Освещение для аквариума своими руками (часть 2)⁠⁠

Привет, продолжаю рассказывать, как я мастерил интеллектуальное светодиодное освещение в своем аквариуме. Начало вот тут.

В комментариях писали, что лист будет сильно греться, я тоже опасался этого. Дно является теплопроводом от светодиодов к корпусу, поэтому очень важно плотно прижать его, для этого я использовал алюминиевую полосу. Сначала я хотел все соединения крышки промазать термопастой, но сначала решил собрать так и попробовать в работе. Как потом выяснилось, и так отлично охлаждает, термопаста не нужна:

Даже со всеми включенными светодиодами температура листа поднимается чуть выше комнатной. Это достигается еще и за счет того, что я подаю на каждый светодиод напряжение ниже номинального примерно на 1/3. Т.е. они не работают в полную мощность, отсюда минимальный нагрев. Поэтому и такое большое количество светодиодов. На преобразователе CC-CV можно регулировать подаваемое напряжение и силу тока (настраивается один раз при подключении).

Вот так выглядит собранная крышка без стекла изнутри, как будут видеть ее рыбы:

А вот так вижу ее я (раньше видел, потом все перепаял, как уже говорил)

А это момент истины! Работает! Тут еще нет Ардуино, просто блок питания, преобразователь CC-CV, вольтметр, и всего один контур светодиодов – Белый:

Освещение работает, рыбы и растения довольны! Данный факт позже подтвердил мощный рост растений, какого я еще не видел в своем аквариуме. Сборка крышки заняла около трех недель. Жаль, только, что однажды я перелил удобрений, после чего мой аквариум атаковал ксенококус (сине-зеленый почти черный налет на листьях, камнях и стеклах). Эта неприятность побудила меня особенно оперативно заняться регулировкой освещения, т.к. освещение играет наиважнейшую роль в развитии водрослей. Наступил следующий этап – автоматизация и подключение Ардуино.

3. Автоматизация

Фoтографировать процесс написания кода нереально, скажу лишь, что знакомство с Ардуино заняло куда больше времени, чем сборка крышки – около двух месяцев я учился кодить и писал свою первую рабочую программу. На данный момент освещением полностью управляет программа.

Программа состоит из интерфейса управления, таймеров на все цвета. Также измеряется температура воздуха и влажность в квартире. Температура воды, сигнализации и GPRS модули закуплены и лежат в коробках, нужно только подключить и настроить, но недавно сменил работу и свободного времени почти не осталось. Также будет установлен датчик потока воды для оценки загрязнения внешнего фильтра и своевременного оповещения об этом. Отмечу отдельно, что если вы знакомы с Ардуино, то написание такой программы можно выполнить и за неделю. Если не знакомы – дольше, но это очень интересный и захватывающий процесс. Особенно, когда видишь результаты своей собственной работы. Материалов по работе с Ардуино в сети очень много, разобраться посильно каждому, все упирается только во время и желание. Поэтому выложу фoтографии имеющейся на текущий момент крышки, еще не законченной (нет стекла и верхней стенки, нет передней и задней крышек самого аквариума. На систему СО2 пока нет денег, кормушку тоже отложил на потом.

Так выглядит крышка сверху:

Каждым цветом управляет свой CC-CV преобразователь с подключенным к нему мосфетным ключом (ШИМ-модуляция). На Белый цвет освещения и на плату Ардуино подключен один блок питания 100w – 12В, на все остальные цвета – другой точно такой же (справа на фoто). Все управление программой осуществляется с помощью одного энкодера (вращающаяся и нажимающаяся ручка с красной шляпкой и изолентой слева на фoто). Вращение по часовой плавно увеличивает яркость, против часовой уменьшает. Нажатие ручки плавно включает свет до 100% яркости. Если свет горит, нажатие плавно уменьшает яркость до полного выключения. Время плавного нарастания и уменьшения яркости можно регулировать (можно сделать плавный рассвет и закат за 10 секунд, а можно за два часа). Таким образом управляется яркость каждого цвета, который выбирается нажатием на ручку энкодера и одновременным вращением. Простое длительное нажатие переводит в режим таймера, настройки времени и обратно.

Так выглядел интерфейс моей первой программы. Позже я ее доработал и интерфейс изменился.

