Многофункциональный аквариумный таймер.
В аквариуме, особенно если в нем содержатся живые растения, очень важно поддерживать постоянный световой день. Обычно его длительность должна составлять 8 – 10 часов. Так как большинство аквариумистов имеют возможность наблюдать за своими питомцами только в вечернее время, желательно чтобы свет был включен до 22 – 24 часов. Следовательно, включать его необходимо в 12 – 14 часов, что как правило невозможно: все люди на работе. Значит, необходимо использовать устройство, автоматически включающее и выключающее свет в аквариуме в заданное время (таймер).
Можно, конечно, купить таймер промышленного изготовления, но при минимальных познаниях в электронике и умении держать в руках паяльник, можно сделать его самому. К тому же предлагаемый таймер имеет значительно более широкие возможности.
Итак, таймер умеет:
Включать и выключать свет в заданное время.
Включать и выключать свет по команде с кнопок.
При работе с электронным балластом (ЭПРА) с функцией плавной регулировки яркости (далее – диммер) может управлять светом по схеме ночь – сумерки – рассвет – день – закат – сумерки - ночь.
Включать и выключать в заданное время 3 независимые нагрузки. Суммарное количество включений-выключений для всех нагрузок – 5. Возможно также ручное включение-выключение с кнопок.
Измерять и показывать на дисплее температуру воды (диапазон 0°C – 99°C с дискретностью 1°C) и поддерживать заданную путем управления нагревателем (20°C - 39°C с точностью +-1°C).
По команде выключать на заданное время (до 95 мин. с дискретностью 5 мин.) фильтр.
Дискретность установки всех событий 15 минут (кроме отключения фильтра)
Таймер имеет резервное питание, позволяющее работать без сбоев при кратковременном (до нескольких часов) отсутствии напряжения в сети. Все настройки сохраняются в энергонезависимой памяти и восстанавливаются даже после полного сброса.
Есть также вариант прошивки без управления фильтром. Вместо него реализовано управление еще одной нагрузкой, так же как и первыми тремя.
Комплект документации, включающий в себя схемы, чертежи печатных плат, файлы прошивок и описание можно загрузить по адресу http://throgvar.nm.ru/Dimmer628.zip
Схема.
Функционально таймер состоит из двух частей: блока процессора и силового блока.
Основа таймера – микроконтроллер PIC16F628 (далее PIC), который полностью осуществляет управление (счет времени, управление термодатчиком, опрос кнопок, отображение информации на дисплее, управление силовыми ключами). PIC работает навстроенном генераторе, в качестве времязадающего использован внешний генератор на 32 768 Гц.
Информация отображается на знакосинтезирующем дисплее формата 16х2 со встроенным контроллером МТ16S2H производства компании «МЭЛТ».
В качестве датчика температуры используется микросхема DS18S20 производства Dallas Semiconductor, представляющая собой интегральный цифровой термометр с управлением по 1-проводной шине (1-Wire). Термометр обеспечивает измерение температуры в диапазоне –55...+125°C с дискретностью 0.5°C (в данной конструкции используется диапазон 0…+99°C с дискретностью 1°C).
Светильник в моем аквариуме сделан на основе ЭПРА Osram QUICKTRONIC DE LUXE HF 2x58/230-240 DIM, для других диммеров указанные здесь и в документации параметры настройки могут отличаться. Для управления яркостью используется встроенный в PIC генератор опорного напряжения, который выдает напряжение от 0 до 3.1 В с дискретностью в 16 ступеней. Для управления ЭПРА с диммером нужно напряжение 0 – 10 В и собственно питание (220 В). К тому же при экспериментах было замечено, что при изменении управляющего напряжения в пределах 0 – 1.5 В яркость свечения лампы практически не меняется, поэтому для управления был выбран диапазон 1 – 10 В. Этот же сигнал используется и для управления силовым ключом. Для преобразования управляющего напряжения диммера и управления включением освещения служит схема на DA1. ОУ DA1.2 включен по стандартной схеме неинвертирующего усилителя с вольтодобавкой, а DA1.1 является компаратором, обеспечивающим собственно включение света.
Батарея Bat1 обеспечивает резервное питание таймера при отсутствии напряжения в сети. Джампер Jmp1 используется для полного обесточивания при хранении устройства или, например при «зависании».
Силовые ключи собраны на оптронах и симисторах, они более надежны, чем реле, хотя их стоимость несколько выше.
Конструкция.
Конструктивно таймер выполнен в виде тех же 2-х блоков: блока процессора и силового блока. Блоки собраны на печатных платах из одностороннего текстолита и соединены между собой двумя кабелями, 2-проводным для питания и 7-проводным для управления ключами. Дисплей и кнопки на плате блока процессора установлены со стороны проводящего рисунка.
 
Подробная информация о конструкции, возможных заменах деталей и наладке имеется в комплекте документации. Так же там содержатся схемы в формате sPlan 4.0, чертежи печатных плат в формате Sprint Layout 4 (обе программы можно загрузить с сайта throgvar.nm.ru), файлы прошивок PIC.
Работа с таймером.
В верхней строке дисплея постоянно отображаются параметры работы: состояние нагрузок, температура, текущее время.
Наличие символов L, 1, 2, 3, F, H означает соответственно включенные в данный момент свет, нагрузку 1, нагрузку 2, нагрузку 3, фильтр , нагреватель. Прочерк на месте символа означает, что данное устройство выключено.
Температура измеряется каждые 10 секунд, при включении реальная температура будет показана только после второго измерения, т.е. через 20 сек.(упрощение программы). Если термодатчик не подключен (или неисправен), вместо значения температуры будут прочерки, нагреватель в этом случае будет постоянно выключен.
Нижняя строка показывает действие правой и левой кнопок управления в данном пункте меню. В данном случае левая кнопка осуществляет вход в настройки, правая – выключает фильтр и задает время отключения. Плата разработана таким образом, что надписи на дисплее располагаются над соответствующими кнопками.
Меню выглядит следующим образом:
Об управлении таймером в меню подробно написано в документации, здесь остановлюсь только на программировании освещения.
Программируются 4 времени событий:
Morning (Утро) –освещение включается с минимальной яркостью.
Day (День) – яркость освещения в течении 15 минут плавно повышается до максимальной.
Evening (Вечер) - яркость освещения в течении 15 минут плавно понижается до минимальной.
Night (Ночь) – свет выключается совсем.
При использовании данного таймера со светильником без диммера работать будут только пункты Morning (включение) и Night (выключение).
Управление светом не имеет «защиты от дурака», поэтому будьте внимательны в установке последовательности событий.
Разработан также вариант программы без функции управления фильтром. В этой версии вместо фильтра таймер управляет еще одной нагрузкой (Out4), так же, как остальными нагрузками. В верхней строке вместо состояния фильтра отображается состояние этой нагрузки, в экранном меню отсутствует пункт 1, между пунктами 6 и 7 присутствует ручное управление нагрузкой 4 <Out4 On/Off<>OK>, в пунктах 15, 18, 21, 24, 27 добавлена позиция <Out4>.
Обе прошивки (с управлением фильтром и с управлением 4 нагрузкой) имеют вариант для использования термодатчика DS18B20.
Данное устройство разработано и изготовлено в конце 2006 года, в течении полутора месяцев тестировалось в реальном аквариуме, и работает там же по сей день. Стоимость деталей составила примерно 1000 руб.
Желающие ознакомиться с другими моими разработками могут посетить сайт http://throgvar.nm.ru
|
