إنشاء إضاءة حوض السمك DIY باستخدام Arduino

تحتاج نباتات الأحواض المائية إلى الضوء لتوليد الطاقة عبر عملية التمثيل الضوئي ، بينما تستفيد العديد من الأسماك من نظام التمثيل الضوئي المنتظم دورة الإضاءة ، ولكن كيف يمكنك توفير الإضاءة الاصطناعية لهم باستخدام أدوات الإلكترونيات التي تصنعها بنفسك بالفعل يملك؟ لنقم ببناء نظام إضاءة أحواض السمك DIY باستخدام Arduino وساعة الوقت الفعلي وشريط LED.

باستخدام مصباح LED لحوض السمك

قبل أن نبدأ ، تجدر الإشارة إلى أن مصابيح LED التي نستخدمها في هذا المشروع ليست مصابيح LED كاملة الطيف تحاكي ضوء النهار. هذا يعني أنها لا توفر كل الأطوال الموجية للضوء المفيدة للنباتات ، مما يجعلها غير مناسب لنباتات أحواض السمك مع احتياجات الضوء الثقيل وإهدار كمية صغيرة من الطاقة التي تنتجها المصابيح.

ومع ذلك ، بالنسبة لأحواض السمك المزروعة بمتطلبات الإضاءة المنخفضة ، يمكن أن تكون إضاءة LED مثل هذه ممتازة خيار يوفر نموًا أسرع وأكثر صحة للنبات دون التكلفة التي تأتي مع العديد من إضاءة أحواض السمك منتجات؛ لن تحصل على نفس القوة الكهربائية.

ليست النباتات الموجودة في حوض السمك الخاص بك فقط هي التي تستفيد من إضاءة LED: تتمتع العديد من أنواع الأسماك بدورة إضاءة منتظمة يقلد ليلا ونهارا للحفاظ على إيقاع الساعة البيولوجية ، وتمكينهم من الراحة والبحث عن الطعام والنشاط كما لو كانوا في البرية.

لبناء نظام إضاءة LED يعمل على تشغيل دورة نهارية وليلية للأسماك والنباتات في حوض السمك الخاص بك ، سنستخدم Arduino وساعة الوقت الفعلي (RTC) وشريط LED - كما يمكن استخدامه لمجموعة متنوعة من مشاريع إضاءة اردوينو LED.

ماذا تحتاج؟

ما عليك سوى عدد قليل من الأجزاء لإكمال هذا التصميم:

• 1x متحكم اردوينو مع دبابيس SDA / SCL (أونو ، ليوناردو ، مايكرو ، إلخ ؛ نحن نستخدم Pro Micro)
• 1x DS3231 وحدة RTC
• 1x WS2812 / WS2812B شريط NeoPixel RGB LED بتصنيف IP65 أو أعلى (نحن نستخدم شريط WS2812 60 LED بطول متر واحد تم ختمه بالسيليكون ؛ قد تستفيد من استخدام المزيد من مصابيح LED إذا كان لديك خزان سعة 20 جالونًا)
• 1 × 12 فولت تيار متردد إلى محول طاقة تيار مستمر مع موصل أسطواني أنثى
• 1x 1000 فائق التوهج مكثف (اختياري)
• أسلاك متنوعة وقطع تتقلص بالحرارة
• شريط لاصق فائق الجودة / على الوجهين
• خيوط طابعة ثلاثية الأبعاد (اختياري)

ستحتاج أيضًا إلى بعض الأدوات لإكمال هذا المشروع.

• لحام الحديد
• قواطع / قواطع للأسلاك
• مسدس حراري
• طابعة ثلاثية الأبعاد (اختيارية)

الأسلاك الخاصة بك DIY بها بنفسك إعداد حوض السمك LED ضوء

يعد توصيل إضاءة حوض السمك DIY الخاص بك أمرًا بسيطًا ، مع وجود عدد قليل من الوصلات قبل أن تتمكن من البدء في ترميز مشروعك. يوضح الرسم البياني أعلاه جميع الاتصالات التي تحتاج إلى إجرائها ، لكننا قمنا بتقسيمها في الأقسام أدناه.

