Iluminación LED automatizada para acuarios plantados con RTC: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Hace un par de años decidí montar un acuario plantado. Estaba fascinado por la belleza de esos acuarios. Hice todo lo que se suponía que debía hacer mientras instalaba el acuario, pero descuidé una cosa más importante. Esa cosa se estaba iluminando. Todo se veía bien durante unos días, pero luego las algas comenzaron a crecer por todas partes en el tanque y las plantas no estaban bien. Es un trabajo difícil hacer que todo vuelva a la normalidad.

Ahora, después de muchos años, quiero volver a montar el acuario dando importancia a la iluminación. Investigué un poco en Internet y descubrí que las plantas necesitan una exposición continua a la luz durante unas 10-12 horas diarias. También llegué a saber que las plantas responden más al espectro de luz rojo y azul.

El truco consiste en simular la naturaleza lo más cerca posible dentro del acuario. Podría haber encendido o apagado manualmente las luces, pero ¿por qué no automatizarlo? Esto reduce el error humano. Entonces, decidí hacer un sistema de iluminación LED que se enciende y apaga automáticamente usando Arduino. Esto hace que el período de iluminación sea constante, que es lo que necesitan las plantas.

Mi tanque tendrá una tapa encima. Así que decidí montar la placa del controlador fuera del tanque, ya que la humedad es el mayor enemigo de la electrónica.

¡Empecemos!

Paso 1: RTC - Reloj en tiempo real

El plan es ENCENDER y APAGAR los LED a una hora específica del día. Los LED no se ENCENDERÁN al brillo completo de inmediato, sino que alcanzarán el brillo de cero al brillo completo en una hora. Esto es para simular el amanecer. Lo mismo se aplica al apagar los LED.

El trabajo de proporcionar la hora exacta lo realiza el reloj en tiempo real o RTC. La ventaja de utilizar un RTC sobre milis () es que se puede obtener directamente el tiempo preciso. Además, el módulo RTC tiene su propia batería de respaldo. Entonces, incluso si el Arduino se apaga o se reinicia, el tiempo no se pierde. Esto lo hace perfecto para nuestra aplicación.

El módulo que utilizaré es DS3231 IIC Real Time Clock. Utiliza la interfaz I2C para comunicarse con Arduino. Yo saqué el mío de aquí.

Gracias a Rinky-Dinky Electronics por hacer el trabajo duro. Descargue la biblioteca para DS3231 aquí

Paso 2: LED y controladores

Para un acuario plantado, la regla general es de 2 vatios por galón. El mío es un tanque de 20 galones y usaré dos LED de 10 vatios. Sé que es la mitad de los vatios recomendados, pero mi tanque se encuentra justo al lado de mi ventana y entra mucha luz. Probaré la configuración durante algunas semanas, controlaré el crecimiento de la planta y agregaré más LED si es necesario.

Estoy usando LED que compré en Ebay con una temperatura de color de 6500K, lo que es excelente para el crecimiento de las plantas. Según la lista, el voltaje directo debe ser de 9-11 V y el máximo directo alrededor de 900 mA. Ordené los controladores LED en consecuencia.

¿Por qué utilizar controladores?

No vivimos en un mundo perfecto. Por lo tanto, la salida será siempre menor que la entrada. Entonces, ¿dónde está el poder perdido? Se convierte en calor. Lo mismo ocurre con los LED. Un semiconductor tiene un coeficiente de temperatura negativo (NTC), lo que significa que a medida que aumenta la temperatura, su resistencia disminuye. Un LED también es un semiconductor. A medida que aumenta su temperatura, su resistencia comienza a disminuir debido a que la corriente que fluye a través de él aumenta. Esto aumenta aún más el calentamiento. Esto continúa hasta que el LED se daña. Por lo tanto, necesitamos limitar la corriente para que no aumente por encima de un límite establecido. Este trabajo lo realizan los controladores LED

En las pruebas, descubrí que a 11 V el LED consume solo 350 mA. ¡Eso es raro!

Configuración del controlador LED

Un controlador es básicamente un dispositivo que proporciona un voltaje de salida constante con una capacidad de limitación de corriente. Hay varios controladores LED disponibles en el mercado que emiten una corriente constante. Si ha comprado el mismo que yo he comprado, contendrá 3 botes para ajustes. Solo nos preocupan dos de ellos. El primero es para el ajuste de voltaje y el último se usa para establecer el límite de corriente. Siga los pasos para configurarlo:

1. Conecte el suministro de 12V CC a los pines marcados IN + e IN-. Compruebe la polaridad.
2. Conecte un multímetro a los pines marcados OUT + y OUT- y configure el multímetro para leer voltaje.
3. Gire el potenciómetro de ajuste de voltaje hasta que el multímetro lea el voltaje directo nominal del LED. En mi caso, es 9-11V. Elegí 10,7 V. (Un poco menos no hará daño).
4. Ahora ponga el multímetro en modo de lectura actual. La corriente comenzará a fluir a través de él. Gire el potenciómetro de ajuste de corriente hasta que la corriente nominal del LED comience a fluir.
5. ¡Eso es todo! Ahora puede conectar su LED a él.

