Вступительная часть

Предпосылки для создания контроллера весьма банальны - был приобретен аквариум на 450 л, и к нему в дополнение шла крышка с установленными лампами, ЭПРА, кулерами, PH-электродом с усилителем, и управляющим всем этим многоканальным контроллером. Первое время все работало без сбоев, но потом начали умирать управляющие симисторы, сбрасываться текущее время, да и функционал не совсем удовлетворял возросшим требованиям. После длительного использования и анализа имеющегося контроллера было принято решение сделать свой управляющий орган, и продуман функционал будущего устройства:

1. Управление 8 каналами (+1 ШИМ канал):
- 4 канала освещения;
- компрессор;
- нагреватель;
- электроклапан системы CO2;
- помпа/электроклапан автодолива;
- кулера 12В (ШИМ).
2. Подключение 3-х температурных датчиков DS18B20.
3. Подключение электродов PH и Redox-потенциала.
4. Подключение датчика уровня воды (аналоговый датчик).
5. В качестве коммутирующего элемента использовать электромеханические реле.
6. Подключение 4-х строчного ЖКИ на контроллере HD44780.
7. Наличие часов реального времени DS1307Z.
8. Связь с ПК организовать 2 способами:
- радиомодуль, использующий Bluetooth HC-05 (основной канал);
- подключение по USB (резервный канал).
9. Номинальная мощность коммутируемой нагрузки 650 Вт.
10. Наличие электрических фильтров питающих напряжений и защитных элементов основных цепей устройства.
11. Промаркировать все разъемы и выводы подключений.
Возможности программного обеспечения для ПК:
- ручной режим управления нагрузкой;
- 4 автоматических режима (температурный режим, режим PH/CO2, режим вентиляции крышки, режим автодолива воды);
- использование 3-х таймеров на каждый канал, с возможностью по секундной установки интервалов;
- калибровка электродов;
- ограничивающие временные интервалы подсветки ЖКИ, работы кулеров и системы СО2;
- запись данных в энергонезависимую память контроллера и всевозможная индикация текущих параметров системы.

С некоторыми поправками данный функционал может быть отнесен к категории универсальных устройств. Это конечно не совсем корректно, т.к. аквариумные контроллеры можно разделить на 2 подгруппы – для пресноводных и морских обитателей. Различаются в данном случае и режимы освещения, и наличие различных электродов, определяющих параметры воды, и программные режимы, стабилизирующие эти параметры, и др. Аппаратная составляющая аквариумов так же весьма отличается. Освещение может быть организовано люминесцентными лампами, а могут быть использованы светодиоды или светодиодные ленты. IMHO – использование светодиодов более привлекательный подход, как с точки зрения получения необходимого спектрального состава, так и при организации управляющих режимов. Однако, использование качественных комплектующих, стабилизаторов тока, источников питания и вопрос отвода тепла делает этот подход более дорогостоящим. Ввиду чего, большое количество аквариумистов все еще использует люминесцентное освещение, и менять его пока не собираются. Различий может быть великое множество, ибо готовые решения приобретаются крайне редко, и большая часть аквариумов собраны под индивидуальные вкусы их владельцев. В данном случае рассматривались 3 аквариума, и были объединены/усреднены требования по оным. В итоге, получилась система для пресноводного аквариума (либо травника), с люминесцентным освещением, объемом до 500 л., автономным режимом работы, выводом необходимой информации на ЖКИ и подключением к ПК для конфигурации.

Аппаратная реализация

Исходя из личного опыта, опыта других разработчиков и вредности своего IMHO – конструкции типа «бутерброд», построенных на базе Arduino и иже с ним, стараюсь не использовать. Вообще и никогда. Это же касается и программного обеспечения (низкого или высокого уровня). Исключения составляют внешние библиотеки, собственноручно переработанные и прошедшие не одну сотню часов тестирования. Ну и разумеется стандартные либы, блокнот, компилятор, программатор/отладчик и осциллограф.

