Автомат управления аквариумом на микроконтроллере PIC16F876A

Автор: Евгений Кобылин, Ахангельск evei@mail.ru

Данное устройство было собрано мной около двух лет назад и сейчас ужеявляется незаменимой частью моего аквариумного мира. Автомат весьмаполезен при длительном отсутствии хозяев дома или нехватке времени науход за аквариумом. В данном описании представлена вторая, более»продвинутая” версия автомата, имеющая больше возможностейи удобства использования.

Внешний вид автомата управления аквариумом

Автомат обеспечивает практически полную автономность аквариума заисключением смены или долива, охлаждения воды. Устройство обладаетследующими возможностями:
включение и выключение света, компрессора, подачу корма, поддержаниезаданной температуры воды в соответствии с программой изменяемойпользователем. Автомат имеет часы и измеритель температуры воды ваквариуме.

Схема автомата управленияакварумом представлена на рисунке
(для увеличения щёлкните по изображению) :


Автомат выполнен на восьмиразрядном микроконтроллере PIC16F876A изнакосинтезирующем ЖК дисплее WH-0802A.

В рабочем режиме на дисплей выводятся время, и температура в аквариуме.При внезапном отключении электроэнергии дабы не сбросились внутренниечасы, применена 4.5В батарейка Bat1. Тумблер S1 необходим длявозможности сброса микроконтроллера на случай его внезапного зависанияили глюка. В качестве датчика температуры применена микросхема LM335,выходное напряжение которой, обрабатывается внутренним АЦПмикроконтроллера. Транзистор T2 управляет  двигателем устройстваподачи корма.  С помощью кнопки SB1 осуществляется ручная подачакорма в аквариум. Конденсатор C10 установлен непосредственно на выводахразъема X18. Остальная часть схемы особенностей не имеет.

Схема питания автомата приведенана рисунке :
Схема питания автомата управления аквариумом

Конструктивно автомат выполнен на трех печатных платах, с частичнымиспользованием СМД монтажа. В качестве корпуса использован бокс на дваавтомата для наружной проводки VIKO. Транзисторы T1, T3,T4 –BC817, T2 – КТ972. Стабилизаторы напряжения DA2, DA3 установленына один небольшой алюминевый радиатор площадью примерно 6 кв.см.

Фотография печатной платы автомата управления
фото печатной платы автомата

Трансформатор TV1 любой, мощностью 15-20ВА, желательно качественногоизготовления т.к. автомат рассчитан на круглосуточную работу. Реле K1,K2, K3 типа HJR-3FF-12VDC-S-Z. Диодный мост BR1 — KBL10. Диоды VD3– КД503, остальные 1N4007. Резистор R2 многооборотный. В качестверазъемов на плате применены стандартные PLS штырьки, ответная часть напроводах, типа BLS.
 

Настройка

После предварительной сборки, прошивки и проверки схемы подайтепитание. Вращая переменный резистор R17, добейтесь четкого изображенияна ЖК-дисплее. Подключив датчик температуры DA1 и вращая переменныйрезистор R2, установите напряжение на выводе 1(V+) разъема X1 равноепримерно 3.5 В. Затем, следя за показаниями на ЖК-дисплее автомата, спомощью резистора R2 и эталонного термометра установите соответствующиепоказания температуры. Данную процедуру следует выполнять достаточномедленно, т.к. в программе применен цифровой фильтр скользящегосреднего. Общее время отклика около 4с.

Меню автомата

Для входа или выхода из меню нажмите кнопку SB5 (Меню/Выход).
С помощью кнопок SB2 (Больше + Вкл), SB4(Меньше — Откл) изменяетсязначение выбранного параметра.
Для перехода к следующему или предыдущему параметру нажмитесоответственно кнопки SB3 (Следующий параметр), SB7 (Предыдущийпараметр).
Все изменения вступают в силу после нажатия кнопки SB5 (Меню/Выход).
Если необходимо чтобы изменения были сохранены в энергонезависимуюпамять, нажмите кнопку SB6 (Сохранение параметров). Если достаточносохранить параметры только в оперативной памяти, нажмите только кнопкуSB5 (Меню/Выход).

Автомат имеет 17 параметров.
1.    Установка времени (Час)
 
2.    Установка времени (Мин.)
 
3.    Установка времени включения света (Час)
 
4.    Установка времени отключения света (Час)
 
5.    Установка времени включения компрессора (Час)
 
6.    Установка времени отключения компрессора (Час)
 
7.    Установка времени включения устройства кормления(Час)
 
8.    Установка периода кормления (Сек.)
 
– Максимальная продолжительность подачи корма 59 сек., поэтомупри подборе редуктора не следует применять редукторы с передаточнымичислами более 200. Ориентировочная скорость вращения вала шнека подачикорма: 20-40 об/ мин.