Paso 3: hacer el panel LED

Como se mencionó anteriormente, decidí usar dos LED de 10 vatios y cuatro tiras de LED RGB que tenía por ahí. Usaré la tira para colores rojo y azul. Usé un marco de aluminio (que se usa más comúnmente para hacer marcos de puertas y ventanas) casi del largo de mi acuario. Elegí un marco de aluminio, ya que sirve como disipador de calor para los LED. Los disipadores de calor son importantes para los LED de alta potencia, ya que disipan mucho calor. La vida útil del LED se reducirá en ausencia de él. Como está hueco en el medio, todo el cableado puede permanecer oculto y seguro en su interior.

Extendí todas las conexiones de LED a los 6 conectores terminales como se muestra en la imagen. Esto se vuelve fácil de conectar el panel al controlador que haremos a continuación.

Paso 4: hacer el controlador

El objetivo principal es encender y apagar los LED según el tiempo establecido por el usuario. El cerebro del controlador es un Arduino Nano. ¿Por qué controlar la iluminación? Como tenía algunos relés por ahí, los usaré para ENCENDER o APAGAR algunos de los aparatos como el filtro, la bomba de aire, el calentador, etc. también si es necesario. Agregué un ventilador de computadora de 12V CC para proporcionar ventilación.

Se proporciona un interruptor para elegir entre el modo Manual y Automático. En caso de que necesitemos acceder a la pecera después de que los LED se apaguen por la noche, el interruptor se puede girar a la posición Manual y luego el brillo de los LED se puede controlar mediante una olla.

Usé un CI de matriz de transistores Darlington ULN2803 para controlar los relés y el ventilador. Este IC se conoce comúnmente como un controlador de relé.

El esquema de la construcción se ha adjuntado aquí. Un PCB personalizado hará que se vea ordenado y profesional.

Elegí usar la caja del tablero de distribución como un gabinete para el controlador, ya que tiene orificios pretaladrados para el montaje y una placa de cubierta. Pegué una tuerca en cada ranura usando un poco de pegamento epoxi. Hice lo mismo en el lado opuesto. Esto asegura que la PCB se sujete de forma segura con los tornillos. Hice pequeñas aberturas en la parte inferior de la caja como se muestra en la imagen para el cable de alimentación y los cables que van al panel LED.

Paso 5: ¡Es hora de un código

Después de hacer la placa del controlador, ¡es hora de que funcione! Descargue el boceto adjunto aquí y ábralo en Arduino IDE. Asegúrese de descargar e instalar la biblioteca para DS3231 adjunta aquí.

Configurar el RTC

1. Inserte una batería de celda de moneda tipo 2032.
2. Abra DS3231_Serial_Easy de los ejemplos como se muestra.
3. Descomente las 3 líneas e ingrese la hora y la fecha como se muestra en la imagen.
4. Sube el boceto a Arduino y abre el monitor en serie. Establezca la velocidad en baudios en 115200. Debería poder ver el tiempo que se actualiza cada segundo.
5. Ahora, desenchufe el Arduino y vuelva a enchufarlo después de unos segundos. Mira el monitor de serie. Debería mostrar el tiempo real.

¡Hecho! Se ha configurado RTC. Este paso debe realizarse solo una vez para configurar la fecha y la hora.

Antes de subir

• Establezca la hora de inicio de los LED.
• Establezca la hora de parada de los LED.
• Establezca la hora de inicio del ventilador.
• Establezca la hora de parada del ventilador.

Nota: La hora está en formato de 24 horas. Establezca la hora en consecuencia

Como se mencionó anteriormente, los LED no se encenderán al máximo brillo. Por ejemplo, si configura la hora de inicio del LED como 10:00 a. M., Entonces los LED se encenderán lentamente y alcanzarán su brillo total hasta las 11:00 a. M. Y permanecerán constantes hasta que se alcance la hora de parada. Esto es para simular el amanecer y el atardecer. Los LED rojo y azul son constantes. Permanecen completamente ENCENDIDOS durante todo el tiempo.

Eso es todo lo que tienes que configurar. Sube el código al Arduino. ¡Ya no es necesario que recuerde encender y apagar las luces de su acuario!

No puedo obtener algunas tomas de la pecera real en la que se montará porque aún no lo he configurado. Actualizaré el instructable tan pronto como esté todo configurado.

Espero que hayas disfrutado de la construcción. ¡Hágalo usted mismo y diviértase! Siempre hay algo de espacio para mejorar y mucho que aprender. Piensa en tus propias ideas.

Volveré a empezar con acuarios plantados después de muchos años. No soy un experto en este campo. No dude en comentar cualquier sugerencia relacionada con la construcción. Gracias por quedarte hasta el final.