Oświetlenie Akwarium

...nasze mody latarek, projekty, pomysły...

Moderatorzy: midi, DNF, krzycho_, kodi, lennin, pawelsz, df, ElSor

Awatar użytkownika
Pyra
Posty: 9215
Rejestracja: niedziela 02 sie 2009, 20:35
Lokalizacja: Gądki

Oświetlenie Akwarium

Post autor: Pyra »

Witam
W związku z uruchomieniem większego akwarium, zaistniała potrzeba zmiany oświetlenia, gdyż oryginalnie zamontowane dwie świetlówki T8 nie dają rady w 200l akwarium, postanowiłem dorobić oświetlenie LED.

Założenia początkowe sterowanika:
- Stabilizacja i pomiar temperatury z dokładnością nie mniejszą niż 0,1°C.
- Układ wykrywania niesprawności grzałki oraz poprawność działania układu załączającego grzanie.
- Zintegrowany zegar RTC sterujący oświetleniem.
- Możliwość ściemniania i rozjaśniania oświetlenia LED, być może parametry ściemniania będą konfigurowalne przez użytkownika.
- Wyświetlacz LCD informujący o czasie i temperaturze.
- Budowa modułowa zawierające stosunkowo łatwo dostępne elementy.

Jako źródło światła będzie na początek służyło 12 diod XR-E Q3 WD zasilanych 700mA (jako że tanio udało mi się kupić i być może zostaną dodane diody Royal Blue w ilości 3 lub 4 sztuk).
Projekt obejmuje dodatkowo zbudowanie zintegrowanego sterownika: termostat + zegar + sterowniki LED, tak więc jako bardziej uniwersalny umieściłem temat w "projektach".
Na początek projekt przewiduje trzy przetwornice, które zostaną umieszczone na wspólnej płytce, nic jednak nie stoi na przeszkodzie aby układy zwielokrotnić przez dodanie dodatkowych płytek z układami PT4105.

Diody połączone będą szeregowo czwórkami, a każda z nich będzie zasilana z osobnej przetwornicy opartej o popularne układy PT4105, pozyskane z demontażu z driverków.
Jako, że schemat przetwornicy jest ogólnie znany, przytoczę tylko uproszczony rysunek z rozrysowaną częścią regulacji prądu scałkowanym sygnałem PWM.
Obrazek
Układ jest bliźniaczo podobny do rozpatrywanego w temacie
Przetwornica CC z trybami .
Wartości rezystorów w układzie całkującym sygnał PWM są na razie przybliżone i będą ustalone doświadczalnie, choć nie są to elementy krytyczne, gdyż ich zadaniem będzie jedynie płynne ściemnianie LED i nie jest konieczne ich precyzyjne wyłączenie, gdyż to zostanie zrealizowane za pomocą wejścia CE przetwornicy. Ciekawostką układową jest, iż prąd maksymalny z przetwornicy, uzyskiwany jest przy braku sygnału PWM, a jego pojawienie wpływa na zmniejszenie prądu....

Prąd zasadniczy został ustalony na poziomie około 700mA (rezystor 0,28Ω, czyli dwa równoległe 0,56Ω, co zostało uwzględnione w projekcie płytki), gdyż taka wartość jest zalecana przez wytwórcę, a w tym zastosowaniu będzie wystarczająca.

Zadaniem układu sterującego będzie rozjaśnianie LED od minimum do max przez określony czas po włączeniu, następnie załączone zostanie równolegle oświetlenie na świetlówkach T8. Po określonym czasie świecenia, zostaną wyłączone świetlówki T8, a następnie LED będą ściemniane i w końcu wyłączone.

