Sterowanie akwarium - arduino

Witam wszystkich majsterkowiczów i pozostałych akwarystów zainteresowanych tematem . W ostatnim czasie miałem do zrobienia projekt na studia bazujący na stworzeniu układu i kontrolowaniu go za pomocą kontrolera z rodziny ATMEGA. Po przemyśleniach doszedłem do wniosku, że najfajniej byłoby połączyć nasza pasję, akwarystykę, z elektroniką i programowaniem . I tak urodził się pomysł automatycznego sterowania akwarium.

Jeśli chodzi o działanie układu, to jego głównym założeniem jest zbieranie informacji z baniaka i w odpowiedni sposób reagowanie na wszelkie nieprawidłowości. Poniżej krótki opis poszczególnych modułów. Osoby niezainteresowane techniczną stroną projektu mogą spokojnie przejść poniżej wszystkich zdjęć .

Moduł główny:


Po określeniu rozmachu projektu wybór padł na Arduino mega 2560 r3. Potencjał obliczeniowy płytki zdecydowanie nie jest wykorzystywany w 100%, ale zależało mi na odpowiedniej ilości pinów analogowych i cyfrowych.


Zasilanie:

Klasyczny zasilacz ze stałym prąd wyjścia (12V/5A). Napięcie koniecznie >= 12V, żeby móc zasilić 12 voltową pompkę.


Czujniki:

Temperatura:

2x wodoodporna sonda z termometrem cyfrowym DS18B20 do pomiaru temperatury wody w akwarium oraz temperatury na lampach(obsługiwana poprzez interfejs One Wire).


Poziom wody:

Analogowy czujnik poziomu cieczy do akwarium(choć z jego działania nie jestem zbyt zadowolony. Być może nie najlepszym pomysłem było kupowanie najtańszego modułu )



Czujnik poziomu cieczy z kontraktonem do zbiornika buforowego


Przeplyw wody:

Czujnik przepływu cieczy do monitorowania przepustowości filtra


Czujnik odległości:



Sonda z fotorezystorem:



Komunikacja:

Buzzer:


LED:

Sygnalizacja alarmów


wyświetlacz LCD 2x16:

Wyświetlanie wszelkich informacji i komunikacja z użytkownikiem


Bluetooth HC-06:

Komunikacja z terminalem UART w telefonie/laptopie itd


Urządzenia sterujące:

4x klasyczny tact-switch

Poruszanie się po menu na wyświetlaczu LCD


2x moduł przekaźnikowy:

Sterowanie oświetleniem oraz grzałką


Silniki:

pompka wody 12V/0.3A

Uzupełnianie wody w akwarium



Ok, to na tyle z (nie)ciekawego opisu technicznego. Teraz krótko o tym, z czym to się je.

Zbieranie danych:
Wszystkie czujniki co pewien określony czas przesyłają informacje o obecnych parametrach.

Reagowanie:
Na dane dostarczone z sensorów reagują pozostałe urządzenia. A mianowicie włącza się lub wyłącza grzałka wody, podobnie wentylatory na oświetleniu. Do tego w przypadku zbyt niskiego stanu wody uruchamiana jest pompka(nareszcie koniec problemu ze zbyt szybkim odparowywaniem wody ). Poza tym klasycznie - o odpowiedniej godzinie jest włączane i wyłączane światło.

Alarmy:
Za pomocą buzzera i diody led(możliwość włączania i wyłączania tej funkcji) użytkownik informowany jest o wszelkich nieprawidłowościach. Np. gdy temperatura jest zbyt niska/zbyt wysoka(grzałka lub wentylatory nie wyrabiają/zepsuły się), przepustowość filtra spadła poniżej oczekiwanej(filtr zatkany/zepsuty), poziom wody w akwarium/zbiorniku buforowym jest zbyt niski lub oświetlenie nie działa, mimo że powinno. Wisienką na torcie jest tutaj donośne piszczenie w przypadku, gdy jakiś nieproszony małoletni gość ma zamiar wypalcować(lub co gorsza postukać) szybę.

