Общее описание, функции:

Фото: Плата контроллера с ЖК-дисплеем и кнопками управления (вид со стороны монитора) Размер печатной платы 86*54 мм.

Чуть раньше на этом сайте было описание простого прибора для управления аквариумом на микроконтроллере Мега-8. Однако в окончательном варианте было принято решение использовать более мощный микроконтроллер ATMega16-16AU, это позволило значительно расширить функции прибора практически без увеличения стоимости. По сравнению с первым аквариумным контроллером в этом приборе есть ряд существенных технических и программных изменений. Значительно улучшена помехозащищенность схемы, использованы радиоэлементы в планарных корпусах. Изменения коснулись усилителя рН, протокола обмена данными между прибором и персональным компьютером, добавлена цифровая коррекция температурного датчика и ряд других изменений.

Прибор можно приобрести в собранном виде. В базовом комплекте: основной блок с монитором, усилитель для рН-электрода. Дополнительно можно приобрести силовой блок и другие аксессуары. Подробности в почте montan-a@hotmail.ru.

Проект является закрытым, память микроконтроллера защищена от чтения и копирования. Программирование микроконтроллера через ISP и доступ к конфигурационным битам (FUSE) запрещены (см. примечание). Принципиальная схема и чертежи печатных плат не являются секретом и могут быть опубликованы. Желающие могут приобрести отдельно микроконтроллер ATMega16-16AU с прошитым загрузчиком и собирать прибор самостоятельно.

В приборе реализованы 2 таймера, контроль рН и температуры. Дополнительно есть выход для управления ЭПРА с диммером по таймеру через схему преобразования сигналов и универсальный аналоговый вход с возможностью управления исполнительным устройством. Прибор является автономным, не требует постоянной связи с персональным компьютером. Большинство функций могут быть настроены при помощи кнопок управления.

Фото: Плата основного блока (без монитора и аккумулятора) вид с обеих сторон.

Функции контроллера:

      Часы.

      Два аналоговых входа. Один используется для измерения рН, второй универсальный. Напряжение на входе аналогово-цифровых преобразователей должно быть в пределах 0…2,5В, входное сопротивление универсального входа АЦП около 10 МОм.

      4 канала управления устройствами (2 таймера, нагреватель, клапан СО2). Выход второго таймера может быть использован для управления устройствами от универсального аналогового входа. Выход ШИМ-сигнала для схемы управления ЭПРА с регулировкой яркости ламп (дополнительный 5-ый выход). Максимальная мощность на один канал зависит от типа используемых реле.

      Два суточных таймера с дискретностью установки времени 5 минут.

      Контроль рН с точностью не хуже  +/- 0,02. Диапазон измерения рН от 2 до 12. Управление клапаном СО2. Установка требуемого значения рН с дискретностью 0,05.

      Автоматическая калибровка РН-электрода по двум точкам (по умолчанию рН=7,00 и 4,00). В программе Aqua Control 2008 возможно изменение рН калибровочных растворов.

      Поддержка цифрового датчика температуры (DS18B20). Измерение температуры в пределах 0…+85 градусов. Точность измерения определяется характеристиками датчика DS18B20 (0,5⁰). Цифровая коррекция погрешности датчика в диапазоне -2,0…+2,0 град. Управление нагрузкой (обогревателем/охладителем). Отключение нагрузки при неисправности или отключении датчика.

      Точность удержания значений РН, температуры определяется пользователем при настройке. Минимальный гистерезис для РН составляет 0,05, для температуры – 0,5⁰С.

      Управление выходами в ручном или автоматическом режиме в зависимости от программы управления.

      Аккумулятор 3,6В - 60 мА*ч для работы МК при отключенном питании с контролем заряда и автоматической подзарядкой. Сохранение хода часов и полное слежение за программой таймера в течение 6-8 часов. Светодиодный индикатор состояния питания и режима сохранения энергии. Возможность (опционально) подключать дополнительный NI-MH аккумулятор 3,6В емкостью до 300-600 мА*ч.

