Aquarium project 1 - v2.4
Ελεγκτής σταδιακής Ανατολής/Δύσης λαμπτήρων ενυδρείου
Πριν από δύο χρόνια ένας φίλος μου μού έκανε δώρο το πρώτο μου Arduino. Οι πρώτες μου σκέψεις ήταν να χρησιμοποιήσω την τεχνολογία του και τις δυνατότητές του για να φτιάξω διάφορα gadgets. Μετά από διάβασμα, πολλές δοκιμές και διάφορους πειραματισμούς, έφτιαξα το πρώτο μου gadget για τα ενυδρεία μου, όπου χωρίς τη βοήθεια του φίλου μου theotox στον προγραμματισμό του Arduino, ακόμα θα πάλευα με τη θεωρία!
Το πρώτο project σχετικό με ενυδρεία ήταν η κατασκευή ενός ελεγκτή σταδιακής ανατολής/δύσης για τους λαμπτήρες φθορισμού του ενυδρείου. Βασική προϋπόθεση είναι η χρήση ηλεκτρονικού ballast με δυνατότητα για έλεγχο της φωτεινότητας με dimmer τύπου 1-10Vdc για λαμπτήρες φθορισμού.
Είχα παρατηρήσει πως με το ξαφνικό άναμμα ή σβήσιμο των λαμπτήρων στο ενυδρείο πολλές φορές τα ψάρια τρομάζουν, με αποτέλεσμα να χτυπάνε στα τζάμια του ενυδρείου και να στρεσάρονται. Ανάβοντας και σβήνοντας σταδιακά τους λαμπτήρες, μπορεί κανείς να παρατηρήσει πως η συμπεριφορά των ψαριών είναι απολύτως φυσιολογική.
Με τη χρήση του ελεγκτή κατάφερα να εξομοιώσω το ομαλό σταδιακό άναμμα των λαμπτήρων από την ελάχιστη μέχρι τη μέγιστη φωτεινότητά τους (εξομοίωση ανατολής) και μετά από κάποιες ώρες λειτουργίας τους, το ομαλό σταδιακό σβήσιμό τους (εξομοίωση δύσης). Σαν αποτέλεσμα δεν είναι μόνο να μην τρομάζουν τα ψάρια αλλά και το αισθητικό μέρος που δίνει αυτή η ομαλή αυξομείωση του φωτισμού κατά το άναμμα και το σβήσιμο.
Προκειμένου να λειτουργήσει αυτό το project χρειάζονται τα παρακάτω εξαρτήματα:
- Χρονοδιακόπτης 220 Volt
- Ταφ
- Τροφοδοτικό για τον ελεγκτή (12V/1A)
- Ελεγκτής φωτεινότητας (στο κουτί του)
- Dimmable Ballast συμβατός με τον/τους λαμπτήρες φθορισμού που έχουμε, ικανός να μπορεί να ελεγχθεί με 1-10Vdc
- Λαμπτήρες φθορισμού και καλώδια για τη διασύνδεσή τους με το dimmable ηλεκτρονικό ballast
Ο χρονοδιακόπτης μπορεί να είναι είτε αναλογικός (όπως αυτός της φωτογραφίας) είτε ψηφιακός. Χρειάζεται γιατί ακόμα και η ελάχιστη τάση στα άκρα του dimmer του ballast δεν σβήνει εντελώς τον λαμπτήρα. Οπότε τον χρησιμοποιούμε για να ορίσουμε τι ώρα θέλουμε να ξεκινάει η φωτοπερίοδος του ενυδρείου μας και τι ώρα θα τελειώνει. Πάνω στο χρονοδιακόπτη θα συνδέσουμε με ένα ταφ το τροφοδοτικό ρεύματος για τον ελεγκτή της φωτεινότητας καθώς και το ίδιο το dimmable ballast. Στο άλλο άκρο του ballast θα συνδεθεί ο λαμπτήρας ή οι λαμπτήρες του ενυδρείου μας. Προσοχή χρειάζεται στην επιλογή του ballast καθώς τα μοντέλα διαφέρουν αναλόγως τον τύπο του λαμπτήρα (Τ5, Τ8 ή PC), τον αριθμό των λαμπτήρων που θα ελέγξει και το πρωτόκολλο που χρησιμοποιούν για τη σύνδεση dimmer.
