Sterownik akwariowy Bella budowa krok po kroku.

Od kiedy tylko ludzie zaczęli interesować się akwarystyką od tego momentu postanowili na każdym kroku ułatwiać sobie pracę. Powstawały coraz to nowsze urządzenia – napowietrzacze, filtry, oświetlenia i tym podobne. Także w tej dziedzinie pojawiły się urządzenia w pełni zautomatyzowane (sterowane za pomocą różnego rodzaju przełączników oraz czujników). Przykładem takiego rozwiązania był chociażby sterownik akwariowy “Skalar”. Jako że powstał on w czasach gdy o diodach mało kto słyszał a sterowanie PWM już chyba nikt postanowiłem stworzyć własny sterownik akwariowy Bella.  Jest to kompletny sterownik oparty na Arduino Nano v3.

Sterownik akwariowy Bella – lista materiałów do budowy

  • Obudowa uniwersalna Z1W
  • Panel przedni MN-Tech
  • Panel tylny MN-Tech
  • Płytka prototypowa Bella Compact 1.1
  • moduł pod driver PWM firmy Meanwell (5 kanał) – opcjonalny
  • arduino nano wraz z programem sterownika akwariowego Bella
  • zegar ds1307
  • wyświetlacz LCD 20×4 znaki na szynie I2C
  • termometr DS18b20 wodoodporny na kablu – 1 szt
  • drivery firmy Meanwell serii LDD (dowolny model) (max 5 szt)
  • przekaźnik 1 kanałowy – 2 szt
  • przekaźnik 4 kanałowy – 1 szt
  • kable połączeniowe FF długości 20cm do podłączenia modułów (30 szt – liczone z zapasem)
  • gniazdo na goldpin 3 pinowe – 8 szt
  • gniazdo na goldpin 4 pinowe – 2 szt (do wyświetlacza)
  • gniazdo na goldpin 5 pinowe – 1 szt (do klawiatury)
  • gniazdo na goldpin 6 pinowe – 2 szt (przekaźnik 4 kanałowy)
  • zworka 2 pinowa (używana w przypadku braku sondy pH)
  • przycisk chwilowy – 4 szt (jako klawiatura)
  • włącznik kołyskowy okrągły – 2 szt
  • gniazdo montażowe płaskie (GS-035) – 6 szt 
  • gniazdo zasilające na kabel ósemka – 1 szt
  • gniazdo + wtyk 3 pinowy mini CB (termometr)
  • gniazdo + wtyk 2 pinowy mini CB do podłączenia zasilania driverów
  • 2x gniazdo + 2x wtyk 4 pinowy CB na listwę led (każde na 2 kanały oświetlenia) lub 1 gniazdo CB 8 pinowe na 4 kanały
  • gniazdo montażowe do zasilania arduino 5,5/2,1
  • gniazdo bezpiecznikowe – 1 szt
  • śruby czarne M3 długość 12mm  – około 30szt
  • nakrętki M3 –  około 60 sztuk

Oświetlenie

Najważniejszym założeniem sterownika akwariowego Bella było oczywiście sterowanie oświetleniem. Sterownik obsługuje 5 kanałów PWM. Na samej płytce jest miejsce na zamontowanie 5 driverów z firmy Meanwell (dowolnych od LDD-300L do LDD-1500H). 4 z nich znajdują się na płytce natomiast piąty można zamontować osobno na dodatkowej płytce. Napięcie zasilania driverów jest w zakresie od 12 do 48V. Na płytce zostały wyciągnięte piny pwm oraz masy do podłączenia dodatkowych driverów. 

Moc każdego kanału można ustawić dowolnie w granicy 0-100% (wartości 0-255 na wyświetlaczu). Wszystkie kanały włączają się jednocześnie i gaszą o tej samej godzinie (wyjątkiem są kanały 1 i 2, które w przypadku ustawienia oświetlenia nocnego gaszą się dopiero o północy.  W przypadku kiedy moc któregoś z kanałów jest zmniejszona jego ściemnianie / rozjaśnianie działa tak samo długo lecz jest proporcjonalnie wolniejsze (skoki są mniejsze). 