Аппаратная часть основана на микроконтроллере фирмы Atmel - ATmega32A, работающего от внешнего кварцевого резонатора 11.0592 MHz. Выбор обоснован наличием большого кол-ва флеш- и оперативной памяти, необходимым кол-вом выводов, дабы не чувствовать себя стесненным в средствах (в итоге было использовано ~80% ресурсов МК). Коммутация нагрузки реализована посредством электромеханического реле. В устройстве использовались реле герметичного исполнения фирмы OMRON, серия – G5LA. Получение текущего времени организовано посредством микросхемы DS1307Z + прецизионный термостабильный резонатор, заблаговременно снятый со швейцарского промышленного оборудования. Выбор был обусловлен наличием этой микросхемы и качественного резонатора. В другом случае предпочтительно использовать DS3231. Для управления кулерами используется ШИМ-сигнал. В качестве ключевого элемента используется полевой транзистор LR3714Z. Для вывода данных на ЖКИ используется 4-х битная шина, для коммутации подсветки используется транзистор FMMT717TA. Связь с ПК организована посредством радиоканала (RS232-Bluetooth HC05), либо преобразователя RS232-USB CP2102. Скорость передачи данных 9600 kbit/s. Фильтрация сетевого напряжения рассчитана на номинальную мощность ~650 Вт. Терминирование температурных датчиков DS18B20 необходимо производить в непосредственной близости от датчика. Для повышения надежности устройства использовался внешний супервайзер ADM690ANZ, отслеживающий тактирование МК и уровень питающего напряжения. Радиоканал реализован отдельным модулем, подключаемым на плату контроллера через 4 пиновый разъем. Присутствует всевозможная индикация (активность каналов, наличие питающих напряжений, тактирование МК, передача пакета данных).

Хотелось бы, конечно, использовать Wi-Fi подключение, с HTTP сервером. Но для этого необходимо иметь в распоряжении Ethernet MAC модуль, что тянет за собой также необходимость и DMA интерфейса, - а это уже задача не для AVR. Да и стоимость адекватного Wi-Fi модуля довольно высока. Не будем рассматривать цепочку из нескольких плат (об этом я писал вначале параграфа), или же дешевых китайских модулей, способных на все, но при этом отваливающихся каждые полчаса. И с ARM7TDMI на более свежую архитектуру все никак не осилю себя перейти. Да и смысл использовать ARM для такой задачи, где с лихвой хватает AVR. Только для Ethernet/Wi-Fi - не вижу смысла. В общем, это уже задача другого уровня. Для текущего автономного контроллера было принято решение ограничиться USB/Bluetooth и внешним супервайзером.

Для разработки устройства использовался программный продукт P-CAD 2006 SP2. Ниже приведена принципиальная схема устройства (кликабельно):


Печатная плата устройства была разработана под SMD-монтаж. Класс точности – 4. Используются корпуса TQFP44, QFN28, SOT23, TAN-A, TAN-B, SMA, 0805, 0603 и др. Плата имеет двухстороннюю реализацию. Общий вид печатной платы устройства приведен ниже (кликабельно):


Изготовление печатной платы было доверено китайским специалистам, ибо качество местных изготовителей оставляет желать лучшего. Какая именно фирма занималась производством платы уже сказать не смогу, т.к. заказывал я ее через товарища, к которому я просто «упал на хвост» во время его заказа, и отправил ему все необходимые файлы. Качеством «поднебесной» я был весьма впечатлен. Стоимость одной платы обошлась мне примерно в 20$. Так же очень порадовал предоставляемый сервис. Стоимость платы зависела от ее класса точности, размеров, и прочих заданных требований. В течение одного рабочего дня мой заказ был обработан, рассчитан и указана точная дата прибытия в мой город. В тот же день средства были уже переведены на их счет. И именно в указанный день мне пришло сообщение о доставки моей посылки. Обработка заказа, изготовление и доставка заняли чуть менее 2 недель. Ни один из отечественных производителей мне такое и близко не смог предложить (в рамках адекватной стоимости). Ниже приведено фото одной из полученных плат:

После напайки всех компонентов, прочистки ультразвуком от флюса и прошивки контроллера устройство приобрело следующий вид:

Для установки супервайзера предусмотрена 8-пиновая панелька. ADM690ANZ весьма чувствителен к флуктуациям питающего напряжения, и если у вас нет возможности установить качественный стабилизированный источник питания на 5В – лучше супервайзер не использовать. Иначе получите больше проблем, нежели пользы от его использования. Для переключения между USB и Bluetooth используется соответствующая перемычка.

