Sterownik do akwarium jako praca dyplomowa

[hipolit]

Nawiązując do tematu grzałki: z tego co mi się wydawało, lepiej wybrać grzałkę "na styk" niż za mocną - właśnie po to, by działała przez większość czasu, a termostat był jedynie wyłączeniem awaryjnym. Żywotność nam wtedy oczywiście spada, ale także zużycie prący w stosunku do efektów jest mniejsze (brak częstego włączania/wyłączania).
Inaczej to jednak wygląda w przypadku oświetlenia: nie wiem, jak jest z żywotnością, sprawnością i np. barwą LEDów (czy każdego innego źródła światła) przy niepełnej mocy. Dlatego wydaje mi się, że tutaj lepiej zastosować kilka sekcji i sekwencyjnie je włączać i wyłączać, niż ściemniać i rozjaśniać (poza krótkimi okresami "zmierzchu" i "świtu", kiedy da to zdecydowanie lepszy efekt).

Jeśli zaś chodzi o inne przemyślenia, to tak wpadłem, że skoro jest to praca dyplomowa, to chyba merytorycznej wiedzy masz dość. Bo o ile akwaryście przyda się zawsze kolejne sterowane gniazdo (kolejny osobno sterowany panel oświetleniowy, elektrozawór do butli co2, grzałka, brzęczyk, skimmer i co tam jeszcze) to do projektu niczego ciekawego to nie wnosi - nie będzie to przedmiotem jego oceny.
Dlatego może spróbujmy pomyśleć o bajerach technicznych.

 

Ciekawi mnie jedna sprawa: jak rozumiem, z założenia sterownik autonomicznie steruje wszystkimi gniazdami, a tylko jego konfiguracja odbywa się przez komputer. Pytanie - czy sterownik pamiętać będzie "programy" (np. zmniejszanie mocy na gniazdo o stałą wartość co określony czas) czy tylko ostatnią nadaną mu wartość? Dalej: czy kontroler jest w stanie zapamiętać tylko, że ma włączać gniazdo codziennie o 7:30, czy da się go zaprogramować na np. cykl roczny (np. dziś włącza gniazdo o 7:30, pojutrze o 7:31 itd). Tutaj chyba można próbować jak najwięcej z kontrolera wyciągnąć, czyli udziwniać pracę kontrolowanych przez niego urządzeń. W zależności od tego, czy Twój model STM32 ma zegar czasu rzeczywistego, pociąga to za sobą ciekawe problemy, których rozwiązanie może wpłynąć na ocenę pracy (np. jeśli nie ma zegara, czy da się zrealizować "backup" ustawień na wypadek zaniku prądu i "wyzerowania" zmiennych).

 

Druga sprawa - wykonanie: część osprzętu musi mieć bypass, by ręcznie, niezależnie od stanu kontrolera, móc włączyć/wyłączyć awaryjnie oświetlenie albo grzałkę.
Kwestią Twojego wyboru jest to, czy realizować to będzie kontroler, czy przełącznik wmontowany w układ - ja wybrałbym to drugie ze względu na ergonomię plus niezawodność (układ działa na sterowaniu ręcznym nawet w przypadku awarii "głowy").

 

Nie wiem, jakie możliwości ma ten konkretny mikrokontroler, dlatego nie wiem, czy moje pomysły są do zrealizowania przez jego program, czy tylko z poziomu programu na komputerze (który zawierałby części kodu dla mikrokontrolera i regularnie go programował). Ale moja fantazja podpowiada mi np. takie cuda:

 

Pomysł 1)

użytkownik za pośrednictwem komputera wybiera szerokość geograficzną i startową porę roku (datę), a komputer tak programuje kontroler, by oddawał oświetlenie zgodnie z wyborem.

Na przykład: wybieram datę startową 29 września, lokalizacja - Borneo

wschód 5:46, zachód 17:54, zenit 11:50:14

3 października te wartości to odpowiednio:

wschód 5:45, zachód 17:53, zenit 11:48:57

 

Teraz kontroler każdego dnia dobiera czasy rozpoczęcia "świtu" (zwiększanie mocy oświetlenia) i "zmierzchu" (zmniejszanie) oraz "zenitu" (po np. 2 godziny przez i po nim pracuje dodatkowe oświetlenie), oczywiście z możliwym przesunięciem (np. +2h czyli wschód 7:46, zachód 19:54, żeby mnie lampy w akwarium nie budziły przed 6:00 )

 

Pomysł 2) (okrojony w stosunku do 1)

użytkownik wybiera samodzielnie godziny oświetlenia oraz długości poszczególnych faz (np. to ile trwa "zmierzch" czyli że oświetlenie LEDowe od 100% do 20% mocy przechodzi np. w x minut, albo że "południe" czyli okres włączenia dodatkowej świetlówki, trwa x godzin).

