Аквариумный контроллер от Stan88

[Stan88]

В данной теме хотел бы продемонстрировать свои наработки по аквариумному контроллеру. Возможно кого-то что-либо заинтересует, или кто-то захочет повторить конструкцию, - поэтому в теме прилагаются необходимые файлы.

Сразу оговорюсь, что создавалось все под собственные нужды и нужды друзей-аквариумистов. Все ниже описанное - IMHO, не претендует на "истину" и никоим образом не критикует труд других людей. Это просто моя точка зрения.

Предпосылки для создания контроллера весьма бональны - был приобретен аквариум на 450 л, и к нему в дополнение шла крышка с установленными лампами, ЭПРА, кулерами и небезызвестным контроллером А.Юсупова. Первое время я туда даже не заглядывал, т.к. все работало и управлялось с ПК по Bluetooth. Разбираться начал когда появились проблемы, связанные в большей степени с качеством электросети и конструкцией самой крышки. Сама концепция данного контроллера мне очень понравилась. Поэтому при создании своего прототипа я так же опирался на данный контроллер (а так же и из-за того, что все оборудование было смонтировано под него, а особо переделывать весьма неплохо продуманную крышку мне не хотелось). Так что текущий контроллер я бы назвал одной из интерпретаций контроллера А.Юсупова. Однако, схемотехническая реализация, печатная плата устройства, программное обеспечение низкого и высокого уровня, документация и прочее - разработано с нуля. Что-то было позаимствовано, что-то убрано и добавлено.

1. Первое что вызвало проблему - отсутствие часов реального времени. В крышке установлен источник бесперебойного питания с выходом 5В. Однако это не спасает, т.к. источника хватает примерно на час. А отключения бывают и большими, да и последнее время все более частыми.

2. Затем вышел из строя один симистор. Через пол года еще один. Физических повреждений на плате нет, но при этом прозванивается затвор на один из электродов. Судя из опыта ремонта силовой техники, вероятнее всего вариант прохождения высковольтной "иголки" по электросети. Что и привело симисторы в негодность, т.к. какая-либо защита по питающей цепи отсутствует. Исходя из собственной статистики замена симисторов/теристоров в силовой аппаратуре, используемых в сложных эксплуатационных условиях, происходит значительно чаще чем простого электромеханического реле (хотя оно тоже имеет недостатки при работе на очень мощную нагрузку).

3. С коммуникацией так же не все заладилось. Пока стоял радиомодуль на HC-05 ничто не вызывало вопросов. Потом появилась необходимость взять его на неделю на работу. Как я понимаю, за связь отвечает ATtiny2313, реализующая программно мост UART-USB. На моем контроллере она просто была не установлена. Прошить и установить ее не проблема, но вывод сигналов на USB реализован через штырьковое соединение, что не очень-то удобно. Стандартных длинных кабелей для такой коммутации я не встречал, а делать свой было просто лень. Дождался возвращения HC-05.

4. Разбираясь с организацией связи устройства с ПК заметил еще одну особенность платы - ни один из разъемов и выводов никак не промаркированы. Описание по печатной плате я так же не смог найти, только схему устройства и разводку платы в Layout'e, чем и приходилось пользоваться каждый раз, узнавая назначение того или иного вывода. Мне это показалось не очень удобным.

5. Так же, после сброса контроллера и последующей синхронизации времени нагрузка, которая должна работать в это время, не включается автоматически. Приходится искать листок, на котором записано что куда подключено и включать вручную. В другом случае нагрузка включится лишь при следующем совпадении времени старта заданных таймеров.

6. Ну и последнее - это возможность что-либо изменить или добавить, при надобности, в ходе эксплуатации устройства. А для этого необходимо иметь все исходники, и четко разбираться в оных.

Вероятно, большинство пользователей никогда и не задумывались над этими аспектами. Однако, для меня они стали решающими для разработки собственного аквариумного контроллера. Ниже приведено краткое описание возможностей устройства и ПО.

1. Управление 8 каналами (+1 ШИМ канал):
- 4 канала освещения;
- компрессор;
- нагреватель;
- электроклапан системы CO2;
- помпа/электроклапан автодолива;
- кулера 12В (ШИМ).
2. Подключение 3-х температурных датчиков DS18B20.
3. Подключение электродов PH и Redox-потенциала.
4. Подключение датчика уровня воды (аналоговый датчик).
5. В качестве коммутирующего элемента использовались электромеханические реле.
6. Подключение 4-х строчного ЖКИ на контроллере HD44780.
7. Наличие часов реального времени DS1307Z.
8. Связь с ПК организована 2 способами:
- радиомодуль, использующий Bluetooth HC-05 (основной);
- подключение по USB (резервный).
9. Номинальная мощность коммутируемой нагрузки 650 Вт.
10. Наличие электрических фильтров питающих напряжений и защитных элиментов основных цепей устройства.
11. Разъемы и выводы подключений промаркированы.
12. Возможности программного обеспечения:
- ручной режим управления нагрузкой;
- 4 автоматических режима (температурный режим, режим PH/CO2, режим вентиляции крышки, режим автодолива воды);
- использование 3-х таймеров на каждый канал, с возможностью посекундной установки интервалов;
- калибровка электродов;
- ограничивающие временные интервалы подсветки ЖКИ, работы кулеров и системы СО2;
- запись данных в энергонезависимую память контроллера.

