Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Dział dla majsterkowiczów

Moderatorzy: piotrK, sagitta

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 7 lut 2013, o 21:35

Hm, zacznę od stwierdzenia, że nie ma czegoś takiego jak 'jedyna słuszna droga' ;D
Zawsze jest wiele dróg do wybrania, ale trzeba się na coś zdecydować. :ok: Ja wybrałem akurat taka. Powody swej decyzji starałem się wyjaśnić w poprzednim poście.
Tylko tak trochę nie zgadzam się ze stwierdzeniem, że układ mikroprocesorowy z programatorem to drogi sprzęt. Ja, za 40 zł kupiłem układ przeznaczony do programowania większości kontrolerów firmy AVR razem z programatorem na usb (usbasp). Same programatory usbasp też drogie nie są, a idąc za przykładem AVT, sprzedawać można z góry zaprogramowane układy...
Jak sam piszesz mikroprocesory nie są zbytnio drogie, ale jak ktoś nie posiada programatora to musi go zakupić lub wykonać. To też jest koszt a budżet mamy w okolicach 100zł. Mikroprocesory mają ogromny potencjał i myślę nad zrobieniem rozbudowanej wersji sterownika.
Obecnie skupiam się nad wersją minimalistyczna i jak najbardziej uproszczoną. Nawet taka wersja minimalistyczna ma też ciekawe możliwości. Całkiem przez przypadek wpadł mi pomysł by do projektowanego sterownika dodać układ do sterowania Power LED o łącznej mocy ok. 15-18 Wat. Rozbudowanie dozownika o funkcje LED jest dosyć proste i wykorzystuje pewne cechy zastosowanego rozwiązania. Koszt budowy rozbudowanego dozownika z pewnością będzie droższy ale kusi dodatkowa funkcja. Jak dokończę budowę układu prototypowego to się skupie na testach i rozbudowie sterownika o LEDy. :D
Nie wspomniałeś też, z jakiej pompy korzystasz w tym rozwiązaniu ;) Czy to jest pompa spryskiwacza?
Informacje o pompie i dokładny opis z budowy układu przedstawię w następnym punkcie: Budowa układu testowego.

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 24 lut 2013, o 09:55

3. Budowa układu testowego

Do budowy sterownika wybrałem rozwiązanie z minutnikiem. Przed rozpoczęciem prac przejrzałem dostępne na rynku układy do samodzielnego montażu z nadzieja ze znajdę coś ciekawego i w przystępnej cenie. Układ do samodzielnego montażu byłby bardzo pomocny dla osób, które nie czują się mocni w elektronice a chciałyby zbudować swój dozownik sami. Niestety rozwiązania, które znalazłem nie spełniały moich oczekiwań. Nie będę się o tym rozpisywał, bo szkoda czasu.

Przed budową układu testowego rozpocząłem eksperymenty z timerem 555. Każdy, kto interesuje się, choć trochę elektroniką zna dobrze ten układ. NE555 jest prosty i daje wiele możliwości a zarazem jest bardzo tani. Koszt jednej sztuki w detalu sięga ok. 2 zł.
Do eksperymentów zastosowałem NE555 wyprodukowanego przez amerykańskiego producenta Fairchild Semiconductor Corporation. Układ pracuje w konfiguracji monostabilnej. Nie będę się rozpisywał więcej o samym układzie. Działanie układu i jego parametry są dosyć dobrze opisane np.
/http://elportal.pl/pdf/k01/19_11.pdf
/http://pl.wikipedia.org/wiki/Timer_555

Przed budową układu testowego rozpocząłem eksperymenty z timerem 555, pompą i kroplownikiem. Eksperymenty miały na celu sprawdzenie jak zachowuje się kroplownik i sam układ.

Obrazek

Obrazek

Obrazek

Fotografie przedstawią fazę eksperymentów -wrzesien2012r. Układ eksperymentalny był wielokrotnie przerabiany i sporo godzin poświęciłem by dobrać odpowiednie elementy i uzyskać stabilną prace. Na początku zastosowałem pompę zębatą stosowaną w spryskiwaczach. Pompa takiego typu ma stałą wydajność i pozwala uzyskać dosyć wysokie ciśnienie niezbędne do poprawnej pracy kroplownika. Pompa ta sprawdzała się całkiem dobrze i dawała odpowiednie ciśnienie. Kłopotliwe było zasilanie tej pompy i spory hałas podczas pracy. Prąd pobierany sięgał ok. 8A przy napięciu ok10V. Pompa była zasilana z zasilacza wykonanego na transformatorze do lamp halogenowych. Zasilacz o takich parametrach jest dosyć kosztowny i ma spore rozmiary. Budżet jest w granicach 100zł wiec pora poszukać czegoś innego.