Изначально, устройство планировалось устанавливать в крышку аквариума. Поэтому организация корпуса не предусмотрена. Однако, в дальнейшем, возможно, надобность в оном появится. Для отображения информации использовался 4-х строчный ЖКИ WH2004L-TMI-CTW, устанавливаемый на переднюю часть алюминиевой крышки. Во избежание наводок на индикатор, во время коммутации силовой нагрузки, сам индикатор необходимо изолировать от соприкасающихся металлических частей крышки, а шлейф, идущий от контроллера к экрану, - экранировать.

Ну и в завершении описания аппаратной составляющей ниже представлена фотография крышки аквариума. В ней установлен сам контроллер с ЖКИ, источник бесперебойного питания на 5В с аккумулятором, импульсный источник питания на 12В, 6 ЭПРА, плата усилителя для PH-электрода (основана на CA3140E), 2 80мм кулера и разъем для сетевого питания с простеньким входным фильтром.

Реализация связи с устройством

Основным каналом связи предусмотрен радиоканал Bluetooth (HC-05), USB-подключение – резервное. Устройство не имеет гальванической развязки между микроконтроллером и преобразователем уровней CP2102 (USART-USB). При подключении посредством USB необходимо убедиться, что источник электропитания, используемый для получения +5В, и питающее напряжение ПК включены в один узел электросети (розетку). В ином случае возможна некорректная работа устройства, выход из строя определенных элементов конструкции. Ниже приведена схема и печатная плата радиомодуля:

Программная реализация

Программное обеспечение состоит из 2 частей – низкого уровня (прошивка) и высокого уровня (программа для ПК). Для разработки низкоуровневой части использовался программный продукт WinAVR, версия компилятора GCC 4.3.3. Для организации управляющих подпрограмм был реализован диспетчера задач, основанный на автомате флагов. Было выделено несколько временных интервалов: 1 - 41ms, 2 - 167ms, 3 - 333ms, 4 - 1.34s, 5 - 2.67s, 6 - 10.6s. В первом временном интервале реализовано построчное отображение информации на ЖКИ. Во втором - опрос температурных датчиков (~ раз в 3 секунды), получение текущего времени, опрос АЦП и расчет значений электродов, с учетом калибровочных коэффициентов. В третьем временном интервале реализованы основные управляющие функции контроллера:

Обработка данных входящих пакетов;
- преобразование текущего времени в числовое значение (для удобства все временные значения в программе представлены в числовом виде HHMMSS);
- управление заданными каналами, в соответствии с выбранными режимами работы (раз в секунду);
- управление каналом PWM;
- обработка данных управляющих режимов (температурный режим, режим PH/CO2, режим вентиляции крышки, режим автодолива воды);
- установка ограничений временных интервалов (подсветка ЖКИ, работа кулеров и системы CO2);
- запись данных в EEPROM;
- анализ текущего состояния каждого из каналов, выбранных режимов с соответствующей индикацией;

Четвертый временной интервал - формирование тактового сигнала для супервайзера. В пятом интервале - отправка пакета данных о текущем состоянии датчиков, активности каналов и режимов управления, и др. информация для отображения в программе для ПК. Последний временной интервал используется для проверки состояния датчика уровня воды, при включенном режиме автодолива.

Проект состоит из нескольких файлов: main.c, hd44780.h, i2c.h, USART.h, Functions.h, ds18b20.c, delay.h, crc8.c. Библиотеки для работы с шиной 1-Wire были позаимствованы с открытого проекта на одном из немецких сайтов и переработаны под собственные нужды (убраны неиспользуемые функции и добавлено указание используемого порта и вывода МК для соответствующего датчика). Все остальные либы написаны с чистого листа.