توصيل ساعة الوقت الحقيقي

يعمل DS3231 RTC في هذا المشروع كمؤقت لإضاءة LED في حوض السمك الخاص بنا. تحتوي هذه الوحدة على أربعة دبابيس سنستخدمها: SCL و SDA و VCC و GND ، وكلها يمكن توصيلها مباشرة بـ Arduino Pro Micro.

• SCL to 3 على Arduino
• SDA to 2 على Arduino
• VCC إلى 5V على Arduino
• GND إلى GND على Arduino

توصيل شريط LED

يعد توصيل شريط LED الخاص بك أكثر تعقيدًا من RTC ، حيث من المحتمل أن تكون مصابيح LED على مسافة من Arduino وتحتاج إلى استخدام محول طاقة منفصل للحصول على السطوع الكامل من مصابيح LED الخاصة بك. يوضح الرسم البياني أعلاه كيف يمكنك توصيل شريط LED NeoPixel الخاص بك بـ Arduino ومصدر الطاقة للحصول على الأفضل النتائج.

• DIN إلى Digital Pin 7 على Arduino
• GND إلى GND على Arduino ومحطة مصدر الطاقة السلبية (-)
• VCC / 5V + / 12V إلى محطة مصدر طاقة موجبة (+)
• يوصى بشدة باستخدام مكثف 1000 فائق التوهج عبر طرفي مصدر الطاقة السالب (-) والإيجابي (+) لمنع تلف مصابيح LED الخاصة بك

إلى جانب توصيل شريط LED الخاص بنا بمصدر طاقة Arduino و 12V ، سنقوم أيضًا بتعديل استنساخ NeoPixel لإنشاء ثلاثة شرائط LED أصغر سيتم توصيلها في سلسلة بكابل طويل. سنستخدم كبلًا ثلاثي النواة معزولًا لهذا الغرض ، جنبًا إلى جنب مع الانكماش الحراري لإغلاق الوصلات. يأتي شريط LED الخاص بنا مزودًا بموصلات JST في كل طرف ، مما يوفر لنا طريقة ملائمة لنجعل من الممكن فصل الشريط عن Arduino.

ترميز DIY Arduino Aquarium NeoPixel Lights

عنصر الترميز في هذا المشروع أكثر تعقيدًا من الأسلاك. يمكنك البدء بمشروع Arduino أساسي فارغ ، حيث لن نحتاج إلى أي شيء خارج الوظائف التي تأتي معه.

إضافة المكتبات

قبل إضافة أي رمز ، نحتاج إلى تثبيت بعض المكتبات ، ويمكن العثور على كل هذه في Arduino IDE Library Manager.

• Wire.h: تأتي هذه المكتبة مع Arduino IDE وتسمح لك بالتواصل مع مكونات I2C ، مثل RTC.
• Adafruit_NeoPixel.h: تضيف هذه المكتبة وظائف / فئات للتحكم في مصابيح LED NeoPixel ، ولكنها تعمل بشكل جيد مع شريط WS2812 LED العادي.
• RTClib.h: تتيح لنا هذه المكتبة التحكم في وحدة DS3231 RTC الخاصة بنا.

#تتضمن  // مكتبة قطاع LED
#تتضمن 
#تتضمن  // مكتبة RTC

إضافة المتغيرات العامة (اختياري)

لقد أضفنا متغيرات عالمية إلى الكود الخاص بنا حتى نتمكن من تغيير سلوك الإضاءة باستخدام الأزرار والمدخلات الأخرى في المشاريع المستقبلية. هذا ليس ضروريًا ، ولكنه سيجعل من السهل تعديل التعليمات البرمجية عندما تحتاج إلى إجراء تغييرات. أضفنا متغيرات لسطوع ودرجة لون LED ، جنبًا إلى جنب مع متغير لتخزين لون شريط LED الخاص بنا.

إعلان وتهيئة كائنات شريط LED / RTC

بعد ذلك ، نحتاج إلى إعلان شريط LED و RTC ككائنات يمكن استخدامها بواسطة Arduino ، متبوعًا بتهيئتها داخل حلقة الإعداد الخاصة بنا.

