Aquacontroller Arduino fait maison - essentiel pour un aquarium domestique

Salutations à tous les amoureux du microcontrôleur fait maison. Si vous êtes un heureux propriétaire d'un aquarium à domicile, cet article vous intéressera peut-être. Dans ce document, je décrirai en détail l'ensemble du processus de création d'un aquacontrôleur fait maison simple mais très utile, conçu pour faciliter la vie du propriétaire d'un petit monde sous-marin.

Comme vous le savez, tout projet réussi commence par la préparation de spécifications techniques. Voici les exigences et fonctions de base que je voulais obtenir de l'aquacontroller:

- faible coût et disponibilité des composants;
- heure personnalisable pour allumer et éteindre la lumière dans l'aquarium;
- mode d'alimentation (le filtre s'éteint et démarre automatiquement après 15 minutes);
- l'inclusion d'un calendrier d'alimentation;
- mesure de la température et de l'humidité de l'air ambiant (en complément);
- affichage de la date, de l'heure et d'autres paramètres actuels sur l'écran LCD;
- gestion et paramétrage via le menu à l'aide de 4 boutons (Haut, Bas, Ok, Annuler);

Sur la base de ce qui précède, le circuit illustré à la figure 1 est né.

Figure 1 - Schéma électrique de l'aquacontrôleur

L'élément principal est la planche Arduino Prominiacquis en Chine. Comme il s'est avéré plus tard, un contrôleur a été installé dessus ATMega168 au lieu de ATMega328. Cela m'a fait bricoler l'optimisation du programme, car il s'est avéré insupportable pour ce contrôleur en raison de la moitié de la taille de la mémoire flash.

Un écran LCD à 2 lignes de 16 caractères bien connu a été choisi pour afficher les informations. Dans le projet, il est connecté à Arduino sur un bus de données à 4 fils.

Un capteur numérique est chargé de mesurer la température et l'humidité. Dth11. Pour les besoins domestiques, c'est suffisant. En fait, il n'a pas d'objectif spécifique et est ajouté uniquement en tant qu'addition à l'image globale.

Pour contrôler la lampe fluorescente et le filtre, j'ai utilisé deux canaux de simistor, réalisés sur un tas d'opto-simistor MOC3063 et simistor de puissance BT137-600E. Cela nous a permis de débarrasser le circuit des relais mécaniques, pour lesquels pour une raison quelconque je ne ressens aucune sympathie.

Boutons de gestion - horloge habituelle, sans fixation.

Eh bien, puisque tous les paramètres sont liés à une période de temps spécifique, l'appareil doit nécessairement contenir une horloge en temps réel.Dans ce cas, j'ai utilisé le module Tinyrtc à base de microcircuit DS1703. Le module est contrôlé par protocole i2c et contient un connecteur pour l'installation d'une batterie, qui vous permet d'enregistrer la date et l'heure lorsque l'alimentation est coupée. L'alimentation du module externe est illustrée sur la photo n ° 2

Photo n ° 2 - module d'horloge en temps réel

Ainsi, les exigences sont définies, le schéma est élaboré - vous pouvez passer à l'étape de conception de la carte de circuit imprimé. Le service en ligne EasyEda m'a aidé avec succès à faire face à cette tâche. Afin de ne pas prendre la peine de percer des trous, j'ai décidé de placer toutes les pistes et composants porteurs de courant dans la couche supérieure. Après avoir tordu un peu les détails dans l'éditeur, j'ai obtenu un design PCB avec seulement trois cavaliers. L'aspect de la planche est visible sur la figure 3.

Figure 3 - L'apparence du circuit imprimé aquacontrol

Ceux qui veulent répéter le projet peuvent télécharger le fichier PCB à partir de ce lien: pcb-lut.pdf [69,4 Kb] (téléchargements: 131)
Voir le fichier en ligne:

Alors, à quels points devez-vous faire attention. Résistance R4 et R8 - twin, tout le reste est fait en SMD logement 1206. Les boutons de l'horloge ont une taille 12x12. La carte a également un convertisseur de tension chinois 220V / 5V, dont l'apparence est montrée sur la photo n ° 4.

Photo n ° 4 - convertisseur de tension 220V / 5V.

L'écran LCD et le module d'horloge en temps réel devraient être montés sur des racks embarqués, dont le rôle a été joué avec succès par des chevilles en plastique coupées.

Sur cela, toutes les fonctionnalités de l'installation sont définies et il ne reste plus qu'à transférer la carte de l'écran du moniteur vers notre monde physique. Une méthode bien connue a été choisie pour cela. LUT, impliquant la présence d'une imprimante laser et de fer. Pour ceux qui ne connaissent pas cette technologie du futur, le processus de création d'un circuit imprimé dans ma salle de bain sera décrit ci-dessous.

Donc, pour commencer, recherchez n'importe quel magazine avec des pages brillantes ou une feuille de papier photo. Nous imprimons le motif du tableau sur l'imprimante laser, sans oublier de le retourner. Nous préparons un morceau de verre-texalite revêtu d'une feuille en fonction de la taille de l'ébauche et broyons la surface de cuivre avec du papier émeri à grain fin pour briller. Cela devrait être quelque chose comme ça (photo numéro 5).

