Sterownik oświetlenia Bella mini

Opisany w poprzednim artykule sterownik akwariowy Bella jest kompletnym rozwiązaniem dla akwarystyki. Nie zawsze jednak mamy potrzebę stosowania tak dużej ilości różnych opcji. Zdarza się również, że posiadamy wszystkie elementy sterowane za pomocą innych urządzeń i zwyczajnie te funkcje są nam zwyczajnie zbędne. 

Z myślą o tych użytkownikach powstała okrojona (oczywiście jeśli chodzi o funkcje poza oświetleniem) wersja sterownika Bella – sterownik oświetlenia Bella mini. Pozwoliło to na uzyskanie dwóch rzeczy. Po pierwsze zmniejszenie wymiarów. Do sterownika bella używana była obudowa firmy Kradex – Z1W (o wymiarach 197x188x70mm). Było to podyktowane ilością gniazd oraz modułów a także wielkością wyświetlacza 20×4 znaki. W wersji mini nie ma montowanych przekaźników, gniazd 230V, itp. i w związku z tym można było zastosować znacznie mniejszą obudowę. Wybór padł ponownie na firmę Kradex i obudowę Z-4P(lub W) o wymiarach 130x150x50mm. Jak widać jest ona znacznie mniejsza w stosunku do Z1W. Wpływ na to ma także zastosowany mniejszy wyświetlacz (16×2 znaki). Jako że informacji  wyświetlanych jest znacznie mniej jest on zupełnie wystarczający. W dalszej części artykułu znajduje się dokładny opis wszystkich funkcji sterownika oraz zdjęcia z budowy i film pokazujący budowę krok po kroku.

Sterownik ośwetlenia Bella mini – lista materiałów do budowy

  • Obudowa uniwersalna Z4W(lub Z4P)
  • Panel przedni MN-Tech do obudowy Z4
  • Płytka prototypowa Bella Compact 1.1
  • moduł pod driver PWM firmy Meanwell (5 kanał) – opcjonalne
  • arduino nano wraz z programem sterownika akwariowego Bella mini
  • zegar ds1307
  • wyświetlacz LCD 16×2 znaki na szynie I2C
  • termometr DS18b20 (sam termometr do pomiaru temperatury w sterowniku – 1 szt
  • drivery firmy Meanwell serii LDD (dowolny model) (max 5 szt)
  • kable połączeniowe FF długości 20cm do podłączenia modułów (11 szt )
  • gniazdo na goldpin 2 pinowe – 2 szt (do podłączenia dodatkowego drivera na osobnej płytce) – opcjonalne
  • gniazdo na goldpin 4 pinowe – 2 szt (do wyświetlacza)
  • gniazdo na goldpin 5 pinowe – 1 szt (do klawiatury)
  • przycisk chwilowy – 4 szt (jako klawiatura)
  • włącznik kołyskowy okrągły – 2 szt
  • gniazdo + wtyk 2 pinowy mini CB do podłączenia zasilania driverów
  • gniazdo montażowe do zasilania arduino 5,5/2,1
  • śruby czarne M3 długość 12mm  – 8szt
  • nakrętki M3 – 16 sztuk

Jak widać ilość materiałów użytych do sterownika uległa znacznemu zmniejszeniu. Budowa sterownika też jest dużo łatwiejsza.

Oświetlenie

Jedynym zadaniem jakie ma pełnić sterownik oświetlenia Bella mini  jest sterowanie oświetleniem. W stosunku do wersji rozbudowanej zaszło w tym aspekcie sporo zmian. Wersja mini obsługuje 5 kanałów PWM. Na głównej płytce (Bella Compact v 1.1 dostępnej tutaj) można zamontować dowolne 4 drivery firmy Meanwell. Dodatkowy kanał montuje się na pojedynczej płytce mieszczącej driver. Napięcie zasilania driverów wynosi od 12 do nawet 48V. Przy użyciu zasilacza 12V i 5 kanałów (drivery LDD1500L) uzyskujemy moc lampy rzędu 75W. W przypadku zasilacza 48V 5 kanałów i driverów LDD1500H uzyskujemy lampę o mocy 325W. Daje więc to przedział mocy oświetlenia od 1 do 325W. Całkiem sporo sami przyznajcie.

