Система автоматического управления аквариумом на Arduino

Уход за аквариумом состоит из ряда процедур, которые проводятся по расписанию. Чёткий график этих рутинных действий поддерживает постоянный микроклимат в аквариуме, а это положительно отражается на обитателях аквариума, на их поведение и их здоровье. Таймер для аквариума упрощает обслуживание аквариума за счёт частичной автоматизации рутинных действий.

  • Умный аквариум
  • Разновидности таймеров для аквариума
  • Электромеханический таймер
  • Таймер для аквариума в виде розетки
  • Как настроить
  • Использование аквариумного таймера
  • Советы и предупреждения
  • Видео: делаем таймер для аквариума своими руками
  • Видео обзор механического таймера

Правила ухода за аквариумами: бесплатно

Умный аквариум

При помощи различных приборы для обслуживания аквариума можно создать настоящий умный аквариум, который не будет нуждаться в уходе. Аквариумные рыбки и растения, а точнее, наблюдение за ними, конечно доставляют эстетическое удовольствие. Но настоящему аквариумисту приносит радость свой аквариум и возня с ним, например с пересадкой растений, чисткой воды.

Комплексный умный аквариум – сложное инженерное сооружение. Первый шаг к умному аквариуму – заставить работать по расписанию ряд обслуживающих его приборов. Таймеры, которые настраиваются своими руками, предназначены именно для этой цели.

Как расположить диоды по цветам?

Так как RB 3 штуки, они станут по диагонали кластера. Те леды, которые в среднем позиции сохраняют свое расположение так как они освещать будут одинаково и верхнюю и нижнюю границу кластера.

Леды одного ряда расположенные в верхней позиции одного кластера в соседнем кластере будут занимать нижнюю позицию с отличающимся расположением, а в следующем кластере опять верхний, так чередуясь.

Нижний ряд кластеров это зеркальное отражение верхнего ряда сначала по вертикали, а потом по горизонтали (такое отражение сделано для того, чтобы избежать соседствующего расположения ледов одного цвета). Результат подхода смотрите на рисунке.

Разновидности таймеров для аквариума

Аквариумисты используют обычные таймеры, то есть устройства, которые «следят» за включением и выключением источников света или других потребителей электроэнергии по расписанию. Для приборов в аквариуме (например, компрессор, аэратор, лампы) применяют таймеры:

  • электромеханические;
  • электронные.

Выбор типа таймера зависит от того, на какое время аквариум остаётся без присмотра и от средств, которые не жаль потратить на его покупку, так как цена электронных таймеров существенно выше электромеханических.

Электромеханический таймер

Такой таймер работает по принципу часового механизма. Настраивается время включения и отключения питания на протяжении одних суток. Настройка такого прибора не составит большого труда. На таймере обычно есть рычажки для указания времени включения и отключения и циферблат со шкалой времени. Для настройки выполняют несколько простых действий:

  1. Отгибают рычажки, выставляют время включения и отключения.
  2. Поворотом циферблата выставляют текущее время (на него должна указать треугольная метка).
  3. Таймер включают в розетку и подключают к нему прибор, для которого задали период работы.

Этот таймер прост в настройке и эксплуатации, но есть у него и недостатки:

  • относительно недолгий срок службы (по сравнению с электронными таймерами) из-за наличия механических частей, которые быстро изнашиваются;
  • настройка возможна в пределах одних суток;
  • при отключении питания в бытовой сети программа сбивается на время отсутствия электроэнергии;
  • тикающий звук.

Таймер для аквариума в виде розетки

Электронный таймер обычно представляет собой розетку с дисплеем и кнопками для его настройки. Разные модели таймеров различаются количеством возможных настроек. Типичные настройки электронного таймера:

  • отдельная настройка для разных дня недели;
  • настройка включения программы с задержкой (обычно на время до одних суток);
  • повторение цикла на нужное количество дней.

В любом электронном таймере находится встроенный аккумулятор (или батарейка), который не допускает сбоев программы при отключении электроэнергии.