Długości i zakresy które można ustawić w tym dziale zostaną opisane w ostatnim akapicie “Zakresy”.

Sposób działania oświetlenia najlepiej wyjaśnia rysunek poniżej.

Sterownik akwariowy Bella MN-Tech.pl

 

 

 

Termostat

Kolejnym punktem jest zastosowanie wodoodpornego termometru DS18b20 i możliwość podłączenia do niego dwóch niezależnych urządzeń (np grzałki oraz chłodnicy czy też wentylatora). Jak w poprzednim punkcie zakresy zostały opisane na końcu. W przypadku awarii / odpięcia termometru temperatura na wyświetlaczu znika (zostaje zastąpiona przez znaki –. Dodatkowo w ramach zabezpieczenia w takim przypadku gniazda zarówno grzania jak i chłodzenia zostają odłączone od zasilania. 

W przypadku tej funkcjonalności mamy dostępne 2 zmienne. Pierwsza to temperatura (oznaczająca temperaturę dolną) poniżej której uruchomiona zostanie grzałka. Druga to histereza. 

Główną wartością jest temperatura – jest to deklarowana wartość dolna poniżej której uruchomiony zostanie przekaźnik odpowiadający za grzałkę. Na wyświetlaczu zmieni się opis z G-OFF na G- ON.  Temperatura będzie rosła do momentu przekroczenia 1x histerezy w górę. W przypadku jeśli temperatura przekroczy wartość zadaną + 2x histerezę uruchomi się chłodzenie i będzie działać do momentu w którym włączyło się grzanie (T+H).

Sterownik akwariowy Bella MN-Tech.pl

Stycznik 1 oraz stycznik 2

Stycznik 1 może zostać ustawiony w 2 trybach – pierwszym z nich jest to tryb pracy do sterowania elektrozaworem do CO2 (sterowanie uruchamia się automatycznie po podłączeniu sondy pH). Drugim trybem jest uruchamianie się 1x dziennie na dowolny okres (od 1 minuty do 23 godzin i 59 minut). W przypadku gdy nie ma podpiętej sondy pH do sterownika należy zrobić mostek pomiędzy pinem A7 a pinem GND – program automatycznie zmienia działanie stycznika na tryb pracy 1x dziennie.  Stycznik 2 działa tylko jako uruchamiany 1x dziennie (jak wyżej).

Stycznik 3 oraz stycznik 4

Działają one automatycznie w zależności od pór dnia. Stycznik numer 3 uruchamia się w momencie rozpoczęcia świtu i wyłącza w momencie gdy kończy się zmrok. Stycznik numer 4 uruchamia się tylko w czasie trwania dnia.

Sterownik akwariowy Bella MN-Tech.pl

Sonda pH

Program obsługuje sondy pH opisane w tym artykule. Podpinana jest ona do pinu A7. Za jej pomocą sterowany jest stycznik numer 1 do którego można podpiąć jak pisałem powyżej elektrozawór dozujący CO2. W momencie w którym nie mamy podpiętej sondy pH należy zewrzeć piny A7 oraz GND. Dzięki temu stycznik nr 1 przełącza się na działanie 1x dziennie. Wartości które możemy zmieniać to dolna granica pH oraz histereza. Po przekroczeniu górnej granicy uruchomiony zostaje stycznik (do którego można podłączyć elektrozawór dozujący CO2) i działa on do momentu obniżenia pH poniżej zadanej wartości.

Sterownik akwariowy Bella MN-Tech.pl

Oświetlenie awaryjne

Pin analogowy A6 został przygotowany jako uruchamianie oświetlenia awaryjnego. W przypadku gdy pin zwarty jest do masy (za pomocą rezystora 10kOhm program działa w normalnym trybie. Gdy włącznik zostanie uruchomiony i zwarty do pinu 5V oświetlenie zacznie świecić na około 50% mocy (na tyle mocno żeby było widać lecz aby nie oślepiać). W tryb pracy awaryjnej zostaną uruchomione kanały 1 oraz 2. Do uruchomienia oświetlenia awaryjnego służy przycisk na boku obudowy (z przodu) po stronie wyświetlacza. 

