Đèn LED tự động chiếu sáng cho hồ cá trồng cây sử dụng RTC: 5 bước (có hình ảnh)

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

Một vài năm trước, tôi quyết định thiết lập một hồ cá trồng cây. Tôi đã bị mê hoặc bởi vẻ đẹp của những bể cá đó. Tôi đã làm mọi thứ mà tôi phải làm trong khi thiết lập hồ cá nhưng lại bỏ qua một điều quan trọng nhất. Thứ đó đang chiếu sáng. Mọi thứ trông ổn trong vài ngày nhưng sau đó tảo bắt đầu phát triển khắp nơi trong bể và cây trồng không tốt. Đó là một công việc khó khăn để làm cho mọi thứ trở lại bình thường.

Bây giờ sau nhiều năm, tôi muốn thiết lập lại hồ cá và coi trọng ánh sáng. Tôi đã thực hiện một số nghiên cứu trên internet và thấy rằng cây cần tiếp xúc với ánh sáng liên tục trong khoảng 10-12 giờ mỗi ngày. Tôi cũng biết rằng thực vật phản ứng nhiều hơn với quang phổ màu đỏ và xanh lam của ánh sáng.

Bí quyết là mô phỏng thiên nhiên càng gần càng tốt bên trong bể cá. Tôi có thể đã BẬT hoặc TẮT đèn theo cách thủ công nhưng tại sao không tự động hóa nó. Điều này làm giảm lỗi của con người. Vì vậy, tôi quyết định tạo một hệ thống chiếu sáng LED tự động BẬT và TẮT bằng Arduino. Điều này làm cho thời gian chiếu sáng phù hợp là những gì cây cần.

Xe tăng của tôi sẽ có một nắp đậy trên nó. Vì vậy, tôi quyết định gắn bo mạch điều khiển bên ngoài thùng chứa vì độ ẩm là kẻ thù lớn nhất của thiết bị điện tử.

Bắt đầu nào!

Bước 1: RTC - Đồng hồ thời gian thực

Kế hoạch là BẬT và TẮT đèn LED vào một thời điểm cụ thể trong ngày. Đèn LED sẽ không BẬT đến độ sáng đầy đủ ngay lập tức mà thay vào đó, nó sẽ đạt từ độ sáng 0 đến độ sáng đầy đủ trong một giờ. Đây là để mô phỏng mặt trời mọc. Áp dụng tương tự khi TẮT đèn LED.

Công việc cung cấp thời gian chính xác được thực hiện bởi Đồng hồ thời gian thực hoặc RTC. Lợi thế của việc sử dụng RTC trên mili () là thời gian chính xác có thể trực tiếp thu được. Ngoài ra, mô-đun RTC có pin dự phòng riêng. Vì vậy, ngay cả khi Arduino được TẮT nguồn hoặc được đặt lại thời gian vẫn không bị mất. Điều này làm cho nó hoàn hảo cho ứng dụng của chúng tôi.

Mô-đun tôi sẽ sử dụng là Đồng hồ thời gian thực IIC DS3231. Nó sử dụng giao diện I2C để giao tiếp với Arduino. Tôi nhận được của tôi từ đây.

Cảm ơn Rinky-Dinky Electronics vì đã làm việc chăm chỉ. Tải xuống thư viện cho DS3231 tại đây

Bước 2: Đèn LED và Trình điều khiển

Đối với một hồ thủy sinh được trồng, quy tắc ngón tay cái là 2 Watts trên mỗi Gallon. Của tôi là một bể chứa 20 gallon và tôi sẽ sử dụng hai đèn LED 10 Watt. Tôi biết đó là một nửa Watts khuyến nghị nhưng bể của tôi nằm ngay bên cạnh cửa sổ của tôi với nhiều ánh sáng chiếu qua nó. Tôi sẽ kiểm tra thiết lập trong vài tuần, theo dõi sự phát triển của cây và thêm nhiều đèn LED nếu cần.

Tôi đang sử dụng đèn LED mà tôi mua từ Ebay với nhiệt độ màu 6500K, rất tốt cho sự phát triển của cây trồng. Theo danh sách, điện áp chuyển tiếp phải là 9-11V và chuyển tiếp tối đa khoảng 900mA. Tôi đã đặt hàng các trình điều khiển LED cho phù hợp.

Tại sao sử dụng trình điều khiển?