Для отладки низкоуровневого программного обеспечения использовалось компьютерное моделирование устройства, посредством программного пакета Proteus 7.7 SP2. Ниже приведена собранная схема устройства:

Для разработки программного обеспечения высокого уровня использовался программный продукт Microsoft Visual Studio 2007. Основные возможности ПО представлены 4-мя закладками: отображение информации, режимы/события, ежедневные таймеры, калибровка электродов. Данные обновляются раз в 3 секунды. Для передачи данных используется метод транзакций. ПО отправляет пакет данных устройству, которое в свою очередь, после получения, отправляет принятый пакет обратно на ПК. Если отправленный и принятый пакеты совпадают - транзакция прошла успешно. Если же данные различаются, то текущий пакет данных отправляется заново. При многократном не совпадении отправленного и принятого пакета данных отображается ошибка соединения с устройством. Для передачи данных использовался строковый тип, что позволяет безошибочно определить начало/конец пакета, его тип и сами данные. Ниже представлен интерфейс программного обеспечения для ПК:

Полное описание работы программного обеспечения AquaController 2014 находится в справочных материалах, доступных через меню Помощь/Справка. Детальное описание устройства находится в файле «Техническое описание».

Примерная стоимость устройства, учитывая доставку комплектующих, ~100$

Это первая реализация проекта аквариумного контроллера. За более чем полгода не выявлено ни единого сбоя в его работе. Некоторые конструктивные и программные недочеты все же имеются, но этого пока недостаточно, для разработки следующего прототипа.

С учетом эксплуатации текущего контроллера, перечень того, что может быть дополнительно воплощено в последующем устройстве:

Аппаратная реализация на ARM Cortex;
- связь по Ethernet/Wi-Fi с организацией HTTP-сервера;
- наличие внешней клавиатуры для аварийного отключения или активации управляемых каналов;
- интеграция усилителя для PH и Redox электродов на плату контроллера;
- наличие управляемых каналов для светодиодной подсветки;
- управление дополнительными агрегатами (автокормушкой, системой подачи удобрения и прочее);
- увеличена номинальная мощность нагрузки;
- замена DS1307 на DS3231;
- возможность установки в один из стандартных корпусов.

Но пока это всего лишь планы на будущее, так как данный контроллер полностью удовлетворяет требованиям моего текущего аквариума.

Ниже загружена на github необходимая документация, программное обеспечение и исходники программ.

Аквариумный таймер , работающий в режиме циклической генерации, сегодня не новость для радиолюбителей, тем не менее конструкция актуальна. Промышленность (в том числе зарубежная) бьет все рекорды по выпуску электронных и электромеханических тай­меров, программируемых для выдержки времени в определенные дни и часы недели (и месяца). Конкуренция в области производства таймеров бытового назначения выросла в разы всего за пару лет. Однако для радиолюбителя-практика и сегодня актуально создание собственных схем вместо предлагаемых промышленностью. Одна из схем подобного назначения, воплотившая наиболее простое схемное решение, представлена на рис. 1:

Рис. 1 Схема аквариумного таймера с узлом звуковой сигнализации.

Особенности устройства в полуавтоматическом режиме работы. При наступлении рассвета (включении освещения в комнате, где установлены фотодатчики ) электронное устройство издает кратковременный звуковой сигнал и включает слаботочное электромагнитное реле К2. Исполнительные контакты реле К2, в свою очередь, включают лампу аквариумного освещения вместе с компрессором-помпой (на схеме не показаны). Лампа освещения и компрес­сор остаются включенными в течение почти 4 ч (зависит от номиналов элементов R5C2). По окончании выдержки времени лампа освещения и компрессор отключаются. При новом рассвете (новом включении света в комнате после периода затемнения) цикл работы устройства повторяется - так происходит ежедневно.

В основе устройства таймер на популярной микросхеме КР1006ВИ1 . Он собран по классической схеме в режиме автогенерации импульсов большой длительности. На выходе таймера включено электромагнитное реле К2, своими контактами К2.1 оно управляет подачей напряжения на компрессор аквариума и осветительную лампу. Лампа может быть как люминесцентной (с соответствующей схемой управления), так и лампой накаливания с мощностью до 15 Вт. Более большая мощность не желательна из-за возможности перегрева и оплавления верхней крышки аквариума, в которой установлена лампа освещения. Компрессор - любой промышленный для аквариумов.