Komunikacja z użytkownikiem:
Możliwe jest odczytywanie obecnych parametrów akwarium za pomocą wyświetlacza LED lub aplikacji na telefon. Dodatkowo z poziomu tejże aplikacji można konfigurować alarmy, temperatury, pompkę oraz czas i godzinę.


Co dalej?
Obecnie mam w planach dodać tworzenie bazy danych statystyk na karcie sd i drugą pomkę do całkowitej automatyzacji podmian wody, a nie tylko uzupełniania. Być może powstanie jeszcze system dozowania nawozów, ale to dopiero za jakiś czas . Na razie chętnie wysłucham Waszych opinii i pomysłów na temat tego, co już jest lub co być powinno .

Ja u siebie korzystam z zewnetrznego bezkontaktowego czujnika poziomu cieczy. W połączeniu z przekaźnikiem wyłącza filtr w razie przecieku zabezpieczając przed zalaniem mieszkania (oczywiście obowiązkowa dziurka w rurce zasysającej) Na montaż czeka czujnik poziomu co2 w powietrzu.

Też całkiem ciekawe rozwiązanie . Taki zewnętrzny czujnik na pewno ma przewagę nad tym zamieszczonym w akwarium. Być może podkradnę Twój pomysł, ale tyko do akwa, bo zbiornik buforowy i tak jest niewidoczny

Zawsze to jeden dodatkowy grat w akwarium mniej

Interesuje mnie opcja ktora pokazuje wydajnosc filtra

Diegos napisał(a):Interesuje mnie opcja ktora pokazuje wydajnosc filtra

Tak, to jeden z ciekawszych sensorów. Nie jest najprostszy w prawidłowym podpięciu i zaprogramowaniu, ale też nie jest drogi, więc w fajny sposób można monitorować przepływ. Dokładność pomiarów też jest całkiem przyjemna, bo tylko +-10% błędu, co przy akwarystycznych zastosowaniach nie jest dużym odchyłem .

Sam myslalem nad takim czyms zeby u siebie zrobic. Problem w tym, ze jezyk programowania to dla mnie totalna magia. Z podlaczeniem powinienem dac rade. Wiadomo, ze latwiej bedzie takie cos zrobic na wzor i podobienstwo kogos kto ma juz takie cos, ewentualnie potem rozbudowac ten caly uklad jak opisal autor

Diegos napisał(a):Problem w tym, ze jezyk programowania to dla mnie totalna magia.

Rozumiem Twój problem. Osobiście mam już trochę doświadczenia z programowaniem z racji studiów, więc dużo łatwiej mi to ogarnąć . Poza tym myślę, że do maja uda mi się zaimplementować wszystkie funkcje. Wtedy udostępnię kod i chętnie pomogę wszystkim chętnym(o ile tacy będą) z zamawianiem podzespołów, połączeniem schematu oraz wgrywaniem programu .

Jeszcze co do nowych funkcji, to doszły rozmaite ustawienia i wskaźniki dostępne z poziomu aplikacji na telefonie. Można odczytywać obecną temperaturę wody i powietrza, poziom wody w akwarium i w zbiorniku buforowym, przepustowość filtra i stan zaświecenia lamp. Jeśli chodzi o ustawienia, to można włączać i wyłączać pojawianie się alarmów nt. minimalnej i maksymalnej temperatury, analogicznie z przepustowością filtra. Ponadto można ustawiać czas świecenia akwarium, datę i godzinę. Wszystkie komunikaty pojawiają się w terminalu na ekranie . A wygląda to mniej więcej tak:

Jeszcze tylko regulacji pH brakuje

Gratuluję bardzo fajny projekt. Wiem że w szkole trzeba się wykazać i im więcej tych czujników i przełączników tym lepiej. Ale tak patrząc trzeźwo to tam 70% tego wszystkiego jest niepotrzebne. Sam ostatnio zastanawiałem się co mi będzie z tego potrzebne i zrobiłem sobie automatycznie załączanie/wyłączanie świateł, sterowanie lampami z komórki i komputera, wyświetlacz i temperaturę. I na razie tyle. Dodam jeszcze w najbliższym czasie sondę ph ale raczej nic więcej nie jest potrzebne w normalnym przeciętnym akwarium. Wszystkim steruje Raspberry Pi z racji tego że leżało w domu bez żadnego pożytku.