Для подключения электродов используется плата усиления сигнала, основанная на операционном усилителе CA3140E. Более подробно она рассмотрена в теме акваконтроллера А.Юсупова. Тут я ничего изменять не стал, т.к. плата хорошо себя зарекомендовала, и за 2 года не было ни единого сбоя в ее работе.

К теме приложены все необходимые файлы для сборки и наладки устройства. Схема и печатная плата устройства были разработаны в программном продукте P-CAD 2006 SP2. Описание программы AquaController 2014 находится в справочных метриалах, в меню программы. В наличии также имеются 4 печатные платы устройства. Если кого-то заинтересует - платы могу отдать по себестоимости.

[Шаманчик]

Супер. Каналы освещения 220v?

[Stan88]

Вся нагрузка 220 В, и освещение тоже.

[pimass]

Отличная наработка!

[steals81]

Стоимость платы?

[Starcomputer]

Отличная разработка !!!

[Stan88]

Спасибо за положительные отзывы. Добавил в тему список используемых мною (и рекомендуемых) компонентов. Значения емкостей (кроме керамики 22pF для кварцевого резонатора) могут незначительно отличаться. Если нет качественного стабилизированного питания - супервайзер лучше не ставить (он весьма чуствителен к значению питающего напряжения и его флуктуациям). Индуктивности и дросель фильтрации так же могут незначительно отличаться по номиналам. Кварцевый резонатор для часов DS1307 (32.768 kHz) желательно использовать термостабильный, и из какого-либо прецизионного промышленного оборудования. Мне посчастливилось использовать такой резонатор - 1 минута набегает за ~ пол года. Некоторые компоненты и номиналы взяты с запасом. Поэтому при небольшом отличии - функциональной разницы быть не должно.

[Starcomputer]

Лучше использовать DS3231 там встроенный прецизионный кварц с термокомпенсацией.

[Stan88]

Согласен с Вами. Но это уже в следующем проетке, если в таковом будет надобность.

[Neo_Matrix]

Stan88, подскажите пожалуйста, а на каком языке написана управляющая программа? Вопрос возник по причине того, что я использую линукс. При этом контроллер очень заинтересовал. Возможно ли скомпилить под линух?

[Stan88]

Управляющая программа написана на С++ в среде Microsoft Visual Studio. Поэтому просто скомпилировать программу под линух не получится. Было желание написать эту прогу на QT, но далее желания дело так и не пошло. Да и смысла я больше в этом уже не видел. Ибо заморачиваться с интерфейсом под каждую ось - нерационально. Лучше использовать веб-интерфейс. Но это уже другое устройство. Сейчас начал планомерный переход с ARM7TDMI на Cortex-M3 и начал продумывать концепцию нового контроллера, с учетом текущих наработок и некоторых поправок, замеченных в его программной части. Но дело это длительное, ибо времени у меня пока маловато...

[Michael_lm]

Сообщение от Stan88

Аквариумный контроллер

Собрал, сейчас на обкатке. Железо, софт все отлично работает. Единственной проблемой оказалась пайка CP2102, поскольку паяльной станции нет, паял паяльником и под микроскопом)) С платой помог Китай, все остальное ручками. Плата с доставкой обошлась в 17$. Спасибо за разработку.

[Stan88]

Пожалуйста. Рад что кого-то заинтересовал проект!) Практически за год использования ни одного сбоя ни у меня, ни у товарищей - не было. Хотя прошивка не идеальна!) Имеется несколько моментов, которые можно было бы улучшить (проверку записи в память, добавить CRC в конец пакета данных и другое, повышающее надежность обмена данными). Но...так как проект не коммерческий, а открытый, да и к тому же все работает и так - вводить эти изменения мне попросту лень!))) Вот более подробная статья на Хабре, если будет интересно - http://habrahabr.ru/post/251311/

[pimass]

Stan88, Приветствую, а Gerber файлы как то можно будет заполучить? А то руки зачесались, но утюжить совсем желания нет (да и вряд ли получится), может еще кто из "интуазистов" захочет повторит устройство опять же....

[Michael_lm]

https://yadi.sk/d/TOWtImAEhgw2M Вот файлы. По ним делалась плата. Заказывал вот у этого китайца http://www.aliexpress.com/snapshot/6...67607386883114 У него должно было все остаться. Заказывал без платы для bluetooth модуля. Она почему-то у него вышла по стоимости чуть дешевле, чем основная и я отказался. Вариант закосить под дурочка и подсунуть ему как единую плату не прокатил.
С китайцем можно торговаться.