9.    Установка температуры терморегулятора (‘C)
 
- поддерживаемая температура.
10.     Статус терморегулятора (Вкл./Откл.)
 
 – Данный параметр указывает, включен или выключенапрограмма терморегулирования.

11.     Статус освещения (Вкл./Откл.)
 
12.     Статус компрессора (Вкл./Откл.)
 
13.     Статус кормления (Вкл./Откл.)
 
14.     Коррекция хода часов.
 
15.     Конфигурация вывода RA4
 
 – мигающий светодиод (Отк), дополнительный вывод (Вкл).Вывод RA4 может быть использован в качестве дополнительного рабочегорелейного выхода (при наличии соответствующей схемы), который будетаналогично включаться и выключаться по программе. Данный параметр былзаложен мной с целью возможного развития автомата.

16.     Установка включения дополнительногорабочего вывода (Час)
 
17.     Установка отключения дополнительногорабочего вывода (Час)
 

Устройство подачи корма

Устройство представляет собой резервуар 1 со шнековым механизмом подачисухого корма.

Чертежи кормушки для аквариумаприведены на рисунке :

Чертежи кормушки для аквариума

В качестве шнека 3 использован шуруп диаметром 10мм. Заостренная частьшурупа спиливается, а со стороны головки сверлятся два отверстия, однопо оси шурупа для вала редуктора. Второе отверстие для фиксации вала сторца головки шурупа, в котором нарезается резьба. Патрубок 2,изготавливается из полоски тонкой жести и припаивается по краюотверстия резервуара. Отверстия 4 служат для крепежа редуктора сдвигателем. Все устройство крепится во внутренней части крышкиаквариума над окошком для засыпания корма. Сверху резервуар закрываетсякрышкой 5 изготовленной из тонкой жести или алюминия. Для лучшей подачикорма на дне резервуара припаяна изогнутая пластина 6, создающаяокруглое внутренне дно. Сам резервуар изготовлен из корпусаметаллобумажного конденсатора. Все размеры даны ориентировочно изависят от конкретных условий.

За два года мной было опробовано несколько конструкций автоматическихкормушек. Наилучшие результаты показала кормушка на основе шнековогомеханизма, т.к. шнек обеспечивает перемешивание и подачу корма даже вотсыревшем состоянии и предотвращает его залипание.

Фото редуктора приведено нарисунке :
Фотография редуктора для подачи корма в аквариум

В качестве редуктора применен небольшой редуктор от реле времени спередаточным числом около 180.  К сожалению, тип реле мненеизвестен.
С одного из торцов которого закреплен при помощи клея двигательпостоянного тока от CD-ROM-а двигавшего каретку. Входной вал редуктораи двигателя соединен с помощью втулки и проклеен эпоксидной смолой.Устройство окрашено светлой нитроэмалью для предотвращения коррозии.

Фото кормушки для рыб в сбореприведено на рисунке :
Кормушка для рыб в сборе

Датчик температуры

Датчик температуры представляет собой стержень из эпоксидной смолы,внутри которого залита микросхема LM335.  Датчик изготавливаетсяследующим образом:  подходящего диаметра ПВХ трубка заклеивается содной стороны скотчем и заливается эпоксидной смолой. Затем в неепомещается микросхема с припаянными проводами. После отвердения клея,ПВХ трубка разрезается вдоль ножом и удаляется. Весьма рекомендуетсяготовый датчик температуры подержать в воде около 2-3 дней, спериодической заменой воды с целью удаления с поверхности вредныхсоединений.

Работа с автоматом

Для включения или выключения света вручную служит кнопка SB6 (Свет).
Для включения или отключения необходимо удерживать данную кнопку около1-1.5с.
Аналогичным образом работает кнопка  SB7 (Компрессор). 
Однако при выключении или включении света ручным способомсоответствующая программа в автомате будет отключена. Иначе автомат приотключении вручную, например света, включал бы его снова, т.к. попрограмме, свет должен быть включен. Для запуска программ вновь нажмитеи удерживайте кнопку SB3 (Запуск программ) в течении 1-1.5с, при этомна экране в левом нижнем углу появится черный прямоугольниксигнализирующий о успешном запуске программ. Если по каким либопричинам после отключения программа не была запущена вручную, то онабудет запущена автоматически в 0 часов 00 минут.

Прошивка длямикроконтроллера PIC16F876A в HEX формате :  Akva2.rar   
Та-же прошивка в формате программы ProgCode :  Akva2.sfr      

Печатная плата в формате SprintLayout :  AKVA 2_lay.rar

Комментариев пока нет ... Будьте первым, кто оставить свой ответ!