Как настроить

Настройка электронного таймера не должна вызывать проблем, так как подробная инструкция по настройке и программированию таймера прилагается к каждой конкретной модели. Общие принципы настройки электронного таймера:

  1. Выставляется текущие дата и время.
  2. Задается время включения и выключения.
  3. Программа применяется к конкретному дню недели.
  4. Шаги 2 и 3 повторяются для каждого дня недели.

Так люксы или люмены? — спросите Вы

В Люменах измеряется количество света от источника, и это нам понадобится расчетах. А считать мы будем люксы — единицы исчисления освещённости (1 Люкс равен освещённости поверхности в 1м2 при световом потоке падающем на нее излучении, равным 1 Люмен).

Важно выбрать точные показатели без всяких «запасов». Если недостаток освещения замедляет ассимиляционные процессы в растениях, угнетает их рост и даже может привести к гибели, то из-за завышенных параметров растения могут:

  1. получить вред от избытка света, который ведет к разложению хлорофилла, деструкции протоплазмы растительности и дисбалансу питания.
  2. принять попытки «самозащиты» — путем уменьшения площади листовой пластины и опускания своих листьев в глубь воды — чего мы точно не добиваемся
  3. либо буйно вегетировать (неконтролируемо расти).

Чтобы они могли спокойно расти, на протяжении длительного времени и не меняли созданный вами подводный ландшафт, но при этом и не дегенерировали — правильно подбирайте характеристики освещения.

Использование аквариумного таймера

Основная забота аквариумиста – здоровье и жизнеспособность его обитателей. Это значит создать в аквариуме среду, как можно более приближенную к природной. Самое очевидное применение таймера – включение и выключение освещения аквариума в соответствии со световым днём. Таймер, к которому подключён источник света, настраивают на работу в течение 8-12 часов (в зависимости от времени года). Источником света может послужить, например, герметичная светодиодная лента. Можно закрепить её под крышкой аквариума, используя клей и герметик.

Естественные природные источники света – солнце и луна. Для комфортного существования некоторых видов рыб свет луны не менее важен, чем дневной. Аналогично дневному освещению можно настроить время работы специализированной синей лампы, имитирующей лунный свет.

Следующим шагом может быть подключение к таймеру компрессора для аэрации. Компрессоры, работающие совсем без перерыва, очень быстро вырабатывают свой ресурс и ломаются. Для продления срока службы компрессора его подключают к таймеру, который настроен на постоянную работу в течение суток, но с несколькими перерывами (достаточно три или четыре часовых перерыва за сутки).

Более сложно (но возможно!) автоматизировать ежедневную подмену части воды в аквариуме для имитации среды проточных водоемов. Для этого можно настроить таймер на включение помпы, сливающей воду в канализацию, на некоторое время каждый день. Точное время работы помпы определяется экспериментально так, чтобы сливалось 10-15% воды. Долив воды организуется через поплавковую камеру, расположенную внутри аквариума. С доливкой воды справится обычный сантехнический поплавок. Хотя такой поплавок вполне безопасен с точки зрения возможного перелива воды, всё-таки выставлять время работы таймера, управляющего помпой, лучше на то время, когда кто-нибудь находится дома, а на время длительного отсутствия вообще отключать.

Так сколько же нужно света водным растениям?

Некоторые считают, что оптимальным значением для большинства растений, является 50 люмен на 1 литр…

…но «литр воды под поверхностью» и тот же «литр на дне» получит разное количество света (Люкс)!!!. Важно на сколько хорошо освещаются листья растений, а не на сколько хорошо светят наши лампы над аквариумом.

Без экспериментов не обойтись, но смело можно ориентироваться на показатели определенные экспериментальными путями западных аквариумистов. Так определено, что :

  • 15000 люкс — вполне достаточно для поверхностных светолюбивых растений (плавающих на поверхности, и растущих на глубине до 10 см).
  • 10000 люкс — для размещенных в средних толщах воды
  • 3000 люкс — для грунтовых пород, не требующих высоких показателей.

Советы и предупреждения

Не подключайте к таймеру приборы, потребляющие мощность больше разрешенной.

