Éclairage LED automatisé pour aquarium planté à l'aide de RTC : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Il y a quelques années, j'ai décidé de créer un aquarium planté. J'étais fasciné par la beauté de ces aquariums. J'ai fait tout ce que j'étais censé faire lors de l'installation de l'aquarium, mais j'ai négligé une chose la plus importante. Cette chose s'éclairait. Tout s'est bien passé pendant quelques jours, mais les algues ont commencé à pousser partout dans le réservoir et les plantes ne se portaient pas bien. C'est un travail difficile de tout ramener à la normale.

Maintenant, après de nombreuses années, je souhaite réaménager l'aquarium en accordant de l'importance à l'éclairage. J'ai fait des recherches sur Internet et j'ai découvert que les plantes ont besoin d'une exposition continue à la lumière pendant environ 10 à 12 heures par jour. J'ai également appris que les plantes réagissaient davantage au spectre rouge et bleu de la lumière.

L'astuce consiste à simuler la nature au plus près à l'intérieur de l'aquarium. J'aurais pu allumer ou éteindre manuellement les lumières mais pourquoi ne pas l'automatiser. Cela réduit l'erreur humaine. J'ai donc décidé de créer un système d'éclairage LED qui s'allume et s'éteint automatiquement à l'aide d'Arduino. Cela rend la période d'éclairage cohérente, ce dont les plantes ont besoin.

Mon réservoir sera recouvert d'un couvercle. J'ai donc décidé de monter la carte contrôleur à l'extérieur du réservoir car l'humidité est le plus grand ennemi de l'électronique.

Commençons!

Étape 1: RTC - Horloge en temps réel

Le plan est d'allumer et d'éteindre les LED à une heure précise de la journée. Les LED ne s'allumeront pas immédiatement à pleine luminosité, mais à la place, elles passeront de zéro à une pleine luminosité en une heure. C'est pour simuler le lever du soleil. La même chose s'applique en éteignant les LED.

Le travail de fournir l'heure exacte est effectué par l'horloge temps réel ou RTC. L'avantage d'utiliser un RTC par rapport à millis() est que l'heure précise peut être obtenue directement. De plus, le module RTC a sa propre batterie de secours. Ainsi, même si l'Arduino est éteint ou réinitialisé, le temps n'est pas perdu. Cela le rend parfait pour notre application.

Le module que j'utiliserai est l'horloge temps réel DS3231 IIC. Il utilise l'interface I2C pour communiquer avec Arduino. J'ai le mien d'ici.

Merci à Rinky-Dinky Electronics pour le travail acharné. Téléchargez la bibliothèque pour DS3231 ici

Étape 2: LED et pilotes

Pour un aquarium planté, la règle de base est de 2 watts par gallon. Le mien est un réservoir de 20 gallons et j'utiliserai deux LED de 10 watts. Je sais que c'est la moitié des watts recommandés, mais mon réservoir se trouve juste à côté de ma fenêtre avec beaucoup de lumière qui la traverse. Je vais tester la configuration pendant quelques semaines, surveiller la croissance des plantes et ajouter plus de LED si nécessaire.

J'utilise des LED que j'ai achetées sur Ebay avec une température de couleur de 6500K, ce qui est idéal pour la croissance des plantes. Selon la liste, la tension directe doit être de 9 à 11 V et une tension maximale d'environ 900 mA. J'ai commandé les pilotes LED en conséquence.

Pourquoi utiliser des pilotes ?

Nous ne vivons pas dans un monde parfait. Par conséquent, la sortie sera toujours inférieure à l'entrée. Alors, où est la puissance perdue ? Il est converti en chaleur. Il en est de même avec les LED. Un semi-conducteur a un coefficient de température négatif (CTN), ce qui signifie que lorsque la température augmente, sa résistance diminue. Une LED est aussi un semi-conducteur. Au fur et à mesure que sa température augmente, sa résistance commence à diminuer, ce qui augmente le courant qui la traverse. Cela augmente encore plus le chauffage. Cela continue jusqu'à ce que la LED soit endommagée. Par conséquent, nous devons limiter le courant afin qu'il n'augmente pas au-dessus d'une limite définie. Ce travail est effectué par les pilotes LED

Lors des tests, j'ai constaté qu'à 11 V, la LED ne consomme que 350 mA environ. C'est bizarre !

Configuration du pilote LED

Un pilote est essentiellement un dispositif qui fournit une tension de sortie constante avec une capacité de limitation de courant. Il existe différents drivers de LED disponibles sur le marché qui produisent un courant constant. Si vous avez acheté le même que j'ai acheté, il contiendra 3 pots pour les réglages. Nous ne nous intéressons qu'à deux d'entre eux. Le premier est pour le réglage de la tension et le dernier est utilisé pour définir la limite de courant. Suivez les étapes pour le configurer:

1. Connectez l'alimentation 12V DC aux broches marquées IN+ et IN-. Veuillez vérifier la polarité.
2. Connectez un multimètre aux broches marquées OUT+ et OUT- et réglez le multimètre pour lire la tension.
3. Tournez le potentiomètre de réglage de la tension jusqu'à ce que le multimètre lise la tension directe nominale de la LED. Dans mon cas, c'est 9-11V. J'ai choisi 10,7V. (Un peu moins ne fera pas de mal).
4. Mettez maintenant le multimètre en mode de lecture actuel. Le courant commencera à le traverser. Tournez le potentiomètre de réglage du courant jusqu'à ce que le courant nominal de la LED commence à circuler.
5. C'est ça! Vous pouvez maintenant y connecter votre LED.

