AquaController

[AquaGomel]

Уважаемые аквариумисты, хочется поделиться информацией и опытом по созданию умной "железяки" аквариумного контроллера. За последние несколько лет развитие одно платных компьютеров и им подобных шагнуло далеко в перед. Если ранее нужно было сидеть с паяльником травить лудить и вообще обладать не дюжими знаниями в области радиоэлектроники и программирования, то на текущий момент все это упростилось на столько что появилась возможность и желание сделать все самому. А посему, сею тему буду развивать и поддерживать в силу свободного времени и развития проекта...

Основные экраны


Печатные платы
Рекомендуется использовать готовые платы для сборки контроллера и силовой части:

Контроллер выполнен в виде нескольких функционально законченных блоков. Данный контроллер построен на платформе Arduino Nano на микроконтроллере ATmega328. Основной упор при разработке делался на дешевизну проекта, поэтому использовались простые комплектующие без сенсорных экранов и прочих излишеств. За исходный функционал брался контроллер Юсупова, а так же меню и экраны управления были взяты по примеру этого контроллера. За исключением собственного функционала.

Принципиальная схема
Для тех кто хочет собрать на макетке.


Комплектующие:

Скрытый текст

Мозги:Arduino Nano ATmega328
Дисплей: LCD 2004
Блока часов реального времени (DS3231)
Силового блока:Применяются 8-ми канальные блоки реле (твердотельное), либо собственная силовая плата.
Блок связи ESP8266 модель ESP-07

Основные функции.
Скрытый текст

• Часы. Индикация даты и времени.
• Управление аквариумными нагрузками от 4 до 8 каналов.
• До 10 ежедневных программ таймера.
• До 10 ежечасных программ таймера. С диапазоном длительности работы до 60 минут.
• До 10 секундных разовых таймеров. С диапазоном длительности работы от 1 до 255 секунд.
• Поддержка до 8 цифровых датчиков температуры2. на 3-х проводной шине.
• Измерение температуры в пределах 16…35 градусов. Разрешение измерения 0.125°C. Возможность управления нагрузкой (обогревателем/охладителем) на любом канале выхода.
• Аккумулятор для работы часов МК. Сохранение хода часов.
• Автоматическое сохранение в энергонезависимой памяти всех настроек (кроме хода часов) при полном отключении питания и разряде аккумулятора.
• Управление устройством через 2-х осевой джойстик.
• Вывод информации на ЖК-дисплей 20*4 с минимальными сокращениями, интуитивно-понятный интерфейс.
• Связь со смартфоном на ОС Android по Wi-Fi. Дополнительное программное обеспечение для быстрого программирования таймеров, термостата, синхронизации времени.
• Удаленное управление устройством по средствам Wi-Fi в локальной сети (либо сети Internet при определенной настройка сетевого оборудования).
• Самостоятельная синхронизация и корректировка даты и времени устройства при наличии доступа устройству в сеть Internet. Либо удаленная синхронизация через смартфон.
• Функция слежения за отклонением показаний датчиков от среднего установленного значения со звуковым оповещением и индикацией аварийного датчика.
• Отключение нагрузки (фильтра) при нажатии одной кнопки на 5 или 30 минут (временное отключение фильтра).
• Функция слежения и оповещения за уровнем воды (перелив).

Мобильный клиент.

Скачать можно по ссылке:



Также пишется документация по работе с устройством его сборке и прошивке... Полная документация

Что из этого можно будет потрогать руками?
Практически все. Все материалы по плате, схема, разводки, gerber файлы доступны для скачивания во вложениях.

Распиновка
Скрытый текст

D6 (10), D7(11),D8(12), D9(13), D10(14), D11(15), D12(16), D13(17) - каналы используются для силовой части (реле).

D5(9) - switchPin (кнопка джойстика)

D4(8) - tonePin (канал спикера)

D3(7) - температурные датчики

A7(26), A6(25) - X,Y джойстика

A4(27),A5(28) - I2C шина, используется для подключения экрана и модуля часов.