В схему введен узел управления самой микросхемой КР1006ВИ1 в зависимости от внешнего освещения. Это сделано для того, чтобы таймер и соответственно лампа освещения аквариума и компрессор включались только в светлое время суток, а ночью были не активны. Данный фоточувствительный узел собран на однотипных транзисторах VT1, VT2, нагруженных на электромагнитное реле К1. Коммутирующие контакты реле К1.1 подают питание на (или отключают от питания) микросхему DA1. При слабой освещенности однотипных фоторезисторов СФЗ-1 (включенных параллельно и обозначенных единым обозначением на схеме PR1) транзисторы VT1, VT2 закрыты, соответственно реле К1 обесточено, контакты реле К1.1 с номерами 3 и 5 (согласно схеме рис. 1) разомкнуты и на автогенератор, собранный на микросхеме DA1, напряжение не поступает. Соответственно контакты К2.1 разомкнуты и лампа освещения аквариума, а также компрессор обесточены.

Переменный резистор R1 введен в схему для удобства регулировки порога включения транзисторного каскада VT1, VT2. Резистор R1 определяет чувствительность данного узла к световому потоку.

Если освещение фоторезисторов достаточно, например днем, сопротивление фоторезисторов PR1 мало, транзисторы VT1, VT2 открыты, реле К1 включено, на микросхему DA1 подано напряжение питания, индикаторный светодиод HL2 (аналогичный по электрическим характеристикам HL1) светится. На узел звуковой индикации подано питание. Микросхема DA1, включенная в режиме отсчета выдержки времени в соответствии с номиналами элементов времязадающей цепи R5C2, начинает отсчет времени. Реле К2 включено, лампа освещения аквариума и компрессор включены.

По окончании выдержки времени, заданной номиналами элементов R5C2 (примерно 240 мин) на выводе 3 микросхемы DA1, появляется высокий уровень напряжения, реле отпускает и контакты К2.1 размыкаются, лампа освещения погаснет, компрессор выключится.

Теперь следующее включение произойдет после того, как контакты К1.1 разомкнутся (это произойдет при недостаточной освещенности, например, вечером и ночью), а затем снова замкнутся с наступлением нового дня или включением основного света в комнате, где установлены фотодатчики PRI.

Узел звукового сопровождения подключается непосредственно параллельно к контактам питания того устройства, включение которого он призван контролировать, в данном случае параллельно питанию микросхемы DA1.

В основе этого электронного узла популярная микросхема К561ЛА7. Благодаря применению одного из ее логических элементов, а также использования капсюля со встроенным генератором звуковой частоты (34) НА1 в схему нет необходимости вводить какие-либо генераторы импульсов или усилители к ним. Такой же узел несложно собрать и на логических элементах других микросхем КМОП (например, К561ЛЕ5, К561ТЛ1), однако наиболее простое схемное решение показано на рис. 1.

Схема кратковременной звуковой сигнализации основана на одном логическом элементе DD1.1 микросхемы К561ЛА7, включенном как инвертор. При подаче питания на входе элемента (выводы 1 и 2 DD1.1) присутствует низкий уровень напряжения до тех пор, пока не зарядится оксидный конденсатор С1 через ограничительный резистор R2. Пока этого не произошло, на выходе элемента (вывод 3 элемента DD1.1) присутствует высокий уровень напряжения. Он поступает через ограничивающий ток резистор R6 в базу транзистора VT3, работающего в режиме усилителя тока. Транзистор VT3 открыт, сопротивление его перехода коллектор-эмиттер близко к нулю и на пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором звуковой частоты НА1 подано напряжение питания.

Когда постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА1 окажется почти равным напряжению питания устройства капсюль переходит в режим генерации колебаний звуковой частоты.

По мере заряда конденсатора С1 через резистор R2 и внутренний узел элемента DD1.1 происходит изменение состояния выхода микросхемы. Когда напряжение на обкладках конденсатора С1 достигнет уровня переключения микросхемы, она переключится и высокий уровень напряжения на выходе DD1.1 сменится низким. Транзистор VT1 закроется. Постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА! окажется почти равным нулю, и капсюль перейдет в режим ожидания.