Photo n ° 5 - le tableau est préparé pour la traduction du dessin

Ensuite, nous retournons l'impression sur la feuille et l'appliquons au PCB. Après cela, nous conduisons le papier avec un fer à repasser chaud pendant environ 3 minutes. Le temps d'échauffement ici peut varier en fonction de la température du fer et de l'expérience de l'interprète de ce rituel secret. Cela ressemble visuellement à quelque chose comme ça (photo n ° 6):

Photo n ° 6 - transfert de l'image à la surface du film

Une fois le papier fermement collé au PCB, éteignez le fer et laissez la carte de circuit imprimé refroidir. Maintenant, vous devez retirer soigneusement la couche de papier et en même temps ne pas endommager le toner collant. Pour que le cas réussisse, le papier doit être humidifié et retiré en roulant du bout des doigts. Ce processus est illustré plus clairement sur la photo n ° 7.

Photo n ° 7 - retrait du papier de la carte de circuit imprimé

Parfois, il arrive qu'à certains endroits, le toner ne colle tout simplement pas. Dans ce cas, ces zones peuvent être complétées avec un marqueur permanent. La photo n ° 8 montre le tableau après avoir retiré le papier. Veuillez noter que dans la partie supérieure gauche il n'y a aucune partie de la figure, qui sera ensuite restaurée par la méthode ci-dessus.

Photo n ° 8 - planche après avoir retiré le papier

Lorsque tous les moments désagréables sont éliminés, vous pouvez commencer la gravure. Pour cela, j'ai utilisé une solution de chlorure ferrique, comme l'une des options les plus abordables et les plus sûres. Après avoir gravé la planche, rincez-la soigneusement avec un solvant pour retirer le toner des pistes. Ensuite, nous nettoyons avec un papier de verre fin, dégraisser et étain. Le résultat est montré sur la photo n ° 9.

Photo n ° 9 - la carte est prête à installer les composants radio

L'une des principales étapes est terminée. La prochaine étape est l'installation et le soudage des composants radio. Il s'agit d'un processus créatif et purement individuel. Si vous avez des questions, je suis prêt à y répondre dans les commentaires, mais maintenant je vais juste vous montrer ce que j'ai obtenu (photo 10):

Photo n ° 10 - une carte avec des composants scellés

Comme je l'ai écrit ci-dessus, l'écran et le module d'horloge sont élevés au-dessus de la carte avec des supports en plastique constitués de chevilles pour une installation rapide, et leurs contacts sont soudés à la carte avec des fils fins.Le capteur de température et d'humidité est affiché séparément sur le dessus de l'appareil. À mon avis, avec cet arrangement, les lectures seront plus précises. Pour les canaux d'éclairage et le filtre, deux prises externes sont affichées en bas de la carte. De plus, la hauteur des boutons était insuffisante, je prévois donc de les augmenter avec des bagues en plastique. Après quelques manipulations, l'appareil prend un aspect presque fini, illustré sur la photo n ° 11.

Photo n ° 11 - aquacontrôleur sans boîtier

Avant de sceller le haut du boîtier, vous devez écrire le firmware dans Arduino ProMini. Pour ce faire, je mets des broches sur la carte connectées aux contacts Vcc, GND, Rx et TX. Pour programmer Arduino ProMini utilisation la plus simple Programmeur USB, mais ce n'était pas disponible. Son rôle a été joué avec succès par un autre conseil d'administration Arduino uno avec le contrôleur retiré. Je n'entrerai pas dans les détails de ce processus, car il existe de nombreux articles sur ce sujet sur Internet. Je ne donnerai que la photo n ° 12 pour plus de clarté.

Photo n ° 12 - préparation du firmware

Parlons maintenant du programme lui-même. Lorsque vous mettez l'appareil sous tension, l'écran principal s'affiche. Il affiche des informations sur la date, l'heure, la température et l'humidité actuelles. En outre, plusieurs caractères spéciaux sont affichés en fonction de l'état actuel du système, à savoir: la lumière est allumée - l'icône du soleil; lumière éteinte - icône lune; filtre activé - icône de filtre; l'alimentation est en cours - icône de poisson. Lorsque vous cliquez sur OK, l'utilisateur entre dans un menu où il est possible de configurer des paramètres tels que:
- mode de contrôle d'éclairage. Dans cette section, vous pouvez allumer et éteindre la lumière manuellement en sélectionnant l'élément de menu correspondant, et également définir les heures de marche et d'arrêt programmées.
- mode de contrôle du filtre. Permet d'activer et de désactiver manuellement le filtre, sélectionnez la fonction «alimentation» (Fedding) et définissez le programme d'alimentation. En mode d'alimentation, le filtre s'arrête et se rétablit automatiquement après 15 minutes.
- réglage de la date actuelle.
- régler l'heure actuelle. Les données de date et d'heure sont enregistrées dans le module d'horloge et lorsque l'alimentation est coupée, elles ne sont pas réinitialisées si une batterie est installée dessus.

Pour une meilleure compréhension, la figure 13 montre la structure du menu.

Figure №15 - structure du menu de l'aquacontroller.

Téléchargez le firmware pour Arduino Pro Mini et toutes les bibliothèques nécessaires peuvent être ce lien

Après avoir écrit le programme sur le microcontrôleur, vous pouvez fermer le boîtier et procéder aux tests en conditions réelles. Environ une semaine de fonctionnement s'est écoulée avant la rédaction de cet article. L'aquacontroller a parfaitement fonctionné sans aucun dysfonctionnement, ce qui m'a évité de tirer constamment sur les fourches si nécessaire pour nourrir le poisson ou éteindre la lumière. Le résultat de mes efforts est montré sur la photo n ° 16.

Photo n ° 16 - aquacontrôleur en fonctionnement