Chúng ta không sống trong một thế giới hoàn hảo. Do đó, đầu ra sẽ luôn ít hơn đầu vào. Vậy nguồn bị mất là do đâu? Nó được chuyển đổi thành nhiệt. Tương tự là trường hợp với đèn LED. Một chất bán dẫn có Hệ số nhiệt độ âm (NTC) có nghĩa là khi nhiệt độ tăng điện trở của nó giảm. Đèn LED cũng là một chất bán dẫn. Khi nhiệt độ của nó tăng lên, điện trở của nó bắt đầu giảm do dòng điện chạy qua nó tăng lên. Điều này làm tăng nhiệt nhiều hơn. Điều này tiếp tục cho đến khi đèn LED bị hỏng. Do đó, chúng ta cần giới hạn dòng điện để nó không tăng quá giới hạn đã định. Công việc này được thực hiện bởi các trình điều khiển đèn LED

Khi thử nghiệm, tôi thấy rằng ở 11V, đèn LED chỉ vẽ khoảng 350mA. Lạ nhỉ!

Thiết lập Trình điều khiển LED

Trình điều khiển về cơ bản là một thiết bị cung cấp điện áp đầu ra không đổi với khả năng hạn chế dòng điện. Có nhiều trình điều khiển LED khác nhau có sẵn trên thị trường tạo ra dòng điện không đổi. Nếu bạn đã mua giống như tôi đã mua, nó sẽ chứa 3 chậu để điều chỉnh. Chúng tôi chỉ quan tâm đến hai trong số họ. Cái đầu tiên dùng để điều chỉnh điện áp và cái cuối cùng dùng để đặt giới hạn dòng điện. Làm theo các bước để thiết lập nó:

1. Kết nối nguồn cung cấp DC 12V với các chân được đánh dấu IN + và IN-. Vui lòng kiểm tra cực.
2. Kết nối đồng hồ vạn năng với các chân được đánh dấu OUT + và OUT- và đặt đồng hồ vạn năng đọc điện áp.
3. Xoay nồi điều chỉnh điện áp cho đến khi đồng hồ vạn năng đọc điện áp chuyển tiếp danh định của đèn LED. Trong trường hợp của tôi, nó là 9-11V. Tôi đã chọn 10,7V. (Ít hơn một chút sẽ không gây hại).
4. Bây giờ đặt đồng hồ vạn năng ở chế độ đọc hiện tại. Dòng điện sẽ bắt đầu chạy qua nó. Xoay nồi điều chỉnh dòng điện cho đến khi dòng điện định mức của đèn LED bắt đầu chạy.
5. Đó là nó! Bây giờ bạn có thể kết nối đèn LED của mình với nó.

Bước 3: Làm bảng LED

Như đã đề cập trước đó, tôi quyết định sử dụng hai đèn LED 10 Watt và bốn dải LED RGB mà tôi đã đặt xung quanh. Tôi sẽ sử dụng dải cho màu đỏ và xanh lam. Tôi đã sử dụng một khung nhôm (được sử dụng phổ biến nhất để làm khung cửa sổ và cửa ra vào) gần bằng chiều dài của bể cá của tôi. Tôi đã đi với một khung nhôm vì nó đóng vai trò như một bộ tản nhiệt cho các đèn LED. Bộ tản nhiệt rất quan trọng đối với đèn LED công suất cao vì chúng tản rất nhiều nhiệt. Tuổi thọ của đèn LED sẽ giảm khi không có nó. Vì nó rỗng ở giữa nên tất cả hệ thống dây điện có thể được giấu kín và an toàn bên trong nó.

Tôi đã mở rộng tất cả các kết nối LED đến 6 đầu nối đầu cuối như trong hình. Điều này trở nên dễ dàng để kết nối bảng điều khiển với bộ điều khiển mà chúng tôi sẽ thực hiện tiếp theo.

Bước 4: Tạo bộ điều khiển

Mục đích chính là BẬT và TẮT đèn LED theo thời gian do người dùng cài đặt. Bộ não của bộ điều khiển là một Nano Arduino. Tại sao chỉ kiểm soát ánh sáng? Vì tôi có một số rơ le đặt xung quanh, tôi sẽ sử dụng chúng để BẬT hoặc TẮT một số thiết bị như bộ lọc, máy bơm không khí, lò sưởi, v.v. nếu cần. Tôi đã thêm một quạt máy tính 12V DC để cung cấp thông gió.