Étape 3: Fabrication du panneau LED

Comme mentionné précédemment, j'ai décidé d'utiliser deux LED de 10 watts et quatre bandes de LED RVB que j'avais autour. J'utiliserai la bande pour les couleurs rouge et bleu. J'ai utilisé un cadre en aluminium (qui est le plus souvent utilisé pour fabriquer des cadres de fenêtres et de portes) presque de la longueur de mon aquarium. J'ai opté pour un cadre en aluminium car il sert de dissipateur thermique pour les LED. Les dissipateurs thermiques sont importants pour ces LED haute puissance car ils dissipent beaucoup de chaleur. La durée de vie de la LED réduira en l'absence de celle-ci. Comme il est creux entre les deux, tout le câblage peut rester caché et en sécurité à l'intérieur.

J'ai étendu toutes les connexions LED aux 6 connecteurs terminaux comme indiqué sur l'image. Cela devient facile de connecter le panneau au contrôleur que nous allons faire ensuite.

Étape 4: fabrication du contrôleur

L'objectif principal est d'allumer et d'éteindre les LED en fonction du temps défini par l'utilisateur. Le cerveau du contrôleur est un Arduino Nano. Pourquoi simplement contrôler l'éclairage? Comme j'avais des relais, je les utiliserai pour allumer ou éteindre certains appareils comme le filtre, la pompe à air, le chauffage, etc. si nécessaire. J'ai ajouté un ventilateur d'ordinateur 12V DC pour assurer la ventilation.

Un interrupteur est fourni pour choisir entre le mode Manuel et Automatique. Dans le cas où nous devons accéder à l'aquarium après que les LED soient éteintes la nuit, l'interrupteur peut être tourné en position manuelle, puis la luminosité des LED peut être contrôlée à l'aide d'un pot.

J'ai utilisé un circuit intégré ULN2803 Darlington Transistor Array pour contrôler les relais et le ventilateur. Ce circuit intégré est communément appelé pilote de relais.

Le schéma de la construction est joint ici. Un PCB personnalisé lui donnera un aspect soigné et professionnel.

J'ai choisi d'utiliser un boîtier de tableau comme boîtier pour le contrôleur car il comporte des trous pré-percés pour le montage et une plaque de recouvrement. J'ai collé un écrou dans chaque fente en utilisant de la colle époxy. J'ai fait la même chose du côté opposé. Cela garantit que le PCB est maintenu solidement par les vis. J'ai fait de petites ouvertures au bas de la boîte comme indiqué sur la photo pour le câble d'alimentation et les fils allant au panneau LED.

Étape 5: Il est temps d'avoir du code

Après avoir fabriqué la carte contrôleur, il est temps de la faire fonctionner ! Téléchargez le croquis ci-joint et ouvrez-le dans Arduino IDE. Assurez-vous de télécharger et d'installer la bibliothèque pour DS3231 ci-jointe.

Mise en place du RTC

1. Insérez une pile bouton de type 2032.
2. Ouvrez le DS3231_Serial_Easy à partir des exemples, comme indiqué.
3. Décommentez les 3 lignes et entrez l'heure et la date comme indiqué sur l'image.
4. Téléchargez le croquis sur Arduino et ouvrez le moniteur série. Réglez le débit en bauds sur 115200. Vous devriez pouvoir voir le temps qui continue de s'actualiser toutes les 1 seconde.
5. Maintenant, débranchez l'Arduino et rebranchez-le après quelques secondes. Regardez le moniteur série. Il devrait montrer le temps réel.

Terminé! Le RTC a été mis en place. Cette étape ne doit être effectuée qu'une seule fois pour régler la date et l'heure.

Avant de télécharger

• Réglez l'heure de début des LED.
• Réglez l'heure d'arrêt des LED.
• Réglez l'heure de démarrage du ventilateur.
• Réglez l'heure d'arrêt du ventilateur.

Remarque: l'heure est au format 24 heures. Réglez l'heure en conséquence

Comme mentionné précédemment, les LED ne s'allumeront pas à pleine luminosité. Par exemple, si vous définissez l'heure de début de la LED à 10h00, les LED s'allumeront lentement et atteindront leur pleine luminosité jusqu'à 11h00 et resteront constantes jusqu'à ce que l'heure d'arrêt soit atteinte. Il s'agit de simuler le lever et le coucher du soleil. Les LED rouges et bleues sont constantes. Ils restent complètement allumés pendant tout le temps.

C'est tout ce que vous avez à régler. Téléchargez le code sur l'Arduino. Désormais, plus besoin de vous rappeler d'allumer et d'éteindre les lumières de votre aquarium !

Je ne peux pas en obtenir des photos de l'aquarium réel dans lequel il sera monté car je ne l'ai pas encore configuré. Je mettrai à jour l'instructable dès que je serai tout configuré !

J'espère que vous avez apprécié la construction. Faites-le vous-même et amusez-vous! Il y a toujours de la place pour s'améliorer et beaucoup à apprendre. Venez avec vos propres idées.

Je recommencerai les aquariums plantés après de nombreuses années. Je ne suis pas un expert dans ce domaine. N'hésitez pas à commenter toute suggestion concernant la construction. Merci d'être resté jusqu'au bout.