      Автоматическое сохранение в энергонезависимой памяти всех настроек (кроме хода часов) при полном отключении питания и разряде аккумулятора.

      4 кнопки управления прибором. Программная защита от «дребезга» кнопок и нечеткого нажатия. В большинстве режимов при настройке на экране выводятся подсказки функционального назначения кнопок.

      Повтор нажатия кнопки при удержании для комфортного программирования. Функция доступна в режимах, где требуется быстро изменить значение параметров.

      Вывод информации на знакосинтезирующий ЖК-дисплей 16*2, интуитивно-понятный интерфейс. Светодиодная подсветка дисплея.

      Цифровое управление контрастностью дисплея.

      Оптическая развязка выходов центрального микроконтроллера и силового блока.

      Связь с персональным компьютером через интерфейс RS232 (COM-порт) или через USB (опционально). Программа для управления контроллером для персонального компьютера AQUA CONTROL 2008, обеспечивающая дополнительные настройки и обновление прошивки контроллера через встроенный загрузчик.

      Для питания прибора используется однополярный нестабилизированный источник питания 12В - 500 мА. Реальное энергопотребление прибора с релейным силовым блоком в пределах 300 мА.

Фото: Разъемы основного блока – питание, усилитель рН-электрода, температурный датчик и т.д.

Печатные платы выполнены на двустороннем текстолите при помощи фоторезиста. Эта технология позволяет делать платы с дорожками под мелкие SMD-элементы и нормально совмещать слои для двусторонних плат. При ширине дорожек и расстоянии между ними 0,2 мм повторяемость очень высокая. Размер платы основного блока всего лишь 86*54 мм, она практически полностью прикрыта дисплеем. Так как прибор поставляется в собранном виде, и при этом прошел несколько этапов внутрисхемного программирования и тестирования, брак практически исключается.

Усилитель для рН-электрода.

Для подключения рН-электрода используется удлиннитель-переходник со встроенным усилителем. Такое решение позволяет убрать усилитель подальше от цифровой части схемы, приблизить его к электроду и уменьшить наводки, а также быстро отключать усилитель от основного блока, если в нем нет необходимости. Переходник имеет два разъема: BNC для подключения электрода и USB для подключения к основному блоку.

Основные характеристики усилителя.

- питание: однополярное стабилизированное, 5 вольт

- потребление тока: около 4 мА

- входное сопротивление: не менее 10^12 Ом

- диапазон измерения рН: 2,0…12,0

- напряжение на выходе усилителя в зависимости от входного сигнала: 0,1…2,5 вольт

- при изменении номиналов некоторых деталей возможно использование с редокс- и другими электродами в режиме mV

Фото: Усилитель для РН- (редокс-) электрода.

Программа управления контроллером Aqua Control 2008.

Для управления этим прибором написана программа для персонального компьютера AQUA CONTROL 2008. Связь возможна через COM-порт или переходник USB-COM. По выбору пользователя конвертер USB-COM может быть установлен на плату основного блока. Программа  обеспечивает доступ к некоторым дополнительным функциям контроллера и в целом обеспечивает комфортное программирование, а также обновление программного обеспечения микроконтроллера.

По этой ссылке вы можете ознакомиться с подробной инструкцией по использованию аквариумного контроллера и программы Aqua Control 2008.

Примечание:

1. В микроконтроллер записан загрузчик, который позволяет в дальнейшем программировать FLASH и EEPROM-память микроконтроллера в кодированном виде через асинхронный приемо-передатчик (UART). Программирование через ISP запрещено. Умышленное использование ISP может привести к повреждению области загрузчика. В любом случае пользователь может полностью снять защиту, стереть память и использовать микроконтроллер по своему усмотрению, однако прошивка и загрузчик при этом будут уничтожены. Загрузчик содержит криптографический ключ и в любом случае не будет доступным.

2008 год, jusupoff