Kolejna pompa która poszła do testów to pompa wirnikowa do spryskiwaczy stosowana w samochodach Opel. Pompa wirnikowa nie daje takiego wysokiego ciśnienia jak pompa zębata ale do naszego celu wystarcza. Jak pokazały testy uzyskane ciśnienie jest wystarczające by kroplownik pracował popranie co przedstawiają filmy. Filmy są kiepskiej jakości i nie były wykonywane z myślą o tym forum. Na filmach są pokazane próby odmierzenia 5ml płynu.
http://youtu.be/tfo3cJb5pHc
http://youtu.be/xk15v26ZFkg

Zmiana pompy spowodowała problem z cofaniem się płynu gdy pompa nie pracuje. Zastosowanie zaworu zwrotnego do napowietrzania rozwiązało ten problem. Oryginalne pompy do samochodów Opel maja mniejsze zapotrzebowanie na prąd co umożliwi zastosowanie mniejszego i tańszego zasilacza. Teraz przyszła pora na zakup elementów i budowę układu testowego… cdn.

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 28 lut 2013, o 22:03

3. Budowa układu testowego cd.
Ze względu na brak czasu opisze trochę w skrócie dalsze etapy budowy układu.
Po fazie eksperymentów przyszła pora na budowę układu testowego. Układ został zbudowany w tzw. pająku bez użycia płytki drukowanej.
Taki montaż ułatwia sprawną zmianę elementów i jest szybki w wykonaniu. Fotografie pokazują budowę układu testowego.

Obrazek
Obrazek
Obrazek
Obrazek

Układ testowy został zabudowany w obudowę firmy Maszczyk. Jest to polski producent obudów który w tym roku świętuje 30 lat istnienia firmy.
Do układu testowego została wykonana etykieta tymczasowa. Obecnie przygotowuje wersje finalną etykiety.
Układ testowy jest zasilany z zasilacza wtyczkowego impulsowego 12V 1.6A
Układ testowy powstał w październiku 2012r i do dnia dzisiejszego działa bezawaryjnie. :dance:
O testach napisze w następnym poście.

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 3 mar 2013, o 13:05

4. Testy i poprawki układu testowego

Pierwsze testy układu w warunkach „bojowych” przeprowadziłem na baniaku 25L. Testy trwały ok. 6 tygodni. Za pojemnik do nawozu posłużyła butelka po soku marchwiowym o pojemności ok. 330ml. By mieć kontrole nad dozowanym nawozem butelkę wyskalowałem co 10 ml. Skala ta nie jest super dokładna ale po 45 dniach pracy układu pozwala z grubsza ocenić ilość podanego płynu. Co parę dni przy pomocy strzykawki kontrolowałem czy dawka nawozu jest prawidłowa. Znacznych odchyłek w ilości podawanego nawozu nie stwierdziłem. Były one na tyle małe ze skala co 1ml nie pozwalała ich precyzyjnie określić. Na oko mogę powiedzieć że odchyłki sięgały rzędu 0.1-0.3 ml. przy podawaniu 5ml nawozu. Wynik ten jest rewelacyjny i znacznie przewyższał założenia projektowe gdzie dokładność miała wynosić +/- 1ml.

Na fotografiach jest widoczna jednostka sterująca oraz zabudowy układ w baniaku.

Jako ciekawostkę dodam że baniak w tamtym czasie był oświetlany pięcioma diodami LED o mocy 1W. Oświetlenie te było zastosowanie do celów testowych i tak pracowało prawie dwa lata. Teraz jest zabudowana nowa listwa oświetleniowa LED w której są wprowadzone zmiany. Jak ktoś używał oświetlenia LED to wie że są kłopoty ze żywotnością tego rodzaju oświetlenia. Problemem jest temperatura diod LED i trudne warunki pracy w środowisku wodnym. W przyszłości postaram się opisać swe doświadczenia związane z tym tematem.

https://www.youtube.com/watch?v=c875f3fdezs
https://www.youtube.com/watch?v=skF4VKYGYgc

Obrazek
Obrazek
Obrazek

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 9 mar 2013, o 14:24

4. Testy i poprawki układu testowego cd.

Po pierwszych testach dozownika na własnym akwarium postanowiłem poprosić kolegę o opinie na temat układu. W tym miejscu chciałbym Damianowi serdecznie podziękować za poświęcony czas na testy oraz uwagi i sugestie na temat dozownika.
Testy u kolegi trwały od końca grudnia 2012 do dnia dzisiejszego. Przez te dziesięć tygodni testów układ działał poprawnie odmierzając codziennie stałą dawkę nawozu. Na fotografiach jest przedstawiony zbiornik z zabudowanym dozownikiem w szafce.
Obrazek