Identycznie jak to było w przypadku sterownika akwariowego Bella moc każdego kanału ustawiany jest od 0 do 255. Każdy z kanałów ma możliwość ustawienia oświetlenia nocnego w zakresie od 0-99 (od 0 do około 38%) w dwóch częściach nocy. Pierwsza część rozpoczyna się w momencie kiedy kończy się zmrok i trwa do północy. Od północy do momentu rozpoczęcia świtu jest kolejny zakres który można niezależnie ustawić.

Jeśli moc wszystkich kanałów oświetlenia nocnego ustawiona jest na 0 oświetlenie podczas zmroku zmniejsza moc stopniowo do 0. Jeśli któryś z kanałów ustawiony jest na wartość powyżej 0 wtedy ten kanał będzie się ściemniać do momentu uzyskania danej wartości i pozostanie w niej do północy. Jest to opcja przydatna zwłaszcza dla akwarystyki morskiej.

W porównaniu do sterownika Bella kolejną nowością jest wysłużenie czasu trwania świtu / zmroku do maksymalnie 90 minut. pozwala to na jeszcze płynniejsze zmiany w oświetleniu. Długość świtu każdego kanału jest taka sama lecz zostały dodatkowo wprowadzone opóźnienia startu dla każdego kanału. Opóźnienie można ustawiać w zakresie od 10 do 60 minut. Jest ono takie samo dla świtu oraz zmroku.

Najlepiej zostanie zobrazowane to na przykładzie:

  • Mamy 2 kanały oświetlenia (PWM1 oraz PWM2).
  • Moc każdego ustawiamy na 255 (100%).
  • Świt ustawiony na 9,
  • zmrok 20
  • długość świtu / zmroku 60 minut
  • opóźnienie 1 kanału 20 minut
  • opóźnienie 2 kanału 40 minut
  • oświetlenie nocne (do północy) dla kanału 1 – 10
  • oświetlenie nocne (do północy) dla kanału 2 – 0

Cykl dobowy oświetlenia wygląda następująco:
Od północy do świtu (godzina 9) oświetlenie nie działa. O godzinie 9:00 ustawiony jest świt lecz w związku z podanym opóźnieniem startu kanał 1 zaczyna się rozjaśniać dopiero o godzinie 9.20. O godzinie 9.40 rozpoczyna się rozjaśnianie 2 kanału. Do tego czasu kanał pierwszy został rozjaśniony do poziomu 30%. Rozjaśnianie trwa dalej do godziny 10:20. W tym momencie kanał 1 osiąga 100% mocy. W tym momencie kanał 2 dochodzi do 66%. Lampa rozjaśnia się w pełni o godzinie 10:40. Zmrok ustawiony jest o godzinie 20:00. O godzinie 20:20 zaczyna się ściemniać pierwszy kanał. O godzinie 20:40 rozpoczyna się ściemniać drugi kanał. O okolicy godziny 20:15 moc kanału 1 zrównuje się z ustawioną mocą oświetlenia nocnego i moc zatrzymuje się na poziomie 10. O godzinie 21:40 wygasza się drugi kanał PWM. w tym momencie świeci tylko i wyłącznie oświetlenie nocne na 1 kanale do północy. O północy cykl rozpoczyna się od początku.

Cykl dobowy imitujący oświetlenie dzienne na przykładzie

Za pomocą dostępnych opcji w bardzo prosty sposób można zrobić delikatny i bardzo łagodny świt z podziałem na poszczególne fazy (np diody ciepłe jako pierwszy i ostatni kanał imitujące wschód i zachód słońca, diody neutralne zimne oraz full spectrum w dalszej części dnia). Mając do dyspozycji 5 niezależnych kanałów można w prosty sposób uzyskać przyjemną dla oka oraz dla roślin symulacje naturalnego oświetlenia w akwarium.

Przykładowy układ kanałów

  • Kanał 1 – diody ciepłe 3200k,
  • kanał 2 – diody 6500k,
  • kanał 3 – diody full spectrum,
  • kanał 4 – diody 6500k,
  • kanał 5 – diody ciepłe 3200k,

Opóźnienia:

  • Kanał 1 – 0 minut
  • kanał 2 – 10 minut
  • kanał 3 – 20 minut
  • kanał 4 – 30 minut
  • kanał 5 – 40 minut

Moc poszczególnych kanałów

  • Kanał 1-5 – 255

Oświetlenie nocne do północy

  • Kanał 1-5 – 0

Opis cyklu:

