Muestra información sobre la fecha, hora, temperatura y humedad actuales. Además, se muestran varios caracteres especiales según el estado actual del sistema, a saber: la luz está encendida: el icono del sol; luz apagada - icono de luna; filtro activado: icono de filtro; la alimentación está en progreso - icono de peces. Cuando hace clic en Aceptar, el usuario ingresa a un menú donde es posible configurar parámetros tales como:
- modo de control de iluminación. En esta sección, puede encender y apagar la luz manualmente seleccionando el elemento del menú correspondiente y también establecer la hora de encendido y apagado de acuerdo con la programación.
- modo de control de filtro. Le permite activar y desactivar el filtro manualmente, seleccione la función "alimentación" (fedding) y establezca el horario de alimentación. En el modo de alimentación, el filtro se detiene y se restaura automáticamente después de 15 minutos.
- Configuración de la fecha actual.
- ajuste de la hora actual. Los datos de fecha y hora se registran en el módulo del reloj y, cuando se apaga, no se restablecen si se instala una batería.
Para una mejor comprensión, la figura 13 muestra la estructura del menú.
- modo de control de iluminación. En esta sección, puede encender y apagar la luz manualmente seleccionando el elemento del menú correspondiente y también establecer la hora de encendido y apagado de acuerdo con la programación.
- modo de control de filtro. Le permite activar y desactivar el filtro manualmente, seleccione la función "alimentación" (fedding) y establezca el horario de alimentación. En el modo de alimentación, el filtro se detiene y se restaura automáticamente después de 15 minutos.
- Configuración de la fecha actual.
- ajuste de la hora actual. Los datos de fecha y hora se registran en el módulo del reloj y, cuando se apaga, no se restablecen si se instala una batería.
Para una mejor comprensión, la figura 13 muestra la estructura del menú.
Figura №15 - estructura del menú del aquacontroller.
Descargar firmware para Arduino Pro Mini y todas las bibliotecas necesarias pueden ser este enlace
Después de escribir el programa en el microcontrolador, puede cerrar el caso y proceder a las pruebas en condiciones reales. Aproximadamente una semana de operación pasó antes de escribir este artículo. El aquacontroller funcionó perfectamente sin ningún mal funcionamiento, evitando que tirara constantemente de los tenedores si fuera necesario para alimentar a los peces o apagar la luz. El resultado de mis esfuerzos se muestra en la foto No. 16.
Foto No. 16 - Aquacontroller en operación