Na drugiej fotografii jest przedstawiona półka szafki, na której obok filtra znajduje się butelka z nawozem. Na butelce jest naklejona skala, która umożliwia kontrole podawania nawozu w dłuższej perspektywie czasu. Pompa dozująca jest umocowana do zakrętki butelki. Na dolnej półce szafki pod butelką z nawozem jest umieszczona jednostka sterująca dozownikiem (czarne pudełko częściowo zasłonięte słupkiem szafki).
Obrazek


Trzecia fotografia przedstawia podłączenie zasilacza dozownika (biała kostka na środku). Zasilacz dozownika jest podłączony do zegara sterującego pracą oświetleniem.
Codziennie rano, gdy zapala się oświetlenie dozownik dozuje odpowiednią porcje nawozu. Jest to podstawowy tryb pracy dozownika i pozwala on wykorzystać istniejący zegar sterujący oświetleniem. Takie sterowanie obniża koszty budowy dozownika.

Wadą tego rozwiązania jest sytuacja gdzie zostaje w ciągu dnia wyłączony prąd np. awaria sieci elektrycznej. Wtedy po ponownym załączeniu prądu dozownik znowu poda stałą dawkę nawozu. Sytuacje wyłączenia prądu występują obecnie rzadko i myślę, że większość osób nie ma z tym problemu.
Gdyby ktoś się obawiał podania większej ilości dawek nawozu z powodu zaniku napięcia (prądu) to może zastosować osobny zegar do dozownika. Zegar taki będzie włączał zasilacz dozownika na parę minut by dozownik mógł podąć nawóz. Potem odłączy zasilacza i zaniki napięcia nie spowodują ponownego podania nawozu. Osobny zegar sterujący dozownikiem ma też tę zaletę, że możemy ustalić podawanie nawozu parę razy w ciągu doby o dowolnej porze.

Obrazek

Kuro
Posty: 248
Rejestracja: 1 gru 2009, o 18:31
Imię: Arek

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: Kuro » 9 mar 2013, o 14:49

Na prawdę szkoda, że nie zrobiłeś tego układu z niezależnym zegarem itp ;) Ogólnie fajny instruktaż step-by-step ;) Ja dążę do tego, żeby włącznik czasowy tak na prawdę wyeliminować... :)

Pytanie jedno:
Co w sytuacji, gdy nawozu braknie a użytkownik zapomni o tym? Pompka może się zatrzeć, jak będzie zbyt długo pracowała na sucho ;)
Będziesz rozważał zrobienie... mniej hałaśliwej wersji? :)

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 9 mar 2013, o 16:07

Głównym założeniem układu była prostota i niska cena wykonania, więc postanowiłem wykorzystać sterowanie do oświetlenia. Prawie każdy steruje oświetleniem przy pomocy zegara, a sam zegar to koszt ok. 20 zł. Sterowniki mikroprocesorowe potrafią bardzo wiele, ale też koszt wykonania znacznie większy jest.

Jestem bardzo ciekaw twej konstrukcji KURO. :clap: Ja też mam rozpoczęta budowę większego sterownika mikroprocesorowego. Jak go dokończę i przetestuje postaram się opisać jego budowę.
Kuro pisze:Co w sytuacji, gdy nawozu braknie a użytkownik zapomni o tym? Pompka może się zatrzeć, jak będzie zbyt długo pracowała na sucho ;)
Sprawa pracy pompy na sucho jest sytuacja wyjątkową. Pompa codziennie włącza się na ok. 5-20 sekund. Więc praca na sucho biegu występuje w bardzo krótkim czasie. Pompa ta jest wykonana z tworzywa, więc jej zatarcie wymaga dłuższej pracy na sucho. Jeśli ktoś miesiącami nie będzie uzupełniał nawozu i opiekował się akwarium to morze dojść do zablokowania wirnika. Zablokowanie wirnika pompy spowoduje znaczny wzrost prądu płynącego przez silnik pompy. Tą sytuacje wykryje zabezpieczenie nad prądowe w sterowniku pompy i odłączy zasilanie do pompy.

Jeśli ktoś buduje inne układy gdzie wykorzystuje pompy lub silniki niech stosuje zabezpieczenia nad prądowe. Bo gdy dojdzie do zablokowania silnika to może znacznie wzrosnąć prąd płynący przez silnik. Prąd nadmiarowy płynący przez uzwojenie silnika lub cienkie przewody zasilające może spowodować znaczny wzrost temperatury i wywołać pożar. Nawet układy zasilane niskim napięcie mogą być niebezpieczne i należy stosować odpowiednie zabezpieczenia.