Нагреватели и фильтры не стоит подключать к таймеру. Включение и отключение нагревателя обычно регулируется датчиком температуры воды, а процесс фильтрации должен быть непрерывным, да и выключенные фильтры обычно нельзя оставлять погруженными в воду.

Не стоит подключать несколько приборов к одному таймеру. Лучше использовать отдельные таймеры для каждого прибора или использовать многоканальный таймер.

Видео: делаем таймер для аквариума своими руками

Какие лампы нужны для таких требований?

Начинать расчет нужно с габаритов и литража.Точнее отталкиваться нужно не от литража, а от площади его поверхности (или дна, как вам удобней). И забудем про Вт/л. Рассмотрев на примере популярных размеров по таблице можно рассчитать нужные лампы для 100 литрового аквариума.

Наиболее значимой будем считать длину фасадного стекла по наиболее длинной стороне, т.к. существуют международные стандарты линейных ламп, и критически важно, чтобы они не оказались длиннее или короче габаритов самого аквариума.

*Округление в большую сторону обусловлено тем чтобы осталось место под цоколь вашего светильника.

Пример расчета. Так для 100л аквариума со сторонами 350х600х500 мм, исходя из норм освещенности и площади поверхности в 0,21м2 для растений средней высоты (до 25см) находим значение 2100 Люмен.

В интернет магазине выбираем ближайшие к 2100лм параметры и видим: в нашем случае на выбор лампы длиной по 590мм (ближайшее по длине аквариума 600мм) мощностью около от 20 до 30Вт.

Если необходимого номинала не найдется, что гарантировано для больших габаритов, то просто выбираем меньшие значения и в большем количестве.

А в другом примере: при тех же условиях, но для большого литража в 1500л, где может понадобиться более 16 000 люменов, подойдет 3 ярких лампы по 5200 люмен (максимально существующие) каждая.

Большая часть аквариумов уже идет укомплектована штатным светильником в крышке. Это хорошо тем что, все уже сделано и Вы лишаетесь хлопот по его изготовлению. Но попутно вы лишаетесь и возможности поменять лампы по своему выбору, т.к. ПРА (пускорегулирующая аппаратура) работает только с установленными лампами.

Также при щитовом размещении автоматики есть возможности

Возможность поставить защиту от поражения электрическим током. Об этом мы всегда думаем в последний момент, если вообще думаем. Правда? Так вот для обеспечения такой безопасности есть устройства защитного отключения, которые повсеместно используются (должны использоваться) в средах с высокой вероятностью поражения — влажные помещения и объекты размещенные в непосредственной близи воды.

Аквариум как раз такая среда. Обычный процесс подмены воды, или промах в монтажных работах оборудования закончатся в лучшем (если можно так сказать) случае коротким замыканием и выходом из строя оборудования. В худшем поражением электрическим током. Чтобы этого не произошло — устанавливайте УЗО и спите спокойно.

Вот так можно компактно собрать всё оборудование в одном месте и не портить интерьер проводами.

Какую цветовую температуру ламп выбрать?

Естественный солнечный свет обладает спектром, который наши глаза воспринимают «белым». И например в полдень цветовая температура такого света около естественных 5500К, что не искажает видимые нами цвета. Чтобы добиться подобной цветопередачи в аквариуме, параметры цветовой температуры стоит подбирать с такими же значениями — около 5500К. В случае с другими показателями, всё освещаемое уже будет иметь «теплый» или «холодный» оттенок.

  • С низкой цветовой температурой 5000K и ниже вы получите красноватый и желтоватый оттенок (свойственно лампам накаливания) что представит растения в нездоровом виде.
  • С высокой температурой 6000К и больше проявления зеленого цвета, и а свыше 10000К голубого, но тогда водные растения станут выглядеть слишком зелеными и несколько искусственными.

Соответственно, чтобы растения под водой выглядели естественно, рекомендуется выбирать значения в диапазоне от 6000 до 8000K.

Но в каждом случае оформления этот вопрос обретает индивидуальный характер, т.к. цветовая температура не указывает на спектральный состав света — а только интерпретирует в цифровые значения, как воспринимается цвет человеческим глазом. Эта характеристика связанная только с визуальным восприятием.

