Máy cho cá tự động tự động tối ưu: Bậc 2: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Bộ cấp liệu Cấp 2 là một bước tiến lớn so với Cấp 1. Phiên bản này sử dụng mô-đun wifi ESP8266 để đồng bộ hóa đồng hồ của arduino nhằm kiểm soát lịch cho ăn và ánh sáng của bể.

Bước 1: Những gì bạn sẽ cần:

Mọi thứ trong Bậc 1 ngoại trừ bộ hẹn giờ ánh sáng

• ESP8266-01
• Lập trình viên FTDI (để lập trình ESP8266)
• Hàn sắt
• Dải đèn LED 5V RGBW (SK6812 IP 65, ánh sáng trắng ban ngày, tôi đã sử dụng dải này)
• Dải đèn cần không thấm nước, vì nước sẽ bốc hơi khỏi bể và ngưng tụ trên nắp bể và tự phát sáng.
• Nguồn điện 5V (Tôi đã sử dụng cái này, arduino KHÔNG THỂ tự cấp nguồn cho tất cả các đèn.).
• Hãy thoải mái sử dụng bất kỳ nguồn điện 5V nào bạn muốn, chỉ cần đảm bảo rằng nó cung cấp đủ điện để cung cấp cho tất cả các đèn.
• Bộ điều chỉnh điện áp 3.3V
• ESP8266 chạy ở 3.3V, đây là lý do tại sao mọi thứ khác là 5V, dễ dàng hơn khi bước 5 xuống 3,3 so với bước xuống 12 xuống 3,3
• Điện trở (1kOhm x2, 2kOhm x2 (hoặc 1kOhm x4), 10kOhm x1)
• keo siêu dính
• Keo nóng
• Các bộ phận được in 3D x8 (cung cấp tệp STL)
• Dụng cụ tuốt dây (Tôi khuyên bạn nên dùng những thứ hữu ích này)
• Breadboard (dành cho những thứ protoyping)
• Protoboard / Bảng dự án (để lắp ráp cuối cùng)
• Cáp nguồn máy tính 3 đầu tiêu chuẩn.
• (tùy chọn) Động cơ rung của điện thoại di động (để khuấy động phễu) (Tôi đã sử dụng một trong những cái này)
• Cài đặt các thư viện arduino này:
• ESP8266WiFi.h
• WiFiUdp.h
• TimeLib.h
• Dusk2Dawn.h
• Adafruit_NeoPixel.h
• Kiên nhẫn.

Bước 2: Cách thức hoạt động

ESP8266 lấy thời gian Unix từ máy chủ NIST và chuyển nó đến arduino. Sau đó, arduino sử dụng thời gian đó để xác định mặt trời mọc và lặn tại địa phương và đồng bộ hóa đồng hồ bên trong của nó để xác định bao nhiêu phút đã trôi qua kể từ nửa đêm. Sử dụng khoảng thời gian đã trôi qua này kể từ nửa đêm, arduino đặt màu sắc của đèn và biết khi nào kích hoạt bộ nạp, đây là cơ chế tương tự như bộ giải phóng Cấp 1. Cài đặt mặc định trong mã arduino mà tôi đã viết có đèn được đặt thành chu kỳ ngày / đêm có thể được điều khiển xuống giây để có độ mờ dần và được đồng bộ hóa với mặt trời mọc và lặn ở vị trí của bạn. Arduino cũng tự đặt lại mỗi ngày một lần để tự đồng bộ hóa lại với máy chủ NIST và đảm bảo không có bất kỳ sự cố tràn bộ đếm thời gian nào

Bước 3: Lập trình ESP8266

Được rồi, vì vậy ESP8266 là một tên khốn để lập trình.

Nó không thân thiện với breadboard và nếu bạn có dây jumper nữ, tôi khuyên bạn nên sử dụng chúng. Nếu ESP8266 của bạn đến mà không có bất kỳ phần sụn nào được cài đặt như của tôi, bạn sẽ phải flash phần sụn. Sử dụng bộ lập trình FTDI để làm điều này, có rất nhiều hướng dẫn về cách thực hiện việc này ở những nơi khác, nhưng tôi đã cung cấp sơ đồ đấu dây để thuận tiện. ĐẢM BẢO rằng lập trình viên FTDI đang cung cấp 3.3V! 5V sẽ chiên ESP8266 của bạn. Trong sơ đồ của tôi, màu cam kết nối giữa GPI01 và GND chỉ nên được tạo khi nhấp nháy phần sụn của ESP8266. GPI01 sẽ không được kết nối khi tải mã arduino thực tế lên mô-đun.