TDX(31), RDX(30) - UART шина для обмена данных с WiFI модулем

A0(19) - waterpin (подключение датчика уровня воды)

Для чего это?
Да на форуме много тем с различными проектами аквариумной автоматики, данное устройство не претендует на какую-то оригинальность, делалось под себя, и возможно кому-то понравится данный проект... На все вопросы с удовольствием отвечу, все советы с удовольствием выслушаю...

Альтернативный источник скачивания: https://1drv.ms/f/s!AtUQdsFO3hWIgYMbwP45VuvP0xUTUA

Исходники прошивок
Все исходники доступны под MIT License по адресу: https://bitbucket.org/account/user/i...ch/projects/AQ

Последняя актуальная версия 1.3.9
- Обновлен протокол передачи данных до версии 0.6 (см. документацию)
- Добавлены уведомления о протечке (низком уровне) воды на удаленном клиенте. По умолчанию выключены.
- Добавлена возможность автоматического обновления прошивок удаленно с сервера. Данная функция настраивается только через удаленный клиент.
По умолчанию выключена.
-Добавлено кеширования основных настроек на модуле связи для ускорения подключения клиента к контроллеру.


Готовые решения
Итоговый вариант.

[bobus]

На githubе апдейтами ядра и библиотек основньіе глюки уже убраньі.
Посмотрим. Впрочем - каждьій сам себе бетховен

[AquaGomel]

Допис від Oleksandr54

1. не совсем понимаю как бинарник (HEX файл) AquaControllerNano v 1.2.8 - 0.3 весом 84 Кб помещаеться в ArduinoNANO 32 Кб (ATmega328) при этом 2 Кб используются для загрузчика?.
2. мне любая схема интерестна, в схеме где применяються PCA9635 и ADS1015
непонятно назначение клемника DS1(Header3) если для DS18B20 то резистор R6 должен бить между контактом 2 и 3 DS1;
на микросхему U2 не подаеться питание на контакт VDD;
базу транзисторов Q1 и Q2 через сопротивление 10К желательно привязать до минуса;
обвязка управления оптопарами U1-U12 некоректна: слишком большие номинали сопротивлений R2, R8, R15.....при виходних уровнях микросхеми U2- 3 вольта, тем более дальше применяються светодиоди со своим падением напряжения. Может последовательно стоит подключить сопротивлене едак 30 Ом светодиод и до светодиода оптопари или чудить схему с транзисторами.
следует учтивать работу с ADS1115 (ADS1015) напряжение подаваемое на вход АЦП не должно превышать VDD+0,3 В.В данном случае VDD(3,3)+0,3В= 3,6 вольта.Этот модуль очень боится перенапряжения как по входам, так и по питанию. Превышение напряжения более чем на 5% от напряжения питания его моментально сожжет.
и бузер BZ1 все-таки подключить через транзистор (правило хорошего тона) Все изложенное ИМХО.
Пожелания: если будете фиксить прошивку, профиксите пожалуйста отображение на екране температури с DS18B20, чтоби не отображались сотие градуса (виглядит не корректно).

Внес некоторые правки в схемотехнику платы версии 2.0 Если не затруднит может глянете на досуге? Не хочется заказывать платы дважды...

[bobus]

Вопрос, как я понял задан конкретному человеку, но позволю себе изложить свою точку зрения.

1. Q1 должен быть NPN, R49 - 1K (там гле буззер)

2. Для кнопок сброса и загрузки обычно ставят триггер на двух транзисторах, это убирает возможный дребезг контактов.

3. Не знаю, что должно подключаться к АЦП, но желательно на каждом входе поставить RC цепочку дабы уменьшить импульсные помехи
Кроме того - это дололнительная защита микросхемы.

4. Шина I2С не такая простая как кажется на первый взгляд и большое количество устройств плюс длинные провода создают кучу проблем с устойчивостью.
Я бы предусмотрел на плате возможность установки репитера для внешних устройств.

5. По поводу PCA9635. Судя по адресным входам там дискретность ШИМ 128. Этого слишком малоо для реализации всяких закатов-рассветов.
Даже на 1024 весьма заметна ступенчатость изменения яркости. Схему подключения СД к выходам я бы изменил, чтобы они включались при 0 на выходах. т.е. выход - светодиод - резистор 68 Ом - +3В. Паралельно аналогичная цепочка для оптопары, о номинале резистора - ниже.
(Кстати падение напряжения на светодиоде в MOC3041M всего 1,5В, поэтому в вашем варианте зеленый СД воообще не засветится.)
MOC3041M самая дешевая из серии, но гарантированно включается при токе 15 мА, поэтому последовательный резистор нужно уменьшить до 150 ОМ, либо использовать 3043М, тогда 470 Ом - в сам раз.