 

Wiem, że te pomysły nie do końca współgrają z pomysłem menu na wyświetlaczu obsługiwanego z klawiaturki, ale opcje, które on teraz udostępnia nie do końca są przydatne w zastosowaniu (tak długo jak "głowa" nie będzie działać przynajmniej jako wyłącznik czasowy poszczególnych elementów, programowany przy użyciu klawiatury). Wynikają z tego, że wyszedłem raczej od przesłanki, że lepiej maksymalnie wykorzystać mikrokontroler, nawet gdyby jedynym interfejsem urządzenia był komputer. Wtedy klawiaturę można olać albo w wersji ambitnej wykorzystać do uruchamiania bypassa - np. każdy z 4 klawiszy włącza/wyłącza awaryjnie jedno z 4 gniazd.
Wtedy wyświetlacz przydałby się do wyświetlania czasu na urządzeniu i stanu gniazd (dla szybkiej diagnozy czy np. świetlówka się przepaliła, czy kontroler ustawił ją na "0").

To takie moje pomysły. Generalnie jestem pod wrażeniem dotychczasowego wykonania - fajnie jest popatrzeć na wynik pracy kogoś kompetentnego

[aro0001]

Witam, chyba już za późno ale mam u siebie coś podobnego, sercem układu jest atmega 32.

Zmienianie napięcia na grzałce to kiepski pomysł, bo z tego co wiem w naturalnym środowisku nie jest utrzymywana non-stop ta sama temperatura, dlatego ja mam ustawione progi załączenia i rozłączenia.

Co do oświetlenia to jest 2-etapowe, dzienne i nocne z możliwością załączenia, lub wyłączenia w dowolnej chwili oświetlenia przez przełączniki.

Co do oświetlenie tez wydziela ciepła dlatego też mam dodane komendy awaryjnego wyłączenia światła jeżeli temp w akwarium przekroczy krytyczną i analogicznie odwrotną sytuację (załączenie wszystkich urządzeń które dają ciepło  gdy grzałka nie będzie dawać rady.

Chłodzenie nie jest jeszcze gotowe, ale wykorzystam do tego celu ogniwa peitlera.

Układ posiada wyświetlacz 2x16 który wyświetla temperaturę wody, powietrza w pokoju, godzinę, ilość dni pracy sterownika (w przeszłości czas pracy grzałki).

[BorysekTygrysek]

Witam ponownie i dziękuje za odpowiedzi użytkownikom hipolit i aro0001.

Czas na skończenie i opisanie konstrukcji mam aż do Lutego. Postanowiłem teraz ostatecznie opisać funkcjonalność budowanego urządzenia. 

W listwie 230V chce umieścić włączniki i wyłączniki do manualnego sterowania w razie awarii itp.

Chce wprowadzić 3 sekcje oświetlenia 230V. Bez ściemniania i rozjaśniania. Inaczej sprawa będzie się miała z diodami Led. Je będzie się dało ściemniać i rozjaśniać.

 

Co do wypowiedzi hipolita:

 

Ciekawi mnie jedna sprawa: jak rozumiem, z założenia sterownik autonomicznie steruje wszystkimi gniazdami, a tylko jego konfiguracja odbywa się przez komputer. Pytanie - czy sterownik pamiętać będzie "programy" (np. zmniejszanie mocy na gniazdo o stałą wartość co określony czas) czy tylko ostatnią nadaną mu wartość? Dalej: czy kontroler jest w stanie zapamiętać tylko, że ma włączać gniazdo codziennie o 7:30, czy da się go zaprogramować na np. cykl roczny (np. dziś włącza gniazdo o 7:30, pojutrze o 7:31 itd). Tutaj chyba można próbować jak najwięcej z kontrolera wyciągnąć, czyli udziwniać pracę kontrolowanych przez niego urządzeń. W zależności od tego, czy Twój model STM32 ma zegar czasu rzeczywistego, pociąga to za sobą ciekawe problemy, których rozwiązanie może wpłynąć na ocenę pracy (np. jeśli nie ma zegara, czy da się zrealizować "backup" ustawień na wypadek zaniku prądu i "wyzerowania" zmiennych).