Tiếp theo, bạn sẽ phải tải lên mã thực của ESP8266. Sử dụng bộ lập trình FTDI lần này cùng với arduino IDE. Bạn cũng sẽ cần tải xuống và cài đặt tất cả các thư viện được sử dụng. Các cài đặt được sử dụng để tải lên mã với arduino 1.8 nằm trong phần bình luận ban đầu. CHẮC CHẮN cập nhật mã với mạng wifi và mật khẩu của bạn.

Bước 4: Kết nối ESP8266 với Arduino

Sau khi mã được tải lên, bạn có thể ngắt kết nối bộ lập trình FTDI và kết nối ESP8266 như thể hiện trong sơ đồ. Các điện trở được sử dụng như bộ chia điện áp để đảm bảo arduino không bơm 5V vào các chân giao tiếp và thiết lập lại của ESP8266. Thực hiện bước này trên bảng bread board để gỡ lỗi, chúng ta sẽ đưa nó lên bảng proto sau.

Khi ESP8266 đã được cắm hết, bạn sẽ thấy đèn màu xanh lam nhấp nháy khi nó được kết nối với nguồn điện, sau một vài giây sau đó, nó sẽ lấy thời gian Unix từ internet và gửi nó đến arduino, sau đó nó có một vòng lặp trống rỗng () mà nó nằm trong đó cho đến khi nó được đặt lại, giống như bộ nạp Cấp 1.

Để đảm bảo ESP8266 đang hoạt động, bạn sẽ cần tải mã từ bước tiếp theo lên arduino và mở màn hình nối tiếp.

Bước 5: Tải lên mã Arduino và khắc phục sự cố

Bây giờ tải mã lên arduino nano, mở màn hình nối tiếp, bạn sẽ thấy một cái gì đó giống như ví dụ trên. Arduino đặt lại khi bạn mở màn hình nối tiếp, vì vậy ESP8266 sẽ được đặt lại cùng một lúc. màn hình nối tiếp sẽ bắt đầu đếm giây từ nửa đêm ngày 1 tháng 1 năm 1970, cho đến khi ESP8266 gửi cho nó thời gian Unix hiện tại. Khi điều đó xảy ra, bạn sẽ thấy điều này:

Có thể mất 3-15 giây để điều này hoạt động, vì vậy hãy kiên nhẫn. Tôi hiếm khi thấy nó mất nhiều hơn 10 giây nhưng hãy cho nó 15 trước khi bạn bắt đầu khắc phục sự cố.

Nếu ESP8266 của bạn không gửi thời gian đến arduino, hãy thử các bước sau:

· Đảm bảo rằng mọi thứ đều có dây CHÍNH XÁC như nó phải

· Kiểm tra kỹ xem bạn có đặt đúng SSID và mật khẩu của wifi vào ESP8266 hay không, nếu không, bạn sẽ phải kết nối nó với lập trình viên FTDI để tải lên thông tin chính xác, sau đó chuyển nó vào arduino. (SSID hoặc mật khẩu siêu dài có thể gây ra một số vấn đề, nhưng mạng wifi của tôi có hơn 20 ký tự trong cả hai trường nên hầu hết các mạng gia đình đều ổn)

· Kiểm tra trang quản trị của bộ định tuyến của bạn (nếu bạn có thể) để tìm thiết bị được kết nối chỉ xuất hiện khi ESP8266 được bật. Để đảm bảo rằng nó vẫn bật trong khi bạn kiểm tra điều này (arduino vô hiệu hóa nó), hãy kết nối lại dây dẫn đến chân đặt lại của ESP8266 trực tiếp thành 3.3V, giữ nó ở mức CAO sẽ giữ cho ESP8266 luôn bật. Hãy chắc chắn hoàn tác điều này sau khi bạn kiểm tra.

