Освещение для аквариума своими руками (часть 1)
Привет! В этом посте я расскажу о том, как можно своими руками с нуля создать правильное освещение для аквариума. Приведу примеры своих собственных успехов и неудач в этом процессе, расскажу о результатах своих исследований, которые я проводил после, постараюсь ответить на все вопросы в комментариях, также с радостью приму аргументированную критику, так как исследования продолжаются. Информации очень много, не впихнуть в один пост, поэтому постараюсь кратко обзорно. Позже по заинтересованности могу запилить посты по каждому из процессов воплощения идеи.
Итак, поехали. Свой аквариум я купил давненько, объем 115 литров, с внутренним фильтром, с освещением – две люминесцентные лампы Т5, одна белая (для общего освещения), вторая фиолетовая (для растючки). Через непродолжительное время заметил, что растения замедлили свой рост (хотя прекрасно росли и плодились в маленьком аквариуме на 20 литров с переносной лампой). Я попытался найти новые лампы, но понял, что моего размера ламп в продаже нет, поэтому вообще убрал люминесцентные лампы и попробовал переделать крышку на светодиоды. Собрал, все заработало, но сделал кучу ошибок, неправильно рассчитал блок питания, светодиоды сильно грелись. Но об этом сейчас рассказывать нет смысла, лучше расскажу, как в апреле 2018 я решил сделать новое освещение, только уже основательно, правильно и с возможностью расширения функционала.
Поставил перед собой следующие задачи:
1. Старую крышку использовать было уже нерационально, поэтому было решено создать новую, куда будет установлены светодиоды и электроника.
2. Освещение должно быть светодиодное с правильным расчетом интенсивности освещения, цветовой гаммы (спектра излучения исходя из природных условий протекания эффективного фoтосинтеза).
3. Правильно рассчитать блок питания под все электронные узлы (исключив перегрев и обеспечить необходимый запас мощности).
4. Предусмотреть охлаждение всей системы в случае необходимости.
5. Тщательно подобрать все необходимые комплектующие.
6. Предусмотреть возможность автоматического управления освещением (и не только) по таймеру и удаленно.
7. Обеспечить возможность тонкой регулировки цветовой гаммы. Основной цвет белый, в качестве дополнительных цветов - синий, красный, зеленый, желтый). Все цвета должны быть отдельно регулируемыми по интенсивности освещения, времени включения и выключения, причем неоднократно в течение суток.
8. Предусмотреть возможность в последующем расширять функционал – защитными сигнализациями на протечку и перегрев, возможность отключения системы в аварийном режиме, возможность последующего встраивания автоматической системы подачи СО2, автоматической кормушки, а также возможность экстренного оповещения на телефон в случае протечки, перегрева и т.д.
Словом – создать интеллектуальную автоматическую систему управления аквариумом настолько, на сколько это возможно. Все – с самого нуля - было решено делать самому, а именно: крышку, электронику на Ардуино, написание программы.
Ардуино – наиболее подходящая платформа для подобных задач. Она недорогая, программируется относительно несложно, ее возможностей достаточно как раз для данных целей. Сразу хочу отметить, что до этого я даже не знал, что такое Ардуино. Вдохновил меня на все это AlexGyver, за что ему ОГРОМНОЕ СПАСИБО!!!
1. Рассчитываем освещение.
Отправной точкой для меня были пост и еще пост
Перечитал массу других статей в интернете, после чего решил собрать лампу из светодиодов: Белый (холодный) 6500К – 30 светодиодов, Синий 450nm – 9 светодиодов, Красный 660nm – 12 светодиодов, Зеленый 520nm – 9 светодиодов, Желтый 590nm – 4 светодиода.
2. Создаем крышку.
Для начала делаем проект. Измеряем все посадочные места в аквариуме и вычерчиваем будущую крышку, чтобы она идеально в него вписалась. На этом этапе важно знать также размеры электронных компонентов, чтобы они вместились в крышку, не задевая дно и потолок крышки, при этом необходимо сделать крышку как можно тоньше. Когда проект готов, едем в Леруа и покупаем алюминиевые листы, профили, метизы согласно проекта. Алюминий наиболее хорошо отводит тепло, легко пилится и сверлится, не ржавеет и т.д. Ну а потом режем, сверлим, соединяем. Ниже поэтапные фoто процесса (сверху описание, снизу фoто).