Może skromnym zdaniem przydatne by było:
7kanalow światła
Temperatura z włączaniem przekaźnika chłodzenia lub grzania
Przepływomierz
6pompek perystaltycznymi
Sonda pH z reakcją przekaźnika
Dolewka
wyswietlacz

el-lo: jaki postęp prac ? Na telefon piszesz aplikację w Javie czy innym języku ?

Juz nie umiem doczekac sie kiedy bedzie wszystko gotowe

Wow, miło wejść tutaj po kilku tygodniach i zobaczyć tak pozytywny odzew . Brak ostatnich updatów spowodowany był sesją, więc trzeba było się wyłaczyćc na jakiś czas . Co do Waszych rad, to świetna sprawa, na pewno będę starał się je po kolei wprowadzać, a im więcej pomysłów tym lepiej . Okej, to teraz po kolei:

manjaro napisał(a):Gratuluję bardzo fajny projekt. Wiem że w szkole trzeba się wykazać i im więcej tych czujników i przełączników tym lepiej

To fakt . Dlatego właśnie steruję grzałką, która przecież w 99 przypadkach na 100 ma swój własny termostat. Ale z drugiej strony przezorny zawsze ubezpieczony, więc w razie awarii fajnie jest mieć pewność, że ktoś(lub coś ) nad wszystkim czuwa. A co do rzeczy typu miernik przepływu filtra czy fotorezystor, to po prostu lubię wszelakie statystyki i fajnie jest mieć tyle danych z baniaka .

Wojtekxxx9 napisał(a):Jeszcze tylko regulacji pH brakuje

Myślałem nad tym, ale po wstępnym researchu czujniki PH okazały się być strasznie drogie. No chyba że nie trafiłem na te właściwe>

Wojtekxxx9 napisał(a):Może skromnym zdaniem przydatne by było:
1) 7kanalow światła
2) Temperatura z włączaniem przekaźnika chłodzenia lub grzania
3) Przepływomierz
4) 6pompek perystaltycznymi
5) Sonda pH z reakcją przekaźnika
6) Dolewka
7) wyswietlacz

1) Nie do końca rozumiem. Masz na myśli niezależne sterowanie siedmioma różnymi źródłami światła np. kolorami LED?
2) Odnośnie akwarium już jest, dodanie dla samych lamp to kwestia 10 minut roboty
3) Już jest przy filtrze
4) Przyznam się, że musiałem googlować, co to jest . Okazuje się, że świetna sprawa, tylko ceny nieco zatrważające. Najtańsza, jaką udało mi się znaleźć, to koszt około 60 zł. Zastanawiałem się nad skonstruowaniem podobnego urządzenia opartego o serwomechanizm i strzykawkę, ale to trzeba jeszcze przemyśleć.
5) Tutaj także ceny są duże, a ciężko mi znaleźć jakieś racjonalne artykuły/wypowiedz osób z doświadczeniem z takimi urządzeniami. I czym właściwie miałby sterować ten przekaźnik
6) Już jest, pompka 12V
7) Też jest . Może trochę mały, warto przemyśleć zamianę na większy, ale nie wiem, czy jest to konieczne, skoro jest apka na telefon .

Badman napisał(a):el-lo: jaki postęp prac ? Na telefon piszesz aplikację w Javie czy innym języku ?

Jak wyżej, ostatnio stało w miejscu ze względu na sesję, ale czas ruszać z tym dalej . Tylko nie postanowiłem jeszcze, za co się teraz zabrać. Może jakieś sugestie, co wprowadzić w pierwszej kolejności? A aplikacja to na razie półprodukt. Po prostu odbiera kod przez UART i aktualizuje odpowiedni wskaźnik.

Diegos napisał(a):Juz nie umiem doczekac sie kiedy bedzie wszystko gotowe

Dzięki! W planach jest wprowadzenie wszystkich funkcjonalności przed majem, ale zobaczymy, jak będzie z czasem, bo teraz wchodzi to na ścieżkę hobbystyczną, bo przedmiot zaliczony

Skecze też są w necie ,tak samo jest kod do mierzenia przepływu.Cena około 135zł.Tylko elektroda plastikowa.