Bước 6: Tùy chỉnh mã Arduino

Khi ESP8266 của bạn được kết nối và gửi thời gian đến arduino, arduino được lập trình sẽ chỉ đơn giản là đếm thời gian và hiển thị một vài bit thông tin gỡ lỗi khác, như mặt trời mọc và lặn. Chúng tôi có thể tùy chỉnh một số giá trị này trong mã của arduino, phần còn lại chỉ đơn giản là ở đó để tôi có thể gỡ lỗi toàn bộ hệ thống.

Để hiểu rõ hơn cách arduino tính toán mặt trời mọc và lặn, hãy đọc tài liệu trên Thư viện Dusk2Dawn. Bạn sẽ cần nhập vĩ độ và kinh độ của mình (nếu bạn thay đổi tên vị trí của mình, hãy đảm bảo rằng nó được thay đổi ở mọi nơi trong mã!) Dusk2Dawn sử dụng tọa độ gps của bạn (bạn có thể tìm thấy trên bản đồ google) và giờ địa phương, để xác định thời điểm mặt trời mọc và lặn trong vài phút kể từ nửa đêm. Biến minfromMid là phút hiện tại kể từ nửa đêm và được so sánh với mặt trời mọc, mặt trời lặn, thời gian cho ăn và chạng vạng để cho arduino biết khi nào cần làm gì. Hãy nhớ cập nhật múi giờ của bạn, mặc định là EST.

Khi vị trí của bạn đã được thiết lập, hãy đặt thời gian chạng vạng để cho arduino biết bạn muốn chạng vạng trong bao lâu. Điều này kiểm soát khoảng thời gian giữa ban ngày và ban đêm kéo dài bao lâu và được tính bằng phút. Mặc định là 90 phút, vì vậy đèn RGBW sẽ mờ dần từ ban ngày sang ban đêm hoặc ngược lại trong khoảng thời gian đó.

Tiếp theo, đặt thời gian cho ăn mà bạn muốn. Thời gian cho ăn thực tế được đặt trong phương thức getTime () để giữ cho các lần cho ăn được đồng bộ với ngày / đêm. Thay vào đó, nếu bạn muốn cá của mình được cho ăn vào cùng một thời điểm mỗi ngày, hãy nhận xét các cài đặt tương đối và sử dụng cài đặt ban đầu trong phần đầu của mã. Hãy nhớ rằng những thời gian này tính bằng phút kể từ nửa đêm. Sử dụng thời gian cho ăn ban đầu, được mã hóa cứng có thể ảnh hưởng đến ánh sáng nếu thời gian cho ăn rơi vào khoảng thời gian mờ dần giữa chạng vạng và ánh sáng ban ngày (lúc bình minh và hoàng hôn). Giá trị mặc định cho mã là 15 phút trước và sau khi mặt trời lặn và mặt trời mọc. Có thể thêm thời gian cho ăn nếu bạn muốn.

Tiếp theo, đặt thời gian bạn muốn arduino đặt lại. Điều này đảm bảo rằng không có thời gian nào bị tràn và đồng bộ lại đồng hồ. Tôi khuyên bạn nên thực hiện điều này vào giữa ngày, khi bạn đi vắng, vì quá trình đặt lại khiến đèn ở độ sáng tối đa. Vào ban ngày, điều này sẽ không thành vấn đề đối với cá, nhưng vào ban đêm hoặc buổi sáng / buổi tối, ánh đèn flash có thể làm phiền cá của bạn hoặc làm hỏng vẻ ngoài của bể trong vài giây khi bạn đang thưởng thức nó.

Cuối cùng, hãy kiểm tra số lượng đèn LED trong dải mà bạn có, Dải của tôi có 60, nhưng bạn nên cập nhật giá trị này trong mã thiết lập cho tuy nhiên bạn đang sử dụng nhiều đèn LED.

Bước 7: Ánh sáng

Kết nối dải đèn LED của bạn nếu bạn chưa có.