В таком виде продается алюминиевый лист:
Отрезаем будущее дно крышки (на нем снизу будут устанавливаться светодиоды). Поцарапал лобзиком, пока пилил, но это не страшно:
Размечаем места под каждый светодиод:
Керним места под крепежные отверстия для светодиодов:
Просверливаем тонким сверлом:
Проходим толстым сверлом и снимаем фаски, чтобы провода и крепежные стяжки не повреждались при последующей установке светодиодов:
В итоге получили вот такое чудо. На все это у меня ушло около трех часов:
Начинаем устанавливать светодиоды. Промазываем термопастой посадочное место и плотно прижимаем:
С обратной стороны фиксируем кабельными стяжками. Данный способ крепления я придумал сам, преследуя возможность последующей замены светодиода в случае необходимости, чего не позволит термоклей. Хотя, может и позволит:
Вот так выглядит полностью установленный контур белого цвета. В остальные посадочные места равномерно будут устанавливаться все другие цвета. Решил сначала спаять все белые, чтобы случайно не перепутать соединения проводами светодиодов других цветов. В коробках из под обуви хранятся радиодетали:
Подготавливаем и нарезаем провода. Зачищаем и лудим концы. В итоге позже все эти провода я убрал и перепаял, т.к. придумал более рациональное соединение, но за неимением фoтографий перепайки выкладываю эти:
Аккуратно припаиваем провода, чтобы не перегреть паяльником светодиоды:
И аккуратно продеваем провода в два оставшихся отверстия, чтобы концы проводов оказались на внутренней стороне крышки, где будем их соединять. Это позволит не портить вид внешней стороны дна крышки. Важно продевать провода очень бережно, т.к. в случае излишнего давления изоляция на сгибе провода может повредиться, и жилы провода будут коротить с алюминиевым листом:
Изнутри это выглядит пока так. После сборки прозваниваем каждый светодиод. Я нашел два коротыша, пришлось перепаивать провода. Видимо, пока продергивал провода в отверстия – нарушилась изоляция, также не везде идеально получилось снять фаску с алюминиевого листа. Поэтому прозвонить нужно обязательно:
Соединяем провода и подключаем к блоку питания для тестирования. Подбираем напряжение и силу тока с помощью переменных резисторов, подключенных к Преобразователю CC-CV. Подробное описание всех электронных компонентов, стоимости и где купил требуют отдельного поста, поэтому этот момент в данном посте упущу, чтобы влезло продолжение:
И О-Чудо!!! Оно светится! Два не горят, так как соединение всех светодиодов пришлось делать блоками по три штуки, соединенными последовательно. Блок питания на 12 вольт, каждый светодиод на 3-4 вольта. Десять блоков по три штуки соединены параллельно:
Начинаем собирать корпус крышки. Это стенки. Их я решил сделать из трубчатого алюминиевого профиля прямоугольного сечения. Он очень прочный, отличный теплоотвод, внутренние полости предполагалось использовать для создания естественной вентиляции, чтобы вообще не ставить шумные вентиляторы. Как позже выяснилось, я был прав. Вентиляторы даже не пригодились:
Получился такой вот короб (стенки крышки), Кофеин проверил, все нормально:
Стенки крышки соединяются между собой обычными уголками, которые мне было лень рассверливать (болты не пролазили в отверстия, решил превратить минус в плюс, нарезав резьбу). В итоге сборка осуществляется без гаек, что существенно упрощает жизнь, так как конструкция будет непростой.
Устанавливаем уголки, которые позволят держать снизу защитное стекло и будут являться держателем крышки в аквариуме. Болты заменил на винты, так как шляпки не позволили крышке беспрепятственно поместиться в аквариум. Да, в Леруа я ездил часто:
Входит и замечательно выходит. Уголок является также площадкой для установки маленьких крышечек спереди и сзади, которые можно закрыть и открыть для кормления или обслуживания аквариума. Их я пока еще не сделал:
Примерно так выглядит крышка со стенками сверху (без дна):
А так выглядит снизу. Тут хорошо видно плоскость трубчатого профиля – на нее закрепится дно со светодиодами, а плоскость уголков будет использоваться для установки защитного стекла:
Заводим дно крышки в корпус и закрываем боковой стенкой:
Получилось очень даже прилично! Теперь можно разбирать и надежно закреплять дно со светодиодами к корпусу:
К сожалению, исчерпал лимит на выкладывание фoтографий, поэтому продолжение в следующем посте (часть 2)...