Ściemnianie i rozjaśnianie postanowiłem zastosować, jako bardziej naturalne, poza tym będzie mniej stresujące dla ryb, niż nagle pojawiający się dzień... ;)

Teraz pierwsza część schematu:
Obrazek
Mamy tutaj zasilanie procesora, część analogowa i cyfrowa oddzielone zostały filtrami LC, ze względu na użycie układu ATmega8L, gdybym zastosował układ DIL nie miało by to sensu, ze względu na układowy błąd polegający na wewnętrznym zwarciu obu wejść zasilających.
Jako układ dostarczający napięcie referencyjne pracuje TL431 z układem potencjometru wieloobrotowego, dla ustalenia Vref 2V, co jest związane z użyciem układu LM35 w charakterze czujnika temperatury. W związku z tym, że jego charakterystyka to 1mV/1°C, zastosowałem dodatkowy wzmacniacz operacyjny LM358, o wzmocnieniu 2x. Znajduje się on w samym czujniku, co powoduje też, że napięcie pomiarowe jest bardziej odporne na zakłócenia.
Do sygnalizacji stanów pracy użyto dwóch portów sterujących diodami LED. Jedna dioda wskazuje załączenie grzałki, druga zapala się w momencie nieprawidłowości w układzie grzania, tj. przerwy w obwodzie grzałki (brak prądu płynącego przez grzałkę pomimo podania sygnału włączającego) oraz zwarcia w obwodzie grzałki, (przepływ prądu mimo wyłączenia układów sterujących). Oczywiście będzie tu zastosowana zwłoka w diagnostyce, ale będzie to rząd sekund.


Pozdrawiam

PS: Dalsze relacje w trakcie postępów
Ostatnio zmieniony sobota 02 lut 2013, 12:05 przez Pyra, łącznie zmieniany 2 razy.
Izali miecz godniejszy niżli topór w boju?
Piszmy po polsku, wszak jesteśmy Polakami.
Awatar użytkownika
Bulba
Posty: 416
Rejestracja: środa 06 sie 2008, 10:36
Lokalizacja: Łódź

Post autor: Bulba »

Planuje w moim 250L calkiem zrezygnowac ze swietlowek i zastapic je LEDami.
W moim przypadku jednak decydujace znaczenie beda mialy koszty.
Bede obserwowal watek z wielkim zainteresowaniem :)
My definition is High Definition.
Bledy w pisowni sa celowe, zamierzone i chronione prawami autorskimi.
Uzywanie podobnych bledow jest zakazane i bezprawne ®
Komarek34
Posty: 510
Rejestracja: czwartek 26 sie 2010, 23:30
Lokalizacja: Rybnik

Post autor: Komarek34 »

Ja również z niecierpliwością będę obserwował temat. :) Taki "skalar" by Pyra powstaje - baardzo ciekawe.... :mrgreen:

W swoim aqua mam 2xT8 30W i 4XT5 39W(aktualnie założone tylko 3szt)- więc chętnie bym zrezygnował z kilku świetlówek na rzecz LEDów- jednak te 216W na same światło troszkę prądu pożera.....
Pozdrawiam
Awatar użytkownika
df
Posty: 367
Rejestracja: piątek 23 lis 2007, 15:38
Lokalizacja: z nienacka
Kontakt:

Post autor: df »

Sławku, bardzo ciekawy projekt!

Żarówki pomimo swoich wad mają w akwarystyce też swoje zalety - dają ciepło, więc przy dobrym oświetleniu nie trzeba dodatkowo ogrzewać oraz mają ciągłe widmo zbliżone do światła słonecznego, co korzystnie wpływa na roślinki.

Co do projektu, to jak zwykle u Ciebie wszystko jest świetnie przemyślane i poukładane. Proponowałbym dodać jeszcze tuż przy porcie ADC7 kondensator filtrujący do masy - linia pomiarowa od czujnika temperatury będzie miała pewną długość, a zatem może być podatna na zakłócenia zwłaszcza, że AREF i tak już blokujesz. R3 na wejściu nieodwracającym op-ampa nie jest krytyczny. Wejście to ma wysoką impedancję i nie robisz na nim feedback`u, choć przyjęte przez Ciebie rozwiązanie jest jak najbardziej architektonicznie poprawne.

Z zaciekawieniem będę śledził ten wątek.
Flagiusz
Awatar użytkownika
Pyra
Posty: 9215
Rejestracja: niedziela 02 sie 2009, 20:35
Lokalizacja: Gądki

Post autor: Pyra »

Witam
Cieszę się, że jest zainteresowanie. :mrgreen:
Darku, zaleta. którą wymieniłeś, jest też wadą, w lecie już temperatura otoczenia jest wysoka, a jeszcze grzałki dodają. Dlatego chcę LEDy chłodzić systemem wodno powietrznym, Zimą te kilka watów będzie odprowadzane przez chłodzenie wodne, a latem będzie wymuszonym obiegiem powietrza. taki jest plan, zobaczymy co z tego wyjdzie ;)
Co do blokowania wejścia ADC kondensatorem, to istnieje taka możliwość pomimo, że płytka już jest wytrawiona, dzięki za podpowiedź.