Nguồn (đỏ) thành 5V, nối đất (trắng) xuống đất, tín hiệu (xanh lá cây) vào chân 6 (hoặc bất cứ thứ gì bạn đặt thành). Khi arduino được đặt lại, đèn sẽ ở độ sáng tối đa cho đến khi ESP8266 gửi thời gian đến arduino và nó xác định vị trí của nó trong chu kỳ chiếu sáng. Tốt nhất nên thiết lập điều này vào buổi tối hoặc ban đêm, vì sự thay đổi ánh sáng sẽ mạnh mẽ hơn. Nếu đèn không thay đổi trong vòng 30 giây, hãy đặt lại arduino. Mã đặt lại của tôi chắc đã hoạt động, nhưng tôi không phải là lập trình viên theo thương mại nên có thể vẫn còn một vài lỗi ở đây hoặc ở đó. Bạn có thể kiểm tra quá trình đặt lại đang hoạt động bằng cách đặt thời gian đặt lại thành một phút sau khi bạn tải lại mã lên và đợi (giây đặt lại là ngẫu nhiên, vì vậy có thể mất 1-2 phút để thực sự đặt lại) Bạn có thể thực hiện thủ thuật tương tự sau để đảm bảo rằng servo đang hoạt động bằng cách thay đổi thời gian cấp liệu. Chỉ cần đảm bảo thay đổi các thời gian này trở lại trước khi bạn để nó chạy.

Lịch chiếu sáng mặc định khá đơn giản:

Vào ban đêm, tất cả các đèn đều tắt ngoại trừ màu xanh lam, đây là mức cài đặt thấp nhất (2/255). Khi thời gian gần mặt trời mọc, màu xanh lam tăng lên đến cường độ tối đa (255), mà nó đạt được khi bắt đầu chạng vạng. Trong thời gian chạng vạng, màu đỏ và xanh lục tăng dần từ tắt lên đến 255. Lúc mặt trời mọc, màu đỏ, xanh lam và xanh lục đều ở mức 255, nhưng ánh sáng ban ngày là màu trắng, vì vậy trong 2 phút tiếp theo, màu đỏ, xanh lam và xanh lục mờ dần và màu trắng mờ dần Trong suốt phần còn lại của ngày, màu trắng ở cường độ tối đa, cho đến 2 phút trước khi mặt trời lặn, khi nó tắt dần và được thay thế bằng màu đỏ, xanh lam và xanh lục một lần nữa. Vào lúc hoàng hôn, ánh sáng lại bắt đầu chạng vạng, ngoại trừ lúc này màu đỏ và xanh lục bắt đầu ở cường độ tối đa và tắt dần, để lại màu xanh lam ở cường độ tối đa khi ban đêm đến. Từ đây, màu xanh lam từ từ mờ dần trở lại giá trị thấp nhất mà nó đạt được vào lúc nửa đêm.

Các mã khác tồn tại ở cuối bản phác thảo arduino cho các chế độ chiếu sáng khác, vì vậy hãy thoải mái thử với phép toán để làm cho ánh sáng mờ dần khác nhau hoặc thay đổi màu sắc trong các khoảng thời gian khác nhau trong ngày. Hãy nhớ rằng phép toán được thực hiện ở định dạng float, nhưng các giá trị màu phải là số nguyên, vì vậy cần phải chuyển đổi giữa hai phép toán này với bất kỳ phép toán chiếu sáng mới nào mà bạn thực hiện.

Bước 8: In các bộ phận

Nếu bạn chưa in các bộ phận cho Bậc này, hãy làm như vậy. Vỏ có kích thước tương đương với một bộ lọc cỡ trung bình, và tôi đã mất cả đêm để in. Dọn dẹp các bộ phận, lắp tấm ngăn vách ngăn, rãnh hướng lên trên và cạnh tròn hướng ra ngoài. Servo được lắp đặt theo cách tương tự như trong Cấp 1 và nếu bạn đang thay thế hệ thống Cấp 1 thì phễu, nắp và bánh xe tiếp liệu giống hệt nhau, vì vậy bạn sẽ không phải in lại chúng nếu chúng đang hoạt động.

Thư mục.zip chứa hai bộ tệp STL, một bộ dành cho động cơ servo SM22 ban đầu mà tôi đã sử dụng và một bộ khác dành cho servo SG90 phổ biến hơn nhiều. Cả hai đều chứa các tệp Fusion 360 nếu bạn muốn / cần sửa đổi bất kỳ phần nào. SM22 STL chắc chắn phù hợp với nhau, vì chúng là những cái tôi đã sử dụng. Tôi chưa in hoặc kiểm tra các bộ phận của SG90.