Wyłącznik oświetlenia

Istnieje także możliwość wyłączenia całkowicie napięcia podawanego na diody. Do tego celu służy przełącznik znajdujący się z boku obudowy (od strony wyświetlacza z tyłu). Dzięki temu możemy w sytuacji w której jest potrzeba odpięcia oświetlenia od sterownika odłączyć całkowicie zasilanie driverów. 

Wyświetlacz LCD

Sterownik akwariowy Bella oferuje dwa tryby działania. Pierwszym z nich jest tryb wyświetlania informacji znajdujących się na sterowniku. Poniżej znajduje się właśnie taki układ.

Sterownik akwariowy Bella MN-Tech.pl

Na żółto zostały oznaczone pola odpowiednio od góry: Grzałka, Wentylator, Stycznik 1 (jeśli używamy sondy pH zmienia się jego nazwa z S na C – można podpiąć do niego elektrozawór CO2) oraz Stycznik S2. Styczniki S3 oraz S4 (ich godziny działania) wyświetlane są w menu rotacyjnym na dole ekranu.

Kolejnym trybem w jakim pracuje ten sterownik akwariowy jest tryb menu. Aby go uruchomić należy jednocześnie przytrzymać przyciski + oraz – (góra i dół). W tym momencie układ wyświetlacza zmieni się całkowicie na prezentowany poniżej:

Funkcje menu (nazwa, dostępne wartości oraz ich skoki)

W trybie ustawień zmieniają się dwa dolne wiersze na wyświetlaczu. Na górnym jest informacja o aktualnie zmienianej funkcji oraz jej wartości. W dolnym rzędzie pokazany jest dostępny zakres w jakim może być on zmieniany. Dokładna struktura menu zakresy oraz skoki są dostępne w tabeli poniżej. Po uzyskaniu maksymalnej wartości  (dla przykładu PWM1 – 255) jeżeli nadal będzie włączony przycisk + wartości będą liczone dalej od najniższej. Podobnie dzieje się w przypadku uzyskania najniższej wartości i trzymania przycisku -. W tym przypadku wartość zmieni się na największą.

FUNKCJA zakres skok
Godzina  0-23 1
Minuty 0-59 1
Świt 6-14 1
Zmrok 16-22 1
Długość zmiany 10-90 1
Kanał PWM 1 0-255 1
Kanał PWM 2 0-255 1
Kanał PWM 3 0-255 1
Kanał PWM 4 0-255 1
Kanał PWM 5 0-255 1
Oświetlenie nocne PWM 1 0-99 1
Oświetlenie nocne PWM 2 0-99 1
Temperatura 20-33 1
Temperatura histereza 1-3 1
Stycznik 1 start 0-23 1
Stycznik 1 czas (g) 0-23 1
Stycznik 1 czas (m) 0-59 1
Stycznik 2 start 0-23 1
Stycznik 2 czas (g) 0-23 1
Stycznik 2 czas (m) 0-59 1
Wartość pH 5.0-7.9 0.1
pH histereza 0.1-1.0 0.1
ph kalibracja -4.0-4.0 0.1
Ustawienia fabryczne    

Schematy prezentujące podłączanie poszczególnych elementów do sterownika

Grzałka oraz chłodzenie

Zdjęcie 1 z 7

Schemat podpięcia przekaźników odpowiadających za grzałkę oraz chłodzenie akwarium

Jako dodatek poniżej znajduje się film pokazujący jak powstawał sterownik akwariowy Bella krok po kroku a także dokładnie objaśniam wszystkie funkcje dostępne na wyświetlaczu. Poniżej dołączona została także galeria zdjęć z wnętrza sterownika, w związku z tym wątpliwości które mogły powstać podczas oglądania filmu zostają wyjaśnione.