Προσοχή: για τον ελεγκτή του συγκεκριμένου project είναι απαραίτητη η χρήση ballast με πρωτόκολλο 1-10 Vdc. Επίσης, χρειάζεται προσοχή στην ορθή πολικότητα της σύνδεσης του ελεγκτή με το ballast.
Η συνδεσμολογία των εξαρτημάτων φαίνεται και στην επόμενη φωτογραφία.
Ο ελεγκτής φωτεινότητας αποτελείται από ένα αναλογικό κύκλωμα το οποίο οδηγεί ένας microcontroller (Arduino). Αυτός είναι υπεύθυνος για τη σταδιακή αύξηση της τάσης ελέγχου από τα 1 στα 10 Volt (σε προγραμματιζόμενο χρόνο), τη διατήρηση του φωτισμού (προγραμματιζόμενος χρόνος) και τη σταδιακή μείωση της τάσης ελέγχου από τα 10 στα 1 Volt (σε προγραμματιζόμενο χρόνο). Οι τρεις αυτές χρονικές περίοδοι προγραμματίζονται από το χρήστη με τη βοήθεια ενός dip switch 8 θέσεων. Η πρώτη (1) θέση είναι για λειτουργία debug της συσκευής, όπου πραγματοποιείται ένας ολόκληρος κύκλος ανατολής/δύσης μέσα σε διάστημα λίγων δευτερολέπτων. Οι δύο επόμενες θέσεις (2-3) καθορίζουν το χρόνο της αύξησης της φωτεινότητας (15, 30, 45 ή 60 λεπτά), οι τρεις επόμενες θέσεις (4-6) το χρόνο διατήρησης πλήρους φωτισμού (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ή 13 ώρες) και οι δύο τελευταίες θέσεις (7-8) το χρόνο της μείωσης της φωτεινότητας (15, 30, 45 ή 60 λεπτά).
Στους παρακάτω πίνακες φαίνονται αναλυτικά οι τιμές των θέσεων του dip switch και η λειτουργία τους.
dip switch 1 |
Λειτουργία |
ON |
DEBUG MODE |
OFF |
NORMAL MODE |
dip switch 2 |
dip switch 3 |
Διάρκεια ανατολής (min) |
ON |
ON |
15 |
ON |
OFF |
30 |
OFF |
ON |
45 |
OFF |
OFF |
60 |
dip switch 4 |
dip switch 5 |
dip switch 6 |
Διάρκεια ημέρας (hours) |
ON |
ON |
ON |
6 |
ON |
ON |
OFF |
7 |
ON |
OFF |
ON |
8 |
ON |
OFF |
OFF |
9 |
OFF |
ON |
ON |
10 |
OFF |
ON |
OFF |
11 |
OFF |
OFF |
ON |
12 |
OFF |
OFF |
OFF |
13 |
dip switch 7 |
dip switch 8 |
Διάρκεια δύσης (min) |
ON |
ON |
15 |
ON |
OFF |
30 |
OFF |
ON |
45 |
OFF |
OFF |
60 |
Ας δούμε ένα παράδειγμα παραμετροποίησης όλου του εξοπλισμού για να καταλάβουμε καλύτερα πώς λειτουργεί. Έστω ότι θέλουμε να ξεκινήσει η ανατολή στο ενυδρείο μας στις 15:00 και να διαρκέσει 15 λεπτά. Κατόπιν να μείνουν τα φώτα αναμένα σε πλήρη ισχύ για 8 ώρες. Και τέλος ο χρόνος δύσης να διαρκέσει για 30 λεπτά. Μετά από αυτό θέλουμε να κλείσουν τα φώτα.