Một công tắc được cung cấp để lựa chọn giữa chế độ Thủ công và Tự động. Trong trường hợp nếu chúng ta cần truy cập vào bể cá sau khi đèn LED đã TẮT vào ban đêm, công tắc có thể được chuyển sang vị trí Thủ công và sau đó độ sáng của đèn LED có thể được điều khiển bằng Nồi.

Tôi đã sử dụng một IC Array Transistor ULN2803 Darlington để điều khiển các rơ le và quạt. IC này thường được gọi là Trình điều khiển chuyển tiếp.

Sơ đồ cho bản dựng đã được đính kèm ở đây. Một PCB tùy chỉnh sẽ làm cho nó trông gọn gàng và chuyên nghiệp.

Tôi đã chọn sử dụng hộp tổng đài làm vỏ bọc cho bộ điều khiển vì nó có các lỗ khoan sẵn để lắp và một tấm che. Tôi dán một đai ốc trong mỗi khe bằng cách sử dụng một số keo epoxy. Tôi cũng làm như vậy ở phía đối diện. Điều này đảm bảo rằng PCB được giữ chắc chắn bằng các vít. Tôi đã tạo những khe hở nhỏ ở dưới cùng của hộp như trong hình cho cáp nguồn và dây dẫn đến bảng LED.

Bước 5: Thời gian cho một số mã

Sau khi tạo bảng điều khiển, đã đến lúc làm cho nó hoạt động! Tải xuống bản phác thảo đính kèm tại đây và mở nó trong Arduino IDE. Đảm bảo bạn tải xuống và cài đặt thư viện cho DS3231 được đính kèm tại đây.

Thiết lập RTC

1. Lắp pin đồng xu loại 2032.
2. Mở DS3231_Serial_Easy từ các ví dụ như được hiển thị.
3. Bỏ ghi chú 3 dòng và nhập ngày giờ như trong hình.
4. Tải bản phác thảo lên Arduino và mở màn hình nối tiếp. Đặt tốc độ truyền thành 115200. Bạn sẽ có thể xem thời gian liên tục làm mới sau mỗi 1 giây.
5. Bây giờ, hãy rút phích cắm của Arduino và cắm lại sau vài giây. Nhìn vào màn hình nối tiếp. Nó sẽ hiển thị thời gian thực.

Xong! RTC đã được thiết lập. Bước này chỉ được thực hiện một lần để đặt ngày và giờ.

Trước khi bạn tải lên

• Đặt thời gian bắt đầu cho các đèn LED.
• Đặt thời gian dừng cho các đèn LED.
• Đặt thời gian bắt đầu cho quạt.
• Đặt thời gian dừng cho quạt.

Lưu ý: Thời gian ở định dạng 24 giờ. Đặt thời gian cho phù hợp

Như đã đề cập trước đó, đèn LED sẽ không BẬT ở độ sáng đầy đủ. Ví dụ: Nếu bạn đặt thời gian bắt đầu của đèn LED là 10:00 sáng thì đèn LED sẽ từ từ BẬT và đạt độ sáng đầy đủ cho đến 11 giờ sáng và sẽ không đổi cho đến khi đạt đến thời gian dừng. Đây là mô phỏng mặt trời mọc và lặn. Đèn LED Đỏ và Xanh lam không đổi. Chúng vẫn hoàn toàn BẬT trong toàn bộ thời gian.

Đó là tất cả những gì bạn phải thiết lập. Tải mã lên Arduino. Bây giờ, không cần phải nhớ BẬT và TẮT đèn bể cá của bạn nữa!

Tôi không thể có được một số bức ảnh về nó từ bể cá thực tế mà nó sẽ được gắn vào vì tôi chưa thiết lập nó. Tôi sẽ cập nhật tài liệu hướng dẫn ngay sau khi tôi thiết lập xong!

Hy vọng bạn thích bản dựng. Hãy tự làm và vui chơi! Luôn có một số không gian để cải thiện và nhiều điều để học hỏi. Đưa ra ý tưởng của riêng bạn.

Tôi sẽ bắt đầu lại với những bể cá đã trồng sau nhiều năm nữa. Tôi không phải là một chuyên gia trong lĩnh vực này. Hãy bình luận bất kỳ đề xuất nào liên quan đến việc xây dựng. Cảm ơn bạn đã gắn bó cho đến cuối cùng.