Стало вот так:

И этот интерфейс программы будет изменен, т.к. тут зарезервировано место под фито-фильтр, который я тоже сначала планировал сделать сам (блок информации с листиком на дисплее). Сейчас передумал и решил отказаться от этой затеи, а оставить только аквариум (блок информации с рыбкой). Кругляшки – это таймеры. Когда таймер включен, он зажигается соответствующим цветом. Я посчитал достаточным два таймера в сутки (включаем свет утром, потом выключаем, потом снова включаем вечером и снова выключаем – итого на освещение аквариума получилось десять таймеров, а каждый таймер – это час включения, минута включения, час выключения, минута выключения, плюс еще яркость). Короче, переменных, которые нужно сохранить в программе - много. Заложены таймеры на Автоматическую кормушку и подачу СО2.

Вот так выглядит меню установки таймеров:

Я могу запрограммировать включение, например, Синего цвета в 12:35 на яркость 62%. И если с утра в 9:00 я решил сам вручную включить аквариум и установил яркость Синего цвета 100%, то программа в 12:35 поймет, что Синий уже горит, и что его не нужно включать, а наоборот – погасит Синий цвет до установленных 62%.

Желтые два таймера внизу отключены. Остальные включены. После установки таймеров главный экран стал таким:

Синий цвет тут отмечен как текущий. Значит вращение ручки энкодера будет управлять Синим.

Управление цветами выглядит так:

Только Красный:

Только Синий:

Только Зеленый:

Только Желтый:

Комбинация цветных светодиодов (смешивание разных цветов, Белые отключены!):

Количество возможных комбинаций цветов бесконечное множество.

На этом я особенно хотел бы остановиться. Решил недавно провести эксперимент, какой же спектр и с какой яркостью будет наиболее приятным для растений. Каково было мое удивление, когда я получил весьма не очевидный результат. Вычитав в сети, что слишком яркое освещение вредно, я недавно, все-таки, включил все цвета. И как я был удивлен, когда через полчаса случайно взглянул на растения – все они просто мега-сильно пузыряли (процесс выработки кислорода, как продукта фoтосинтеза). Мой аквариум как будто наполнили шампанским! Пузыри струями выходили почти с каждого листочка. Я даже испугался, т.к. никогда такого не видел. Некоторые струи превратились в подобие ниток, состоящих из множества расположенных друг над другом мельчайших пузырьков.

Я начал потихоньку уменьшать яркость каждого из цветов по очереди. Везде пишут, что зеленый цвет не нужен растениям. Я начал с него. Да, особой разницы не увидел, но при плавном отключении Зеленого цвета расстояние между пузырьками увеличилось. Едва заметно, но увеличилось!!! Значит нужен Зеленый цвет, раз кислорода стало вырабатываться меньше! Не знаю, я не претендую на защиту диссертации, необходимо долго и тщательно все измерять, не исключено, что я в чем-то ошибся.  Вернул Зеленый и стал убавлять Синий. И снова уменьшение кислорода! Причем сильней, чем с Зеленым. А когда я опять включил все цвета и убавил Красный – выработка кислорода упала почти до нуля. И время реакции пузырьков на свет составляло от 5 до 20 секунд! Практически мгновенно растения отзывались на изменение освещения. По всем статьям и обсуждениям на форумах одного только моего Белого цвета должно было с запасом хватить, но пузыряние полностью прекращалось в течение 30 секунд с момента отключения цветных светодиодов. Думаю, растениям, достаточно и только Белого цвета, раз они растут и плодятся (ранее я включал только Белый, цветные были больше для украшения интерьера). Но цветное яркое освещение гарантировано положительно влияет на растения и обеспечивает эффективный фoтосинтез.

Эффективный фoтосинтез с интенсивным пузырянием достигнут мной буквально на днях (что и побудило меня написать данный пост). Буду наблюдать и экспериментировать дальше, один за другим меняя такие параметры, как спектр, яркость, длину светового дня. Очень интересно, как поведут себя водросли (вредная плесень на стекле и растениях - не путать с растениями). Теоретически, при отлаженном фoтосинтезе должен происходить уверенный рост растений и сокращение органики в воде, что должно обезвредить водросли и прочую нечисть. Время покажет. Также буду искренне рад, если мой опыт кому-то пригодится. Если есть вопросы, задавайте в комментариях. Не обещаю отвечать оперативно, но отвечу всем.