Về chất liệu, tôi khuyên bạn nên sử dụng loại nhựa an toàn cho thực phẩm. Tôi đã sử dụng Raptor PLA từ nhà sản xuất, có rất nhiều màu và siêu bền sau khi bạn ủ nó trong 10 phút. Điều đó có thể được thực hiện bằng cách đun sôi các bộ phận, mà tôi khuyên bạn chỉ nên làm cho bánh xe nếu nó không hoàn toàn vừa vặn vì quá trình ủ sẽ làm co các bộ phận lại khoảng 0,3%.

Tôi đã in vỏ ở mặt bên của nó (với mặt trên hướng sang một bên và mặt mở hướng lên trên) Điều này sử dụng ít vật liệu hỗ trợ hơn nhiều so với các hướng khác. Phễu có thể được in ngược để tránh tất cả các vật liệu hỗ trợ trên đó. Nắp của phễu cũng nên được in ngược, tuy nhiên nắp lớn nên được in từ bên phải lên.

Ngoài ra còn có một phần 'endstop' để cung cấp hỗ trợ cho phần dưới cùng của nhà ở. Sau khi rời khay nạp trong một vài tuần, tôi nhận thấy rằng nó đã bắt đầu chùng xuống và uốn cong so với trọng lượng của nguồn điện, và điều đó ảnh hưởng đến khả năng nạp thức ăn vào bánh xe của phễu. Chỉ cần dán keo nóng 1-2 điểm cuối vào đáy của hộp để giữ cho mọi thứ bằng phẳng.

Bước 9: Lắp ráp

Sử dụng protoboard để kết nối mọi thứ. Tôi đã sử dụng dây nhảy nên tôi không phải hàn nhiều, nhưng đây là nơi bạn sẽ hàn nhiều nhất. Miễn là tất cả các kết nối đều giống nhau, hệ thống sẽ hoạt động như trên breadboard. Tôi đã hàn các chân tiêu đề với nhau để tạo "đường ray" nguồn cho mặt đất, 5V, 3.3V, cũng như các cổng tín hiệu của tín hiệu servo và tín hiệu 3.3V không cấp nguồn tới ESP8266 (RX, CH_PD và RST). Tôi hướng tất cả các chân về phía dưới cùng của bảng mạch, với các thành phần ở trên cùng.

Khi bạn đã hoàn thành bảng protoboard, hãy lắp nó vào khoang trên của vỏ và kết nối động cơ servo. Cáp chiếu sáng đi ra khỏi rãnh trên nắp của vỏ bọc và nguồn điện nằm gọn trong khoang dưới cùng. Khoang dưới cùng được làm tròn và có độ dốc nhẹ để thoát nước bằng cách nào đó xâm nhập vào vỏ máy cách xa các thiết bị điện tử. Kết nối các cực âm và dương của nguồn điện vào hệ thống và thêm nắp bên.

Nếu bạn chưa làm điều này cho bộ nguồn của mình, hãy cắt phần cuối của cáp nguồn không cắm vào tường và dải dây đủ để bạn có thể đặt chúng vào đúng các cực của bộ nguồn. Nếu bạn có các đầu uốn cong mà bạn có thể đặt ở các đầu cuối, tôi khuyên bạn nên sử dụng chúng, nếu không phải là đồng trần cũng được, chỉ cần đảm bảo rằng không có gì bị chập! HÃY NHỚ rằng thiết bị này sẽ được cắm vào nguồn điện trên tường của nhà bạn, AN TOÀN VÀ KHÔNG BAO GIỜ LÀM VIỆC VỚI HỆ THỐNG ĐƯỢC CẮM VÀO.