6. R36 и R37 не нужны. Хотя если последовательно с R20 и R23 поставить по диоду для защиты PCA9635 в случае пробоя этих трашзисторов, то нужно оставить.

7. Если симистором будет управляться реактивная нагрузка (например помпа) то паралельно к нему RC цепочку ставить обязательно.

Как бы на первый взгляд все ...

[AquaGomel]

Допис від bobus

Вопрос, как я понял задан конкретному человеку, но позволю себе изложить свою точку зрения.

1. Q1 должен быть NPN, R49 - 1K (там гле буззер)

2. Для кнопок сброса и загрузки обычно ставят триггер на двух транзисторах, это убирает возможный дребезг контактов.

3. Не знаю, что должно подключаться к АЦП, но желательно на каждом входе поставить RC цепочку дабы уменьшить импульсные помехи
Кроме того - это дололнительная защита микросхемы.

4. Шина I2С не такая простая как кажется на первый взгляд и большое количество устройств плюс длинные провода создают кучу проблем с устойчивостью.
Я бы предусмотрел на плате возможность установки репитера для внешних устройств.

5. По поводу PCA9635. Судя по адресным входам там дискретность ШИМ 128. Этого слишком малоо для реализации всяких закатов-рассветов.
Даже на 1024 весьма заметна ступенчатость изменения яркости. Схему подключения СД к выходам я бы изменил, чтобы они включались при 0 на выходах. т.е. выход - светодиод - резистор 68 Ом - +3В. Паралельно аналогичная цепочка для оптопары, о номинале резистора - ниже.
(Кстати падение напряжения на светодиоде в MOC3041M всего 1,5В, поэтому в вашем варианте зеленый СД воообще не засветится.)
MOC3041M самая дешевая из серии, но гарантированно включается при токе 15 мА, поэтому последовательный резистор нужно уменьшить до 150 ОМ, либо использовать 3043М, тогда 470 Ом - в сам раз.

6. R36 и R37 не нужны. Хотя если последовательно с R20 и R23 поставить по диоду для защиты PCA9635 в случае пробоя этих трашзисторов, то нужно оставить.

7. Если симистором будет управляться реактивная нагрузка (например помпа) то паралельно к нему RC цепочку ставить обязательно.

Как бы на первый взгляд все ...

Спасибо за комментарий. К сожалению сам я не силен в электротехнике, поэтому любое мнение для меня очень важно, хочется сделать вторую версию более добротно!

Теперь по пунктам:
1. Абсолютно согласен, тут я не прав... Уже поправил.
2. Эти кнопки нужны только для программирования, извне они не будут доступны. Нажиматься они будут один максимум 2 раза при прошивке...
3. Тут я увы не силен, сам понимаю что что-то нужно было бы поставить, но что и как пока не нашел хорошего примера для ADS1015
4. Мысль хорошая, осталось придумать как реализовать... Если есть какие-то схемы с радостью посмотрю...
5. PCA9635 - 16 бит разрядность... По поводу светодиода: http://esp8266-projects.org/2015/03/...or-mains-html/ Вроде рабочая схема... По поводу MOC3041M обвязки, тоже вроде номиналы стандартны...Так же из примера выше... Возможно я не прав...
6. Хотелось бы схемку для наглядности...
7. Согласен, тут для одного канала можно сделать такую избыточность...
Как-то так...

[bobus]

Если коротко, то :

3. Смотрите даташит ADS1015 - typical application. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1015.pdf Учтите, для некоторых датчиков потребуется добавить ОУ, обратите внимание на уменьшение входного сопротивления АЦП, если использовать чувствительные диапазоны.

4. https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9515.pdf -например.

