Představili jsme si několik možností, pomocí kterých můžeme automaticky dávkovat tekuté hnojivo do akvária. V příspěvku bych popsal stavbu automatického dávkovače postaveného z Arduina.

1. Seznam komponent

• 12V síťový adaptér – 100,- Kč
• peristaltické čerpadlo – 120,- Kč
• Arduino Uno klon – 80,- Kč
• 1 kanálové relé – 15,- Kč
• Obvod reálného času – 15,- Kč (volitelné)
• Krabička – 43,- Kč

2. Zapojení

Pokud nepotřebujeme určit čas hnojení, můžeme použít nejjednodušší zapojení, kdy čerpadlo sepneme každých 24 hodin od restartu Arduina.

//Arduino Uno     Relay       Pump
//8               IN
//5V              VCC
//GND             GND
//GND                         -
//12V             COM
//                NO          +

V případě že chceme dávkovat v konkrétní hodiny nebo i dny, musíme použít nějaký obvod reálného času, případně zjišťovat čas z Internetu.

//Arduino UNO     DS3231
//A4 (SDA)        SDA
//A5 (SCL)        SCL
//3.3V            VCC
//GND             GND

Alternativně si můžeme připojit tlačítko pro přímé zapnutí čerpadla. To se nám hodí při prvním spouštění, kdy si naplníme hadičky, případně k proplachu hadiček. Stačí připojit tlačítko přes relé.

3. Zdroják

Varianty zmíněné v zapojení je možné zapnout v kódu pomocí preprocesorových definic.

• REAL_TIME_CLOCK – je použit obvod reálného času DS3231

Nastavení parametrů:

• FLOW_RATE – kolik ml přečerpá čerpadlo za 1 minutu (změřit)
•  FERTILIZER_VOLUME – dávka hnojiva v ml (spočítat 2-6 ml na 100L)
• HOUR_TO_FEED – hodina dávkovaní 0 – 24 (pouze s REAL_TIME_CLOCK)
• MINUTE_TO_FEED – hodina dávkovaní 0 – 59 (pouze s REAL_TIME_CLOCK)

//Automatic aquarium feeder allows to fill liquid fertilizer into aquarim.

#define VERSION 0.03
// 0.03 - support for DS3231 real time clock
// 0.02 - relay on/off definition, final value for fertilizer
// 0.01 - basic implementation with Arduino Uno, relay and peristaltic pump

//wiring
//Arduino Uno     Relay       Pump
//8               IN
//5V              VCC
//GND             GND
//GND                         -
//12V             COM
//                NO          +

//Arduino UNO     DS3231
//A4 (SDA)        SDA
//A5 (SCL)        SCL
//3.3V            VCC
//GND             GND


#define DEBUG //show debug logs
#define REAL_TIME_CLOCK //use real time clock DS3231

#ifdef REAL_TIME_CLOCK
#include <Wire.h>
#include "DS3231.h" //https://github.com/NorthernWidget/DS3231

RTClib _realTimeClock;

#define HOUR_TO_FEED 19 //we will feed in 19:00
#define MINUTE_TO_FEED 0
#endif //REAL_TIME_CLOCK

//make definition to be shure about relay set
#define RELAY_ON LOW
#define RELAY_OFF HIGH
#define RELAY_OUTPUT_PIN 8

//modify this value according to your pump performance
#define FLOW_RATE 75.0f//ml/min
//modify this value according to aquarium volume
#define FERTILIZER_VOLUME 10.0f//in ml

#define PERIOD_TO_FEED_AQUARIUM 86400//in sec (86 400 = 24h)//once per day
//testing period
//#define PERIOD_TO_FEED_AQUARIUM 15//in sec

bool _pumpRunning;//flag signalise that pump is running
int _runningTime = (int) ((FERTILIZER_VOLUME / FLOW_RATE) * 60);//in sec

uint32_t _timeToStopPump;
uint32_t _timeToStartPump;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);

#ifdef DEBUG
  Serial.print("Automatic aquarium feeder:");
  Serial.println(VERSION);
#endif //DEBUG

#ifdef REAL_TIME_CLOCK
  Wire.begin();
  Serial.println("Used real time clock");
#endif //REAL_TIME_CLOCK

  //initialize
  _pumpRunning = false;
  
  pinMode(RELAY_OUTPUT_PIN, OUTPUT);//set relay pin as output
  digitalWrite(RELAY_OUTPUT_PIN, RELAY_OFF);//switch off relay
  
  sheduleNextPumpStart();
}

void loop()
{
  uint32_t nowTime = nowTimeSec();
  
  //is time to start feeding
  if (nowTime > _timeToStartPump)
  {
    if (!_pumpRunning)
    {
#ifdef DEBUG
      Serial.println("Start feeding.");
#endif //DEBUG

      _pumpRunning = true;
      digitalWrite(RELAY_OUTPUT_PIN, RELAY_ON);//start pump
    }

    //check time for stop pump
    if (nowTime > _timeToStopPump)
    {
#ifdef DEBUG
      Serial.println("Stop feeding.");
#endif //DEBUG