Właśnie takie coś posiadam. Tylko z Ali zamawiałem i taniej wyszło. Ale nieźle.sa polskie elektrody szklane za ok 150zl

el-lo napisał(a):

Wojtekxxx9 napisał(a):4) 6pompek perystaltycznymi

4) Przyznam się, że musiałem googlować, co to jest . Okazuje się, że świetna sprawa, tylko ceny nieco zatrważające. Najtańsza, jaką udało mi się znaleźć, to koszt około 60 zł. Zastanawiałem się nad skonstruowaniem podobnego urządzenia opartego o serwomechanizm i strzykawkę, ale to trzeba jeszcze przemyśleć.

Zerknij sobie w googla pod hasło "pompa strzykawkowa". W skrócie - silniczek poprzez przekładnię i śrubę przesuwa "klocek", który naciska na tłoczek strzykawki. Dobierając odpowiednio strzykawkę i szybkość przesuwania tłoczka osiąga się mniejsze i dużo bardziej dokładne przepływy niż z pompy perystaltycznej. Choć w akwarystyce to sprawa dość drugorzędna
Wadą takiej pompki jest jest pojemność, ograniczona do objętości największej osiągalnej dla Ciebie strzykawki. Ale nawet biorąc standardową "20" z apteki, dla przepływu 1ml/dobę, jest zapas na 20 dni.

Jest też druga opcja do wykorzystania strzykawki - zrobić coś w rodzaju pompy dozującej (tłokowej). Potrzebna będzie:
- strzykawka
- dwa zaworki zwrotne
- trójnik na wylocie ze strzykawki
- wężyki i konstrukcja do trzymania wszystkiego w całości
Praca: Zmontować to można tak, że ze zbiornika z płynem/nawozem wychodzi wężyk -> zaworek zwrotny -> trójnik. Do jednego końca trójnika dokładamy strzykawkę, do drugiego drugi zaworek zwrotny i dalej do akwa. Zaworki trzeba ustawić tak, żeby jeden dawał przepływ od nawozu do strzykawki (przez trójnik) a drugi od strzykawki, przez trójnik do akwa. Teraz ruszając tłoczkiem strzykawki albo zaciągasz płyn ze zbiornika albo tłoczysz do akwa. Prostsze o tyle, że wystarczy mocne serwo bez konieczności bawienia się w obroty 360 stopni.
Zaletą jest to, że czas działania takiej pompki ograniczony jest tylko pojemnością zbiornika na nawozy. Wadą - więcej materiałów, połączeń...

Ja pompki w Indonezji kupowałem po 5$ za sztukę

Alez kombinujecie z tymi strzykawkami. Dobre serwo kosztuje dwa razy tyle co dedykowana pompka, ktora w przeciwiebstwie do strzykawek jest niezawodna.Nie mowiac o tych wszystkich zaworkach ,przekladniach,plastykowych strzykawkach itp.

el-lo napisał(a):Obecnie mam w planach dodać tworzenie bazy danych statystyk na karcie sd

Fajny projekt. Swojego czasu też próbowałem składować dane na SD. Składować jak najbardziej się da, ale korzystanie z nich jest bardzo czasochłonne przy wykorzystania ATMEGI szczególnie jak się ma dane z kilku tygodni (czy też miesięcy) i chce się skorzystać z wycinka danych. Po kilku próbach odpuściłem. Jeżeli loguje się tylko dane np. z ostatnich 24h to jeszcze można się pobawić. Kwestia ich prezentacji.

W moim przypadku wrzucam dane na serwer z bazą MySQL, który i tak stoi sobie w garażu. Wykresy rysuje php a przez www mogę sobie je oglądać. No ale to nie jest jedno pudełko więc taka wada tego rozwiązania.

Dobrym rozwiązaniem jest założenie pliku logu zdarzeń na karcie SD (kiedy włącza się grzałka, pompka, czujnik się załączy itd.). Nawet na Arduino można oprogramować prosty serwerek www, który pokaże ten log. Mój serwerek pobiera właśnie w ten sposób dane ze sterownika. Wysyłka 200 ostatnich zdarzeń przez interfejs ETH trwa dwie sekundy.