يمكن الإعلان عن شرائط LED الخاصة بنا من خلال تحديد الدبوس المستخدم أولاً وتعيين عدد مصابيح LED على الشريط ، ولكن بعد ذلك يمكنك استخدام الخطوط أدناه لإصدار الإعلان نفسه.

#define LED_PIN 7 // يعين شريط LED الخاص بنا على السن 7
#define LED_COUNT 60 // يعين عدد NeoPixel LED
شريط Adafruit_NeoPixel (LED_COUNT ، LED_PIN ، NEO_GRB + NEO_KHZ800) ؛ // يعلن كائن شريط LED الخاص بنا

من الأسهل إعلان RTC ، ولا تحتاج إلا إلى استخدام السطر أدناه لتشغيله ؛ يتم تطبيق كافة الإعدادات المهمة بشكل افتراضي.

RTC_DS3231 rtc ؛

بمجرد اكتمال ذلك ، نحتاج فقط إلى تهيئة RTC الخاص بنا باستخدام الكود التالي في فئة الإعداد الخاصة بنا.

 Serial.begin (57600) ؛ // يبدأ اتصالنا التسلسلي
#ifndef ESP8266
 بينما (! المسلسل) ؛ // انتظر حتى يتم توصيل المنفذ التسلسلي
#إنهاء إذا
إذا (! rtc.begin ()) {
 Serial.println ("تعذر العثور على RTC") ؛
 Serial.flush () ،
 بينما (1) تأخير (10) ؛
 } // يختبر هذا للتأكد من أن RTC الخاص بنا متصل

بناء حلقة الموقت

الآن ، حان الوقت لبناء الحلقة الرئيسية لشرائط LED الخاصة بحوض السمك. يتم التعامل مع هذا في الحلقة الرئيسية التي تأتي مع مشروع Arduino الفارغ ، وهذا يعني أنه سيعمل بشكل مستمر.

نبدأ الحلقة بالتحقق من الوقت الحالي بساعة الوقت الفعلي الخاصة بنا وتعيين متغير لتخزينه ، مما يضمن توفير ضوء النهار أثناء النهار. بمجرد أن نحصل على ملف التاريخ والوقت متغير للعب به ، يمكننا تخصيص الساعة والدقيقة الحاليتين لفصل المتغيرات ، مما يمكننا من التحكم في الإضاءة بدقة كبيرة.

 DateTime الآن = rtc.now () ، // يجمع الوقت الحالي
 int hh = now.hour () ؛ // يطبق التيار الخاص بنا على متغير

بعد ذلك ، استخدمنا سلسلة من إذا البيانات لتحديد ما إذا كان سيتم تشغيل الأضواء لدينا. هؤلاء إذا تحقق العبارات لمعرفة ما إذا كانت الساعة الحالية تساوي أو تزيد عن 9 صباحًا وتساوي أو تقل عن 9 مساءً ، مما يمنحنا نافذة من 9 صباحًا إلى 9 مساءً لتشغيل مصابيح LED الخاصة بنا.

إذا تم استيفاء هذه الشروط ، فاكود داخل ملف إذا بيان يحدد سطوع ولون شرائط LED الخاصة بنا إلى المتغيرات العالمية التي قمنا بتعيينها مسبقًا ، إلى جانب استخدام ملف يعرض الأمر لتحديث شريط LED. إذا لم يتم استيفاء الشروط ، أ آخر يتم استخدام البيان لضبط سطوع المصابيح على 0 ، وإيقاف تشغيلها بشكل فعال أثناء الليل.

 strip.begin () ، // يضيء شريط LED
 عرض الشريط()؛ // يُظهر تغييرات LED من كل حلقة
إذا (hh <= 8) {// إذا كان الوقت يساوي أو أقل من 8 صباحًا ، فسيتم مسح شريط LED
 strip.clear () ؛
 }
 إذا ((hh> 8) && (hh <21)) {// إذا كان الوقت بين الساعة 9 صباحًا و 9 مساءً ، يتم تشغيل مصابيح LED
 strip.setBrightness (255) ،
 strip.fill (أصفر أبيض ، 0 ، 59) ؛
 }
إذا (hh> = 21) {// إذا كان الوقت يساوي أو أكبر من 9 مساءً ، يتم مسح شريط LED
 strip.clear () ؛
 }