      _pumpRunning = false;
      digitalWrite(RELAY_OUTPUT_PIN, RELAY_OFF);

      sheduleNextPumpStart();
    }
  }
}

// Returns now time in sec.
uint32_t nowTimeSec()
{
#ifdef REAL_TIME_CLOCK
  DateTime now = _realTimeClock.now();
  
  return now.unixtime();//real time from 1970
#else
  return (millis() / 1000);//only counter from power on
#endif //REAL_TIME_CLOCK
}

//Shedule next pump start in relative time from now.
void sheduleNextPumpStart()
{
#ifdef REAL_TIME_CLOCK
  DateTime now = _realTimeClock.now();
  
  uint8_t nowHour = now.hour();
  uint8_t nowMinute = now.minute();

  //today feed time
  DateTime nextFeedTime = DateTime(now.year(), now.month(), now.day(), HOUR_TO_FEED, MINUTE_TO_FEED, 0);

  Serial.print("nowHour:");
  Serial.println(nowHour);

  Serial.print("nowMinute:");
  Serial.println(nowMinute);

  Serial.print("nowUnixTime:");
  Serial.println(now.unixtime());

  Serial.print("todayFeedUnixTime:");
  Serial.println(nextFeedTime.unixtime());

  //check if we can feed today
  if (nowHour <= HOUR_TO_FEED)
  {
    //not feed today yet
    if (nowHour == HOUR_TO_FEED && nowMinute >= MINUTE_TO_FEED)
    {
      //to late to feed today
      //feed tomorrow
      _timeToStartPump = nextFeedTime.unixtime() + PERIOD_TO_FEED_AQUARIUM;
    }
    else
    {
      _timeToStartPump = nextFeedTime.unixtime();
    }
  }
  else
  {
    //feed tomorrow
    _timeToStartPump = nextFeedTime.unixtime() + PERIOD_TO_FEED_AQUARIUM;
  }
#else
  uint32_t nowTime = nowTimeSec();
  _timeToStartPump = nowTime + PERIOD_TO_FEED_AQUARIUM;//first feed is after PERIOD_TO_FEED_AQUARIUM (safe for black out)
#endif //REAL_TIME_CLOCK

  _timeToStopPump = _timeToStartPump + _runningTime;

#ifdef DEBUG
  Serial.println("Shedule next pump start.");

  Serial.print("_timeToStartPump:");
  Serial.println(_timeToStartPump);

  Serial.print("_timeToStopPump:");
  Serial.println(_timeToStopPump);

  Serial.print("_runningTime:");
  Serial.println(_runningTime);
#endif //DEBUG
}

4. Kompletace

Vyjmeme jednu průchodku z krabičky a nasadíme čerpadlo. Obkreslíme si dírky na hlavě čerpadla, vyjmeme čerpadlo a vyvrtáme dírky do krabičky 2 mm vrtákem. Nasadíme zpět čerpadlo a připevníme šroubky.

Přiložíme víčko krabičky a obkreslíme si okraj čerpadla, který brání v dosednutí víčka. Odřízneme označenou část víčka a vyzkoušíme jak sedí.

Do vnitřku krabičky si uřízneme desku z 5 mm překližky ve tvaru písmene L, o rozměru 30x60x60 mm. Můžeme si nejprve vyrobit šablonku z papíru a podle ní zhotovit finální podložku.

Desku přišroubujeme do krabičky.

Podle popisu zapojení propojíme jednotlivé komponenty.

Na desku v krabičce připevníme Arduino (pomocí vrutů) a relé (pomocí tavné pistole). Nevýhodou této instalace je nutnost odmontovat Arduino v případě potřeby změny kódu.

Prořízneme boční průchodku a protáhneme konektor napájení Arduina.

Volné vodiče od relé připojíme k tlačítku za montovaného do další průchodky vedle čerpadla.

5. Uvedení do provozu

Do víčka vhodné nádoby vyvrtáme dírku o průměru 4 mm a protáhneme akvarijní hadičku. Venkovní konec nahřejeme a vstrčíme do něj hadičku od čerpadla. Stejně připojíme hadičku od čerpadla k hadičce do akvária.

Do nádoby nalijeme namíchané hnojivo za uzavřeme víčkem. Hadičku určenou do akvária vložíme do akvária. Zmáčkneme tlačítko a počkáme až hnojivo doputuje k akváriu. Pokud má čerpadlo opačný chod, přepojíme kabely na čerpadle. Tím je dávkovač připraven k použití.

6. Několik rad

• pravidelně kontrolujte chod dávkovače a ubývání hnojiva
• nádoba na hnojivo by měla být neprůhledná
• používejte menší množství hnojiva, aby se nekazilo
• po spotřebování dávky hnojiva vymyjte nádobu
• pravidelně 1 týdně měňte část vody v akváriu

7. Náměty k dalšímu vylepšení

• moduly pro připojení teploměru, PH sondy
• NodeMCU a řízení přez Wifi
• připojeni do Domoticz a řízení přes něj

• Automatické dávkování hnojiva do akvária
• Automatické dávkování hnojiva pomocí Arduina
• Automatické dávkování hnojiva pomocí časového relé