W pierwszej kolejności zapalają się diody białe ciepłe – symulują wschód słońca. Po 10 minutach kiedy kanał 1 jest już dość znacznie rozświetlony uruchomione zostają diody 6500k. Powoduje to wychłodzenie barwy światła. W kolejnym cyklu dochodzą do tego diody full spectrum aby stopniowo wprowadzić widmo światła dla roślin. Następnie ponownie diody 6500k aby jeszcze bardziej wychłodzić barwę światła i zniwelować diody full spectrum. Kolejna sekcja diod 3200k ustala finalną barwę oświetlenia.  Dzięki takiemu ustawieniu kanałów cykl świtu oraz zmroku przebiega symetrycznie (od barwy ciepłej rano do neutralnej w południe po ponownie ciepłą wieczorem) odwzorowując naturalne widmo światła o poranku w ciągu dnia oraz wieczorem. Istnieje możliwość włączenia oświetlenia nocnego od północy do świtu więc jeśli jest taka potrzeba oświetlenie może świecić się 24 godziny na dobę.

Termometr

Jedynym dodatkiem z poprzedniej rozbudowanej wersji jaką posiada sterownik oświetlenia Bella mini jest termometr. W najprostszej wersji służy on do monitorowania temperatury wewnątrz sterownika. Można oczywiście zamontować w tym miejscu termometr w obudowie wodoodpornej i monitorować za jego pomocą temperaturę w akwarium lecz bez możliwości sterowania grzałką. informacja o temperaturze wyświetlana jest na wyświetlaczu. W przypadku odpięcia termometru informacje zostają zastąpione pustym miejscem na wyświetlaczu.

Układ na wyświetlaczu

Sterownik oświetlenia Bella mini posiada wyświetlacz 16×2 znaki. W związku z tym ilość informacji które są pokazywane na wyświetlaczu są mocno zredukowane. W trybie pracy w górnym szeregu pokazywany jest zegar oraz to który przekaźnik w danym momencie jest uruchomiony.  W drugim szeregu podobnie jak to było w przypadku sterownika akwariowego Bella pojawiają się rotacyjnie informacje o mocy poszczególnych kanałów oraz temperatura. W przypadku kiedy moc kanału (od ostatniego licząc) jest ustawiana na 0 informacje o nim na wyświetlaczu przestają się pojawiać a sam układ dolnej linijki na wyświetlaczu zmienia się.

Poniżej znajdują się obydwa układy oświetlenia – górny z podłączonym termometrem natomiast dolny z odłączonym.

Sterownib Bella mini - widok na wyświetlaczu LCD 16x2 znaki

Funkcje menu (nazwa, dostępne wartości oraz ich skoki)

Jak pisałem powyżej sekcja oświetlenia w sterowniku oświetlenia Bella mini została bardzo rozwinięta. Ilość funkcji, które można zmieniać w programie uległa także znacznemu zwiększeniu i zajmuje całe menu.

Tryb menu jak to było w poprzednim przypadku uruchamiany jest poprzez jednoczesne naciśnięcie przycisków „+” oraz „-” (góra i dół). Podświetlenie ekranu zostanie włączone i ekran pozostanie w takim trybie do momentu wyłączenia trybu konfiguracyjnego (poprzez naciśniecie przycisków lewo i prawo).

Poniżej znajduje się pełny opis funkcji sterownika wraz z zakresami

FUNKCJA zakres skok
Godzina  0-23 1
Minuty 0-59 1
Świt 6 13 1
Zmrok 16-21 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 1r 0-99 1
Oświetlenie nocne 1w 0-99 1
Oświetlenie nocne 2r 0-99 1
Oświetlenie nocne 2w 0-99 1
Oświetlenie nocne 3r 0-99 1
Oświetlenie nocne 3w 0-99 1
Oświetlenie nocne 4r 0-99 1
Oświetlenie nocne 4w 0-99 1
Oświetlenie nocne 5r 0-99 1
Oświetlenie nocne 5w 0-99 1
delay PWM 1 0-60 1
delay PWM 2 0-60 1
delay PWM 3 0-60 1
delay PWM 4 0-60 1
delay PWM 5 0-60 1
Ustawienia fabryczne

Poniżej znajduje się krótki film z początków pomysłu. Funkcje dostępne w programie uległy niewielkim zmianom lecz ogólny zamysł został niezmieniony.

Galeria pokazująca wnętrze sterownika.