5. Да, 16бит, но 8бит на каждьій канал + 8 бит общие на все. Исхитриться програмно конечно можно.
Желательно не верить слепо любительским схемам.Она рабочая, но если СД подтянуть к плюсу, то мощность рассеиваемая чипом будет меньше процентов на 40. Смотрите https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9635.pdf? стр.23

5a. По поводу вашей ссьілки на любительскую схему управления симистором. Она то как-то работает, но если почитать даташит, то

Rin is calculated so that IF is equal to the rated IFT of the part, 5 mA for the MOC3033M and MOC3043M, 10 mA for the MOC3032M and MOC3042M, or 15 mA for the MOC3031M and MOC3041M.

3043 всего на 5% дороже, но 30 мВт на каждом канале я бьі сэкономил.

6. Да что тут рисовать : в разрыв между 20 выходом мсх и резистором R20 вставляете любой маломощньій диод катодом к резистору . Для 21 и R23 - аналогично. Впрочем - диод это перестраховка. Совсем не обязательная.

[AquaGomel]

Допис від bobus

Если коротко, то :

3. Смотрите даташит ADS1015 - typical application. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1015.pdf Учтите, для некоторых датчиков потребуется добавить ОУ, обратите внимание на уменьшение входного сопротивления АЦП, если использовать чувствительные диапазоны.

4. https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9515.pdf -например.

5. Да, 16бит, но 8бит на каждьій канал + 8 бит общие на все. Исхитриться програмно конечно можно.
Желательно не верить слепо любительским схемам.Она рабочая, но если СД подтянуть к плюсу, то мощность рассеиваемая чипом будет меньше процентов на 40. Смотрите https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/PCA9635.pdf? стр.23

5a. По поводу вашей ссьілки на любительскую схему управления симистором. Она то как-то работает, но если почитать даташит, то

3043 всего на 5% дороже, но 30 мВт на каждом канале я бьі сэкономил.

6. Да что тут рисовать : в разрыв между 20 выходом мсх и резистором R20 вставляете любой маломощньій диод катодом к резистору . Для 21 и R23 - аналогично. Впрочем - диод это перестраховка. Совсем не обязательная.

3. На аналоговые входы будет садиться датчик уровня воды, + PH метр плата с собственным ОУ.
4. Буду думать.
5. Заменяю PCA9635 на PCA9685 12 бит на канал должно хватить!
5а. Буду думать.
6. Добавлю, будет жаль спалить основную микруху...

[AquaGomel]

Есть в наличии готовый контроллер, тестирование прошел на моих банках. Если кому интересно пишите в личку.

[burnashev]

Допис від AquaGomel

Есть в наличии готовый контроллер, тестирование прошел на моих банках. Если кому интересно пишите в личку.

Подскажите пожалуйста где купить такие розетки как у вас на корпусе)

tropfish.org.ua

[Сергій М]

burnashev, на радиорынке, у нас точно есть, сам покупал такие.

[burnashev]

Допис від Сергій М

burnashev, на радиорынке, у нас точно есть, сам покупал такие.

А название? Ищу в интернете найти не могу

tropfish.org.ua

[bobus]

Цей рудимент совдепії називається "Розетка приборная РД-1"

Розроблений виключно для використання в парі зрозрізною вилкою ВД-1, а оскільки всі сучасні вилки мають нерозрізні штирі, то з ними контакт паршивий. Можливе іскріння і нагрів.

[burnashev]

Допис від bobus

Цей рудимент совдепії називається "Розетка приборная РД-1"

Спасибо огромное)

tropfish.org.ua

[Сергій М]

В епицентре есть вилки, идеально подходят, даже при очень "густом" расположении розеток, как у автора темы.


А в самой розетке контакты разрезные, поэтому несложно подогнуть эти контакты для лучшего соединения.

[Pro100LED]

Есть ли смысл делать такие розетки в корпусе если все равно придется отрезать вилки у оборудования и монтировать новые тонкие вилки? Может просто сразу поставить винтовые клемники, что будет дешевле.

[Сергій М]

Допис від Pro100LED

Может просто сразу поставить винтовые клемники, что будет дешевле.

В плане безопасности - вилка лучше, при любой аварийной ситуации её мгновенно можно выдернуть, переключить в другое гнездо или включить непосредственно в сеть минуя временно неработающий контроллер.