Myślę, że pracą pompy na sucho nie trzeba się bardzo przejmować. Gdy dojdzie do uszkodzenia pompy to jej koszt wymiany wynosi ok. 20 złotych. Jest to element łatwo dostępny i tani. Warto zwrócić uwagę na odpowiednią, jakość użytej pompy by nie były to podróbki Chińskie. Ja wykorzystuje pompy oryginalne do samochodów Opel. Mają one mniejszy pobór prądu i lepszą, jakość wykonania.
Kuro pisze:Będziesz rozważał zrobienie... mniej hałaśliwej wersji? :)
Na razie nie przewiduję budowy innego dozownika. Ustawiam zegar włączający oświetlenie o takiej porze, gdy jestem w pracy i ten hałas trwający 20 sekund nie przeszkadza mi. :dance:

Kuro
Posty: 248
Rejestracja: 1 gru 2009, o 18:31
Imię: Arek

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: Kuro » 10 mar 2013, o 20:58

Dopytuje się o to zatarcie pompy głównie dla tego, że u mnie takowa pompa pracowała jako dolewka wody w akwarium... I pewnego dnia zapomniałem sobie o tym, żeby wody dolać do wiadra. Nie ma tu dużo do opowiadania, jak wróciłem na chatę, to swąd plastiku był nieziemski :D

Poczytam o tych właśnie zabezpieczeniach, prawdopodobnie przyda mi się w moich konstrukcjach ;) Tylko czy często samym takim zabezpieczeniem nie jest... odpowiednie źródło prądowe? Ja np korzystam ze stabilizatorów, które w swoich notach mają, że nie dają więcej niż 1A prądu, albo mniej (zależy od potrzeb). A w skrajnych przypadkach, najlepszym byłoby chyba zamontowanie po prostu bezpiecznika? :)

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 13 mar 2013, o 21:13

Stabilizatory, jakie stosujesz w projektach to są chyba układy z rodziny 78xx lub LM317. Oba układy posiadają zabezpieczenia przeciw zwarciowe i termiczne. Zabezpieczenia te mają za zadanie zabezpieczyć sam układ stabilizatora przed uszkodzeniem a niezasilany układ.

W układach gdzie występują znaczne prądy np. podczas zasilania silników należy zastosować dodatkowe zabezpieczenie nadprądowe. Układy elektryczne, które pracują w pobliżu wody mogą zostać zalane lub nawet przez nieuwagę wpadną do wody. Zabezpieczenia w takiej sytuacji powinny odciąć zasilanie by nie doszło do porażenia prądem lub wywołania pożaru.
Najprostszym zabezpieczeniem jest odpowiednio dobrany bezpiecznik topikowy.
Ja w swoim dozowniku stosuje bezpieczniki polimerowe wielokrotnego użytku. Takie bezpieczniki nie wymagają wymiany przez użytkownika. Na fotografii są pokazane bezpieczniki polimerowe smd i przewlekane oraz jeden bezpiecznik topikowy. Bezpieczniki takie stosuje w swych układach oraz w projektowanym dozowniku.

Obrazek

Jeśli chodzi o spaloną pompkę w układzie dolewki to jest prosty sposób by temu zapobiec. Na pierwszą myśl przychodzi dodanie dodatkowego czujnika do zbiornika z wodą, ale to skomplikuje układ. Pomyśl o układzie czasowym, który nie pozwolił by pompa pracowała długo. Ile wody wyparuje w ciągu jednego dnia?? Pół litra, Litr? Taką ilość wody pompa przetłoczy w ciągu kilkunastu minut. Jeśli po tym czasie stan wody w zbiorniku nie wróci do normy to pompa powinna się wyłączyć i wykryć awarie układu.
Życzę powodzenia i sukcesów w dążeniu do celu …

Awatar użytkownika
tusek
Posty: 25
Rejestracja: 2 gru 2012, o 18:47
Imię: ADAM
Lokalizacja: Gliwice

Re: Sterownik, dozownik nawozu lub płynów

Post autor: tusek » 16 mar 2013, o 09:34

5. Budowa prototypu


W styczniu 2013r. powstał układ prototypowy wzorowany na działającym układzie testowym z pewnymi poprawkami.
Prototyp będzie wzorem do budowy układów finalnych dozownika.
Układ prototypowy został zmontowany na płytce drukowanej jednostronnej.
Na fotografiach poniżej jest przedstawiony układ prototypowy częściowo zmontowany.

Obrazek
Obrazek

Obecnie kompletuje elementy elektroniczne do wykończenia układu prototypowego i budowy trzech układów finalnych.
Na fotografii poniżej są przedstawione elementy elektroniczne zakupione do montażu układu dozownika. Nawet dla tak prostego układu jest potrzebne trochę elementów.

Obrazek

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 2 gości