Dalszy ciąg projektu:
Przedstawiam resztę części wykonawczej tzn zasilacz ze stabilizatorem 12V oraz przekaźniki ze sterowaniem:
Obrazek
Jak widać cewki przekaźników zostały zbocznikowane wpiętymi w kierunku zaporowym diodami, w celu ochrony przeciwprzepięciowej elektroniki.
Zajmijmy się obwodem grzania, otóż szeregowo ze stykami zwiernymi przekaźnika wykonawczego została włączona cewka przekaźnika prądowego, o czułości dostosowanej do minimalnej mocy grzejnej potrzebnej w akwarium, na schemacie jest 100mA, co odpowiada grzałce około 20W (bo 23W się chyba nie produkuje). Przekaźnik będzie wykonany jako cewka nawinięta na kontaktronie. Z racji drgań styków związane jest to ze zmiennością pola magnetycznego cewki, dodałem równolegle do styków kondensator 100nF, który zapewni odpowiednią zwłokę czasową sygnału zwrotnego. Sygnał z tego obwodu będzie dostarczany do portu procesora a jego stan będzie porównywany ze stanem portu sterującego przekaźnikiem grzania. W działaniu kontroli będzie zastosowana histereza programowa, rzędu dziesiątych części sekundy do kilku sekund, ustalimy "w praniu".
Część zasilająca będzie dostarczać wyprostowanego i wygładzonego napięcia do zasilania przetwornic, oraz 12V do zasilania cewek przekaźników i dalej zasilania sekcji procesora.

Płytki już są gotowe, dziś wytrawiłem ostatnią. I tak:
Obrazek
Płytka przetwornic zasilających łańcuchy LED
Obrazek
Płytka przekaźników i zasilania.
Obrazek
Płytka procesora sterującego.
Obrazek
Rozmieszczenie ważniejszych podzespołów

Pozdrawiam
Ostatnio zmieniony sobota 01 sty 2011, 17:40 przez Pyra, łącznie zmieniany 2 razy.
Izali miecz godniejszy niżli topór w boju?
Piszmy po polsku, wszak jesteśmy Polakami.
a_rek
Posty: 17
Rejestracja: wtorek 15 cze 2010, 19:12
Lokalizacja: Gliwice

Post autor: a_rek »

Witaj, masz dobry plan.
Sam zabieram się za oświetlenie na ledach, lecz na razie trzymają mnie koszty..
Z kilkuset postów, jakie dotąd przeczytałem wynika że najlepsze efekty daje zastosowanie
Zimnych ledów o temp. Min 6500k i niebieskich (jak właśnie piszesz royalow) w stosunku 2+1…
Osobiście mam zamiar puścić dwa osobne obiegi 1:6 białych, 2: 6 białych + 3niebieskie.
(2+1 wygląda dla mnie zbyt „morsko” nienaturalnie).
Powiedz xr-e a nie xp-g ?
Z niecierpliwością będę śledzić.
alem
Awatar użytkownika
Pyra
Posty: 9215
Rejestracja: niedziela 02 sie 2009, 20:35
Lokalizacja: Gądki

Post autor: Pyra »

Witam
Na razie będę używał tylko białych około 6000K (mniej więcej ;) ), resztę załatwi świetlówka. W razie nie spełnienia oczekiwań dodam niebieskie, wystarczy dołożyć jeden segment przetwornicy i już :mrgreen:
XR-E dostałem bardzo tanio na dobrych starach, poza tym przy kącie promieniowania 90° nie będę raczej stosował optyki, chyba, że wybiórczo, Akwarium samo zapewni równomierny rozkład światła (odbicie światła na styku ośrodków). Robiłem próby z latarką świecącą na boczną ścianę od wewnątrz i zdecydowana większość światła odbijała się i wracała do środka oświetlając dno.