 

Urządzenie będziemy programować tylko raz przez komputer. Później będzie działało bez niego. Zamierzam zastosować zegar 7-dniowy, to znaczy, że będziemy mogli ustawić inny program dla poniedziałku, wtorku itd. Backup ustawień będzie jak najbardziej domyślny.

 

 

Z dodatkowych rzeczy połączenie listwa 230V będzie połączona z samym sterownikiem za pomocą Bluetooth, żeby nie ciągnąć niepotrzebnych przewodów.

 

Menu wyświetlacza będzie tylko do podglądu ustawionych wartości.

 

Opis gniazd w urządzeniu:

 

Oświetlenie

3x Gniazdo 230V

2xGniazdo 12V -> LED

 

Utrzymanie Ph

2x Gniazdo 230V na elektrozawór

Sonda PH-gniazdo BNC

 

Utrzymanie poziomu wody

2 x 230V - Pompa wypompowywująca i wpompowująca

czujnik poziomu wody

 

Karmienie rybek

Własny karmnik ( jeszcze nie przemyślałem działania tej konstrukcji)

 

Temperatura

230V grzałka

2x 12V wiatraki

czujnik temperatury

 

W sumie:

8 gniazd 230V

4 gniazda 12V

 

 

Proszę o jakieś ostateczne sugestie.

[kicaj]

Nie myślałeś o chodzeniu przez ogniwa Peltiera?

 

Jaki czujnik poziomu wody? Jaką sonda pH?

 

Nie myślałeś o innych sensorach?

Edytowane 9 Lipca 2015 przez kicaj

[BorysekTygrysek]

Ogniwa Peltiera pobierają strasznie dużo prądu co znacznie utrudniłoby budowę urządzenia. Czujnik poziomu wody to czujnik odległości HC-SR04. Jakie inne czujniki masz na myśli? 

[tomek122]

Co ty gadasz, jakie utrudnienie w budowie urządzenia. Możesz chociażby sterować przekaźnikiem do którego będzie podłączony modół peltiera (to tak na szybko).

[BorysekTygrysek]

Kolejnym etapem mojej pracy jest zbudowanie wzmacniacza PH. I tu potrzebuje odpowiedzi na pytania:

Jaką dokładność i jaki zakres pomiaru PH powinien mierzyć sterownik?

 

@tomek122

To prawda można zastosować taki sposób, ale moduły, które można wykożystać dobiera sam użytkownik sterownika. Ja w mojej pracy chcę dostarczyć tylko odpowiedni sprzęt.

[kicaj]

Możesz się skupić na 1 zakresie od ok 6 do 8 z dokładnością 0.1. Albo + drugi -szerszy ale z mniejszą dokładnością. W jaki sposób mierzysz pH? Jakim czujnikiem?

 

With mobilephone sent.

 

 

[BorysekTygrysek]

Zwykła tanią sondą PH z allegro. Chciałbym rozwiązać jeszcze problem kalibracji. Jakimi wartościami najczęściej kalibruje się sondy?

[kicaj]

Trochę późno. Z sondą powinieneś dostać płyn do kalibracji. Najlepiej pH7.

 

With mobilephone sent.

 

Edytowane 21 Października 2015 przez kicaj

[Mapet]

 

 

Jaką dokładność i jaki zakres pomiaru PH powinien mierzyć sterownik?

Ja bym widział bardziej rozszerzony zakres, gdyż czasami pH potrzebujemy niższe dla ryba takie które jest dla nich jeszcze bezpieczne ale tu już zależy. np dla ameryki południowej widział bym od 5 do 7.6  w skokach co 0.2 myślę, że było by wystarczające.

Dla twardych wód na pewno będzie mile widziany inny zakres np. pH 6,5 - 8.5 (tu by musiał się wypowiedzieć kto sie na tych wodach zna).

 

 

 

Jakimi wartościami najczęściej kalibruje się sondy?

pH- 4 i pH-7.

Najpierw kalibruje się na 4, potem płukamy w czystej RO czy demineralce, przekładamy do 7 robimy korektę i powinno już być wszystko ok.

[kicaj]

Jak często trzeba kalibrować?

 

With mobilephone sent.