Но и на этом еще не всё, даже выбранные по вышеуказанным способам лампы могут сильно отличаться, т.к. кроме цветовой температуры у них есть еще индекс цветопередачи CRI (Ra).

Сборка

Коротко о сборке. 3D модель в скетчап. Основание светильника выполнено из отрезков алюминиевого профиля 15мм х 30мм. Алюминиевые детали складываются попарно на ребро, надежно фиксируются и просверливаются сверлом 2,5 мм. При чем, у верхнего профиля просверливаются обе стенки, а у нижнего только примыкающая стенка. В верхнем профиле отверстия, расположенные на верхней грани рассверливаются до 7мм. Далее детали нужно разъединить и в нижнем профиле нарезать резьбу М3, а нижней стенке верхнего профиля рассверлить отверстие сверлом 3мм (чтобы свободно винт М3 проходил). Таким образом, пара профилей скрепляется винтами М3 в 5 точках. После соединения первой пары профилей, всё разбираем, предварительно промаркировав какой профиль с каким стыкуется, верхний профиль убираем, ставим вниз следующий профиль и всё повторяем, но с некоторым смещением. На иллюстрации попробовал это изобразить:

После подготовки всех деталей соприкасающиеся поверхности необходимо промазать тонким слоем термопасты (я использовал КПТ8). Собрать детали основания светильника, скрутив их винтами с использованием фиксатора резьбы. Если в вашем случае светодиоды попадают на стыки профилей, то для нормального теплового контакта между профилем и радиатором светодиода нужно тщательно отшлифовать всю поверхность. На представленных здесь чертежах такой проблемы нет, однако, т.к. я собирал свой светильник из материалов, которые были под рукой, то я столкнулся с необходимостью шлифовки. Выбираем сторону, к которой планируем крепить светодиоды и тщательно шлифуем её до тех пор, пока палец не перестанет ощущать переход между соседними профилями (я шлифовал сначала болгаркой с наждачкой на липучке, а потом вибрационной плоскошлифовальной машиной Фиолент МПШ 4-28 наждачкой зернистостью 400).
Далее с обеих сторон крепим алюминиевые уголки. Я использовал 25×15, но лучше взять размером по больше. Крепление винтами М4, в предварительно просверленные отверстия, диаметром 3,5мм с нарезанными резьбами М4.

Далее сверху крепим Ш-образный профиль — он будет служить радиатором. Каждую деталь промазываем термопастой, крепим на винты M3 или M2,5 (головки от М3 могут не вместиться между ребрами).

Вертикальные стойки изготовлены из того же профиля, что и основание светильника (15×30мм). Для установки на ребро стекла аквариума, снизу стоек на уголках закреплёны детали из П-образного профиля.

В деталях из П-образного профиля вклеены вставки из фетра и какого-то скользкого пластика, облегчающие перемещение светильника по ребру стекла аквариума.

Сборка корпуса завершена, осталось закрепить светодиоды. В любой чертежной программе или в редакторе векторной графики делаем макет расположения светодиодов и выводим на печать в масштабе 1:1 на 2 листа формата А4 с последующей склейкой в один шаблон. Приклеиваем макет на клей-карандаш к основанию светильника и накерниваем места отверстий для крепежа светодиодов. Пример макета. Затем сверлим отверстия сверлом 2,5мм, нарезаем резьбу M3 и на термопасту садим звезды (радиаторы типа Star) светодиодов на основание. Особо обращу внимание, что под головки винтов, во избежание замыкания, необходимо подкладывать изолирующие шайбы из стеклотекстолита (я покупал в Чип и Дип)

Примененные мной LED-драйверы имеют наибольшую эффективность при питании от 24В и последовательном соединении 6 одноваттных светодиодов, схема будет ниже. Соединяем все светодиоды по схеме (для монтажа я использовал провод МГТФ 0,35 кв.мм) и затем защищаем лаком контакты и все элементы светильника обращенные к воде (ну, кроме линз светодиодов разумеется). В итоге должно получится как-то так:

Источник: anamporanamore.ru

igryfort