Pozdrawiam

PS: Fotka z doświadczenia ;)
Obrazek
Izali miecz godniejszy niżli topór w boju?
Piszmy po polsku, wszak jesteśmy Polakami.
Awatar użytkownika
Pyra
Posty: 9215
Rejestracja: niedziela 02 sie 2009, 20:35
Lokalizacja: Gądki

Post autor: Pyra »

Witam
Projektu kolejna część.
Dziś załączam schemat zegara RTC opartego na układzie PCF8583, który komunikuje sie z procesorem poprzez szynę 2-wire (SCL, SDA).

Obrazek
Układ zegara wyposażony jest w podtrzymanie na baterii litowej 3V, która zasila układ podczas przerw w zasilaniu, zapewniając niezmienność czasu załączenia i wyłączenia światła. W związku z tym, że zegar działa prawidłowo przy napięciu 1V, wystarczyły by 2 aku NiMH lub i li-ion, ale stworzyło by to więcej problemów niż jedna bateryjka, która wystarczy na kilka lat.
Kwarc użyty w układzie to typowy "zegarkowy", można go łatwo pozyskać ze starego zegarka, lub płyty głównej kompa (32,768kHz).
Dalej mamy podłączenia wyświetlacza LCD, który będzie pracował w trybie 4 bit, więc wykorzystujemy tylko linie DB4-DB7 (PD2 - PD5), oszczędzając 4 piny procesora.
Potencjometr regulacyjny służy do ustalenia kontrastu na wyświetlaczu, natomiast rezystor R4 podaje zasilanie na podświetlanie LCD (o ile taka wersja będzie zakupiona ;) )
Opis wejść zawiera nazwę pinu procesora i po "-" nazwę sygnału LCD.

Pozdrawiam

PS; A oto i zakupione za 120zł LEDy XR-E Q3 plus jeden gratisowy Q5
Obrazek
Ostatnio zmieniony sobota 01 sty 2011, 17:18 przez Pyra, łącznie zmieniany 2 razy.
Izali miecz godniejszy niżli topór w boju?
Piszmy po polsku, wszak jesteśmy Polakami.
Komarek34
Posty: 510
Rejestracja: czwartek 26 sie 2010, 23:30
Lokalizacja: Rybnik

Post autor: Komarek34 »

Brawo.
Projekt super.Jest czym oko nacieszyć.
Myślałem swojego czasu nad doświetleniem aqua na MX-3/MX-6.
Patrząc na Twój pomysł chyba wrócę do tego planu...... ;)
Pozdrawiam
P_iter
Posty: 151
Rejestracja: poniedziałek 04 sty 2010, 17:11
Lokalizacja: Warszawiak

Post autor: P_iter »

Pyra pisze:Układ zegara wyposażony jest w podtrzymanie na baterii litowej 3V, która zasila układ podczas przerw w zasilaniu, zapewniając niezmienność czasu załączenia i wyłączenia światła.
Jeśli będzie przerwa w zasilaniu, to i tak nie odpalisz oświetlenia, zwłaszcza z dodatkową świetlówką. Nie wiem czy jest sens rozbudowania układu i generowania kosztów.
Pozdrawiam
P_iter
Awatar użytkownika
greg
Posty: 4161
Rejestracja: środa 08 paź 2008, 00:16
Lokalizacja: Wrocław
Kontakt:

Post autor: greg »

P_iter, bez podtrzymania zasilania zegar czasu rzeczywistego trzeba będzie programować po każdym zaniku napięcia w sieci energetycznej, nie sądzisz?
Marcin S.
Posty: 446
Rejestracja: piątek 12 wrz 2008, 10:11

Post autor: Marcin S. »

Pyra pisze:Witam
Projektu kolejna część.
Dziś załączam schemat zegara RTC opartego na układzie PCF8583, który komunikuje sie z procesorem poprzez szynę 2-wire (SCL, SDA).
ATmega8 ma zegar czasu rzeczywistego z możliwością podłączenia kwarcu ~32kHz.