Ορίζουμε πρώτα το χρονοδιακόπτη να ανοίγει στις 15:00 και να κλείνει στις 23:45 (15min+8h+30min=8h45min). Κατόπιν ρυθμίζουμε τις θέσεις στο dip switch ως εξής:
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
OFF |
ON |
ON |
ON |
OFF |
ON |
ON |
OFF |
NORMAL
MODE |
15 min διάρκεια ανατολής |
8 hours διάρκεια ημέρας |
30 min διάρκεια δύσης |
||||
Αν κάποιος από εσάς θέλει να φτιάξει τον παραπάνω ελεγκτή σταδιακής ανατολής/δύσης για το ενυδρείο του μπορεί να χρησιμοποιήσει το παρακάτω κύκλωμα που έφτιαξα καθώς και τον κώδικα προγραμματισμού του microcontroller.
Αν από την άλλη δεν έχει τη δυνατότητα να το φτιάξει μόνος του μπορώ να τον βοηθήσω να τον προμηθευτεί επικοινωνώντας μαζί μου.
*Update 08/01/2017
Με δοκιμές σε ballast άλλων εταιρειών, διαπίστωσα πως όλα τα ballast δεν συμπεριφέρονται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο όσον αφορά το dimmer τους. Κάποια ανάβουν πιο απότομα, άλλα αργούν να ξεκινήσουν να ανάψουν και άλλα δεν φτάνουν στην μέγιστη ή ελάχιστη δυνατή φωτεινότητα των λαμπτήρων. Αυτό οφείλεται στην εσωτερική αντίσταση που χρησιμοποιεί η κάθε εταιρεία στο κύκλωμα του dimmer. Mε την κατασκευή αυτή που φτιάξαμε, έχουμε δημιουργήσει έναν διαιρέτη τάσης στα άκρα του dimmer του ballast, όπου με τη βοήθεια της αντίστασης R4 μεταβάλλουμε την τάση στα άκρα του dimmer. Αναλόγως με την εσωτερική αντίσταση που χρησιμοποιεί ο κάθε κατασκευαστής στο κύκλωμά του, εμείς θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τη σωστή αντίσταση R4 για να αξιοποιήσουμε όλο το εύρος (ή το μέγιστο δυνατό) του voltage στα άκρα του dimmer όσο πιο γραμμικά γίνεται.
Στον παρακάτω πίνακα θα δείτε κάποιες τιμές αντίστασης R4 για τα ballast που έχω δοκιμάσει. Αν κάποιος από εσάς έχει κάνει δοκιμές και με άλλα ballast μπορεί να επικοινωνήσει μαζί μου ώστε να προσθέσω τα αποτελέσματά του σε αυτόν τον πίνακα.
| Μάρκα/Μοντέλο Ballast | Αριθμός λαμπτήρων |
Τιμή αντίστασης R4 |
| Osram Quicktronic Deluxe HF 1x18/230-240 DIM | 1 x T8 |
2.7 kΩ |
| Osram Quicktronic Intelligent QTi 1x28/54 DIM | 1 x T5 |
2.7 kΩ |
| Philips HF-Regulator II 14-35 TL5 EII 220-240V | 2 x T5 |
10 kΩ |
*Update 26/01/2017
Προστέθηκε ένα πράσινο λαμπάκι στο κύκλωμα που δείχνει πότε το κύκλωμα είναι στο ρεύμα (μέσω μιας αντίστασης 470Ω). Σχεδιάστηκε καλύτερα το κύκλωμα με τη χρήση του προγράμματος fritzing.
Επίσης, αν έχετε κάποια παρατήρηση ή κάποια άλλη ιδέα που αφορά το παρόν project μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μου.
Ο συγγραφέας ουδεμία ευθύνη φέρει σε περίπτωση τραυματισμού, θανάτου ή οποιουδήποτε άλλου
ατυχήματος κατά την κατασκευή του παραπάνω συστήματος
