Электроаквариум

[Decilitr]

Хочу поделиться своим опытом в создании электронной системы жизнеобеспечения аквариума.
Знаю, что эта тема не раз и не два обсуждалась на этом форуме, но думаю, что и моя система может быть интересна, поскольку обладает рядом несомненных достоинств.
Во-первых, система имеет достаточный для большинства набор аквариумных функций. А если чего-то и недостает, то совсем несложно провести необходимую модернизацию или адаптацию под конкретные задачи.
Во-вторых, система относительно несложна – для человека, имеющего хотя бы минимальный радиолюбительский опыт.
В-третьих, система построена на блочном принципе, а потому каждый может взять от нее только самое нужное. Один из основных блоков выполнен на основе доступного радиоконструктора NM8036 от Мастер Кит, что значительно облегчает дело и решает проблему с поиском комплектующих. Остальные блоки самодельные и совсем простые.
Ну и, наконец, в отличие от многих подобных идей, обсуждавшихся на форуме, эта система полностью собрана, испытана и, главное, надежно работает. Согласитесь, это совсем немало.

Теперь по порядку.
Система состоит из четырех функционально завершенных и независимых друг от друга блоков: таймера-терморегулятора, реле времени для отключения фильтра на время кормления, сигнализации протечек/перелива аквариума и блока коммутации.

1. Таймер-терморегулятор выполнен из набора радиоконструктора Мастер Кит NM8036. Сам радиоконструктор построен на основе микроконтроллера Atmel Mega32 и имеет достаточно богатые возможности, с полным перечнем которых можно познакомиться на страничке набора.
Блок таймера-терморегулятора собран на трех печатных платах – основной плате, плате с двустрочным текстовым ЖК-индикатором с подсветкой и плате клавиатуры.
В моей конструкции таймер-терморегулятор выполняет следующие функции:
– раздельное управление временем работы двух осветительных люминесцентных ламп;
– управление временем работы светодиодной (ночной) подсветки;
– управление временем работы компрессора;
– измерение и отображение температуры в двух точках аквариума с точностью до 0,10 С и управление нагревателем по любому из двух (или обоим одновременно) термодатчиков;
– измерение и отображение температуры в комнате и на улице с той же точностью (в комплект набора NM8036 входят четыре термодатчика DS18B20 фирмы DALLAS – надо же было их куда-то использовать). Общее же число термодатчиков, которые можно подключить к таймеру-терморегулятору – 32.
Имеется возможность соединения блока таймера-терморегулятора с компьютером через СОМ-порт. В этом случае настраивать режимы его работы гораздо удобнее в окне специальной программы. Через СОМ-порт можно также обновлять прошивку микроконтроллера, новые версии которой достаточно регулярно выкладываются на страничке набора. Есть возможность сбора статистики показаний датчиков – их значения с заданной периодичностью пишутся в файл.
Кроме того, в блоке таймера-терморегулятора есть два однотипных аналоговых входа АЦП, на которые можно подавать сигналы положительной полярности с уровнем от 0 до 5 В (дискретность 1024 уровня, т.е. динамический диапазон составляет 60 дБ). К одному из этих входов можно подключить, к примеру, рН-метр, сигнал от которого будет управлять клапаном подачи СО2.
Еще в блоке таймера-терморегулятора есть энергонезависимые часы реального времени (ну это понятно) и простенький будильник-бипер, с возможностью программирования по дням недели. Кстати, все выходы таймера (в т.ч. управление светом, компрессором) также могут программироваться раздельно по дням недели, месяцам, годам (!). Т.е. несложно добавить еще каких-нибудь устройств, требующих периодического включения/выключения. Например – автоматическую кормушку.

2. Реле времени для отключения фильтра на время кормления имеет до неприличия простую схему и может настраиваться на интервал от 1 до 30 минут со стабильностью выдержки около 1%. Кроме кнопки остановки фильтра (запуск таймера) имеется также и кнопка запуска фильтра (сброс таймера) – на случай, если управились с кормежкой раньше.

3. Блок сигнализации протечек/перелива аквариума имеет четыре канала со световой и звуковой индикацией.
Один из датчиков закреплен на верхнем, обычно сухом, крае банки на случай перелива при подмене воды, т.к. вода подается шлангом из ванной и про нее можно случайно забыть.
Два других датчика закреплены в противоположных сторонах верхней крышки тумбы (сигнализация протечки банки), четвертый – в поддоне канистры (сигнализация протечки канистры или ее шлангов).
Все датчики одинаковые и очень простые – по два параллельных отрезка луженого медного провода длиной 10 мм с расстоянием между ними 5 мм. Датчики соединяются с блоком сигнализации обычным двужильным монтажным проводом.
Сама схема сигнализации, честно говоря, далеко не оптимальная, т.к. была собрана из того, что было в тот момент под рукой – советской еще КМОП логике 561 серии. Из-за этого число корпусов получилось большое – четыре, хотя такую же схему можно было бы собрать на одном микроконтроллере. Но переделывать не буду – работает и ладно.
Сигнализация уверенно срабатывает, если между контактами любого из датчиков попадет хоть капля воды, при этом мигает светодиод соответствующего канала и немузыкально пищит зуммер.
В блоке сигнализации предусмотрен еще один цифровой информационный выход, к которому в дальнейшем я планирую подключить систему оповещения по GSM каналу – тоже из набора Мастер Кит – ВМ8038. Но сначала я дождусь, пока данное устройство будет несколько оптимизировано, т.к. пока оно еще сырое и к его работе имеется много нареканий.

4. Блок коммутации – это попросту набор из 8-ми тумблеров, установленных в один ряд и управляющих режимами работы всех электрических узлов аквариума – светом, компрессором, нагревателем и т.д. Каждый тумблер имеет три положения: среднее – нагрузка отключена, верхнее положение – нагрузка постоянно включена и нижнее положение – нагрузка управляется от блока таймера-терморегулятора. Включение некоторых нагрузок (фильтр, компрессор, нагреватель) дополнительно индицируется светодиодами.

Все это хозяйство собрано в одном узком и длинном пластмассовом корпусе, закрепленном над задним краем крышки аквариума. Получилось удобно и очень симпатично.

Вот в общих чертах и все. На блоки электронной системы жизнеобеспечения у меня есть готовые принципиальные схемы и чертежи печатных плат (кроме таймера-терморегулятора), а также общая электрическая схема. Если у кого-то возникнет интерес, могу поделиться информацией по любому вопросу.

Теперь фотографии. (Обилие проводов, думаю, вполне объясняет название "Электроаквариум"...)