Ale rozumiem kolegę - zjada jeden licznik, trzeba się naprogramować jak dziki osioł, żeby obsługę zegara zrobić, a miejsca jest dość... też bym po PCF-a sięgnął :)

Pozdrawiam
Marcin S.
Awatar użytkownika
Pyra
Posty: 9215
Rejestracja: niedziela 02 sie 2009, 20:35
Lokalizacja: Gądki

Post autor: Pyra »

Witam
Dziś podaję schemat okablowania sygnałowego.
Obrazek
Z prawej jest oznaczenie pinu procesora, z lewej natomiast oznaczenie sygnały przeznaczenia.
Są to standardowe złącza szpilkowe.
Wszystko proste jedynie kabelek do przekaźników wymaga wyjaśnienia. Jako, że nie chciało mi się prowadzić ścieżki sygnałowej dla kontroli przepływu prądu grzałki, więc ten kabelek jest rozwidlony. Podpinamy go pod złącze, które jednocześnie jest przeznaczone do programatora ISP.
Na dole mamy schemat podłączenia przycisków przeznaczonych do zmiany ustawień.
To już praktycznie cały schemat.
A to płytki z "solder maską" i pracowicie wydrapanymi polami lutowniczymi.
Obrazek

Pozdrawiam
PS: Znalazłem kilka małych błędów w płytce i na schemacie przekaźników oraz zasilanie zegara RTC, aktualnie zamieniłem na prawidłowe.
PPS:
P_iter dokładnie tak jak napisał greg, PCF działa wtedy niezależnie od zasilania, i mimo przerwy w dopływie energii do części głównej, godziny świecenia się nie zmieniają, z czym aktualnie mam problemy, gdyż używam programatora mechanicznego. Poza tym dwie diody i bateryjka litowa 2032 z gniazdem, nie są zbyt drogie, więc o generowaniu kosztów raczej nie mam mowy, szczególnie biorąc pod uwagę cenę oświetlenia LED.
Marcin S. zgadza się, ale patrz wyżej. Uniezależniam się od zasilania, a ze względu na możliwość otrzymania pełnej daty, można pokusić się o symulację pór roku, ze zmiennym czasem oświetlenia i wysokości temperatury. Zaletą tego układu jest też to, że posiada wewnętrzny timer, który może informować o czynnościach konserwacyjnych (podmiana wody, czyszczenie filtra lub podobne), oraz alarm, który może zastąpić programowe rozpoznawanie godziny włączenia czy wyłączenia światła.
Izali miecz godniejszy niżli topór w boju?
Piszmy po polsku, wszak jesteśmy Polakami.
Awatar użytkownika
Pyra
Posty: 9215
Rejestracja: niedziela 02 sie 2009, 20:35
Lokalizacja: Gądki

Post autor: Pyra »

Witam
Miałem wolną chwilę, więc wytrawiłem płytkę czujnika i kursorów.
Czujnik temperatury już uruchomiony, jutro będę wiercił płytki i składam przetwornice i płytkę procesora, będzie już można próbować oświetlenie :mrgreen:
Obrazek
Połączenie z płytką będzie kablem ekranowanym, rezystory 10k 1%.


Pozdrawiam
Izali miecz godniejszy niżli topór w boju?
Piszmy po polsku, wszak jesteśmy Polakami.
P_iter
Posty: 151
Rejestracja: poniedziałek 04 sty 2010, 17:11
Lokalizacja: Warszawiak

Post autor: P_iter »

Pyra pisze:P_iter dokładnie tak jak napisał greg, PCF działa wtedy niezależnie od zasilania, i mimo przerwy w dopływie energii do części głównej, godziny świecenia się nie zmieniają, z czym aktualnie mam problemy, gdyż używam programatora mechanicznego. Poza tym dwie diody i bateryjka litowa 2032 z gniazdem, nie są zbyt drogie, więc o generowaniu kosztów raczej nie mam mowy, szczególnie biorąc pod uwagę cenę oświetlenia LED.
Rozumiem w czym rzecz, tylko ostatnie wyłączenie (zanik) napięcia w sieci miałem jakieś... trzy lata temu. Koszty faktycznie są minimalne ale zwiększa się rozmiary sterownika, stopień jego skomplikowania i zwiększa szanse na awarię. Także steruję oświetleniem swojego akwarium programatorami mechanicznymi i poza koniecznością zmiany nastawień w czasie zmiany czasu lato/zima w ogóle do nich nie zaglądam. Sprawdzają się. Oczywiście wszystko to przy założeniu, że zaniki napięcia są sprawą incydentalną a nie regułą powiedzmy miesięczną.
Pozdrawiam
P_iter
ODPOWIEDZ