Tiếp theo, dải đèn cần được thêm vào bể. Tháo nắp bể của bạn và lau khô hoàn toàn. Đảm bảo bề mặt nắp sạch và khô trước khi thêm đèn. Dải mà tôi nhận được có một lớp keo dính, điều này sẽ không có tác dụng giữ chặt dải sáng nhưng nó sẽ có tác dụng đặt chúng dọc theo viền của nắp (hoặc bất cứ nơi nào bạn đặt chúng) Nắp thùng của tôi có kích thước phù hợp với dải của tôi, vì vậy tôi không phải kéo dài bất kỳ dây nào. Chỉ cần đảm bảo rằng tất cả các dây điện lộ ra đều được bọc bằng vật liệu không thấm nước trước khi bạn đậy nắp lại bể. Tôi đã sử dụng keo nóng để phủ các đầu, nhưng điều đó có thể không hiệu quả lâu dài. Khi đèn được sắp xếp theo cách bạn thích, hãy sắp xếp chúng vào đúng vị trí. Tôi đã phải sử dụng thêm keo ở các góc kể từ khi dải đèn LED được nâng lên ở đó. Để keo khô trong vài phút trước khi bạn đặt nắp trở lại bình, chỉ để đảm bảo không có gì nhỏ vào. Sau khi nắp trở lại, bạn chỉ cần kết nối dây với arduino.

Cụm bộ nạp hoàn toàn giống với bộ nạp Cấp 1. Servo nằm gọn trong khoang của nó với bánh xe nạp được dán vào nó. Túi của bánh xe nạp phải hướng lên phễu khi servo ở vị trí 0 (và quay về phía bể chứa ở vị trí 180). Nếu bạn đang sử dụng động cơ rung tùy chọn, hãy hàn một số dây dẫn vào nó và lắp nó vào phễu, có một khoang trong khoang servo dành cho nó. Đưa dây dẫn của động cơ qua cùng một đường dẫn với dây servo và kết nối chúng với đất và chân của động cơ trên arduino. Keo nóng phễu vào đế.

Khi mọi thứ đã được kết nối, bạn có thể cắm nguồn điện vào tường. Arduino sẽ đi qua trình tự khởi động của nó và đèn sẽ thay đổi khi đến thời điểm. Nếu không, hãy đặt lại bảng cho đến khi nó phù hợp với thời gian. Tôi đã dán nóng nắp hộp vào đúng vị trí nhưng vẫn để nắp bên không dán để tôi có thể truy cập arduino để đặt lại hoặc lập trình lại nó.

Xin chúc mừng! Máy cấp cá cấp 2 của bạn đã hoàn thành! Ngạc nhiên trước ánh sáng đẹp và khả năng cho cá của bạn ăn khi bạn đi vắng! Hãy nhớ theo dõi hệ thống trong vài ngày tới để đảm bảo mọi thứ hoạt động bình thường và thực tế là cá của bạn đang được cho ăn.

Bước 10: Những điều cần theo dõi lúc đầu:

Khi tôi thiết lập mỏ lần đầu tiên, tôi đã vô tình nối dây servo với chân tín hiệu sai, vì vậy cá không được cho ăn trong vài ngày cho đến khi tôi nhận ra lỗi (tôi đã cho chúng ăn thủ công vào ban đêm để đối phó với lỗi tiếp theo). Thử đặt thời gian cho ăn thành thời gian bạn có thể ở gần nhất để xác nhận rằng cá của bạn đã được cho ăn.

Một lỗi khác cần chú ý là thiết lập lại. Ví dụ: nếu bạn về nhà sau khi mặt trời lặn và xe tăng của bạn vẫn đang chiếu sáng ban ngày, rất có thể chức năng đặt lại không thành công và arduino không bao giờ nhận được thời gian từ ESP8266. Điều này cũng có nghĩa là cá của bạn đã không được cho ăn kể từ thời điểm đặt lại, vì vậy bạn có thể nên tự cho chúng ăn trong khi nhấn nút đặt lại trên arduino. Tôi chắc chắn 99% rằng tôi đã loại bỏ điều này, nhưng viết mã không phải là nghề của tôi, vì vậy hãy chắc chắn để ý nó.

Ngoài ra, hãy nhớ kiểm tra thực phẩm trong phễu mỗi tuần hoặc hai tuần, đổ đầy thức ăn khi cần thiết và đảm bảo không có gì xấu.

Nếu bạn sắp đi nghỉ, hãy đảm bảo rằng bạn đã thay nước và bảo dưỡng bể chứa cơ bản khác trước khi lên đường. Máy cho ăn chỉ đảm bảo rằng thức ăn và ánh sáng sẽ không phải là thứ hết cho cá của bạn nếu bạn đi quá lâu. Bạn sẽ không bao giờ phải sử dụng nguồn cấp dữ liệu cho kỳ nghỉ nữa!