الكود الكامل

# تتضمن // مكتبة شريط LED
#تتضمن 
# تضمين // مكتبة RTC
#define LED_PIN 7 // يعين شريط LED الخاص بنا على السن 7
#define LED_COUNT 60 // يعين عدد NeoPixel LED
شريط Adafruit_NeoPixel (LED_COUNT ، LED_PIN ، NEO_GRB + NEO_KHZ800) ؛ // يعلن كائن شريط LED الخاص بنا
uint32_t yellowWhite = شريط. اللون (255 ، 251 ، 201) ؛ // ينشئ متغير لون فاتح
RTC_DS3231 rtc ؛ // يعلن كائن RTC الخاص بنا
الإعداد باطل() {
 Serial.begin (57600) ؛ // يبدأ اتصالنا التسلسلي
#ifndef ESP8266
 بينما (! المسلسل) ؛ // انتظر حتى يتم توصيل المنفذ التسلسلي
#إنهاء إذا
 إذا (! rtc.begin ()) {
 Serial.println ("تعذر العثور على RTC") ؛
 Serial.flush () ،
 بينما (1) تأخير (10) ؛
 } // يختبر هذا للتأكد من أن RTC الخاص بنا متصل
}
حلقة فارغة() {
 DateTime الآن = rtc.now () ، // يجمع الوقت الحالي
 int hh = now.hour () ؛ // يطبق التيار الخاص بنا على متغير
 strip.begin () ، // يضيء شريط LED
 عرض الشريط()؛ // يُظهر تغييرات LED من كل حلقة
 إذا (hh <= 8) {// إذا كان الوقت يساوي أو أقل من 8 صباحًا ، فسيتم مسح شريط LED
 strip.clear () ؛
 }
 إذا ((hh> 8) && (hh <21)) {// إذا كان الوقت بين الساعة 9 صباحًا و 9 مساءً ، يتم تشغيل مصابيح LED
 strip.setBrightness (255) ،
 strip.fill (أصفر أبيض ، 0 ، 59) ؛
 }
 إذا (hh> = 21) {// إذا كان الوقت يساوي أو أكبر من 9 مساءً ، يتم مسح شريط LED
 strip.clear () ؛
 }
تأخير (1000) ؛ // تأخير من أجل الاستقرار
}

تركيب إضاءة حوض السمك LED

يأتي شريط LED الخاص بنا مع شريط لاصق سهل الاستخدام ، مما يجعل من السهل للغاية إرفاقه بغطاء / غطاء خزاننا. يمكن تحقيق نفس النتيجة باستخدام شريط لاصق على الوجهين أو لاصق فائق ، ولكن عليك أن تكون حريصًا للتأكد من أن المادة اللاصقة التي تختارها ستكون قادرة على تحمل تراكم التكثيف. يمكنك أيضًا طباعة حامل ثلاثي الأبعاد لضوء حوض السمك الجديد إذا لم يكن حوضك مزودًا بغطاء ، وحالة للمكونات الأخرى التي استخدمتها.

أضواء DIY Arduino Aquarium

تستفيد نباتات وأسماك أحواض السمك من دورة إضاءة منتظمة. على الرغم من أن ضوءنا ليس كامل الطيف ، إلا أنه لا يزال يوفر الكثير من الضوء الأزرق والضوء الأخضر والضوء الأحمر الذي تحتاجه نباتاتك. لكن الأفضل هو أن هذا المشروع ميسور التكلفة بشكل لا يصدق وبسيط وممتع.

أفضل ملحقات الخزانات الذكية

قم بأتمتة حوض السمك الخاص بك عن طريق الاستثمار في الملحقات الذكية التي ستقلل من الحاجة إلى التدخل اليدوي ، مما يحافظ على صحة الأسماك وسعادتها.

اقرأ التالي

عن المؤلف