При указанных на схеме значениях элементов R2 и С1 задержка выключения звука составит около 3 сек. Ее можно увеличить, соответственно увеличив емкость конденсатора С1. В качестве конденсатора С1 лучше использовать оксидный типа К50-29, К50-35 и аналогичный с небольшим током утечки. В обратную сторону длительность временного интервала можно легко сокра­тить, уменьшив сопротивление резистора R2. Если вместо него установить переменный резистор с линейной характеристикой, то получится устройство с регулируемой задержкой.

Функцию данного электронного узла можно поменять на обратную - т. е. сделать так, чтобы пьезоэлектрический капсюль НА1 молчал первые 3 секунды после подачи на устройство питания, а затем все остальное время работал. Для этого оксидный конденсатор С1 и времязадающий резистор R1 следует поменять местами (с соблюдением полярности включения оксидного конденсатора- положительной обкладкой к "плюсу" питания). При этом средняя точка их подключения к выводам 1 и 2 элемента DD1.1 сохраняется. В таком варианте устройство без особых изменений можно применять для звукового сигнализатора открытой (сверх меры) дверцы холодильника. Кроме того, вариантов применения данного простого и надежного устройства бесконечно много и они ограничены только фантазией радиолюбителя.

Устройство в налаживании не нуждается. Элементы устройства закрепляют на монтажной плате, а плату - в любом подходящем корпусе.

О деталях

Резистор Rl - типа СПЗ-4 или аналогичный, с линейной характеристикой изменения сопротивления. Все постоянные резисторы R2-R6 типа МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы типа К50-29 или аналогичные. Светодиоды любые с током 5...8 мА, например, АЛ307БМ. Транзисторы VT1, VT2 типа КТЗ107А - КТЗ107Ж или аналогичные. Транзистор VT3 любой кремниевый, малой и средней мощности структуры n-p-п, например, КТ603, КТ608, КТ605, КТ801, КТ972, КТ940 с любым буквенным индексом. Реле Kl, К2 на напряжение срабатывания 8-12 В и ток до 30 мА. Реле К2, кроме того, должно обладать особыми свойствами коммутационных контактов, т. е. рассчитанное на напряжение коммутации не менее 250 В и ток не менее 1 А. Пьезоэлектрический капсюль может быть любым, рассчитанным на напряжение 4-20 В постоянного тока, например FMQ-2015D, FXP1212,KPI-4332-12.

Источник питания - стабилизированный, обеспечивающий выходное напряжение 5-15 В. В этом диапазоне микросхемы DDI и DA1 функционируют стабильно.

Оксидный конденсатор СЗ сглаживает пульсации питающего напряжения. Ток потребления в активном режиме звукового сигнала с применением указанных на схеме элементов составляет 60-62 мА. Громкость звука достаточна настолько, что сигнал хорошо слышен в помещении на расстоянии до 10 м.

chesdenis 25 ноября 2015 в 13:02

Система автоматического управления аквариумом на Arduino

• DIY или Сделай сам

Возникновение идеи создания аквариума

Так уж получилось, что я в основном занимался.NET программированием и изучил его в обход C++. Наверное, поэтому я так и не встретился с микросхемотехникой и микроконтроллерами, хотя желание познакомится с ними росло практически каждый год. Особенно, последние годы, когда я узнал про Arduino. Но надо было придумать ему практическое применение. И этот вопрос быстро решился.

В нашей комнате стоит аквариум, и каждый день нужно было лезть под стол и выключать рыбкам свет, а потом утром включать. Дополнительно рыбкам надо было включать обогреватель, когда им холодно, а выключать, когда им тепло. Иногда моя забывчивость приводила к гибели рыбок в аквариуме и приходилось покупать новых. Еще рыбкам нужно было периодически менять 2/3 воды. И для нашего аквариума эта процедура была очень долгой и неприятной.

Первым делом я посмотрел готовые решения по аквариумам. Их достаточно много. В основном это видеоролики на youtube. Также есть достаточно интересных статей на geektimes. Но для моей цели - изучение и знакомство с миром микросхемотехники, - это было слишком сложно, а подробного руководства «с нуля» в интернете не нашлось. Идею разработки аквариумного контроллера пришлось отложить до тех пор пока не будут изучены азы самой микроэлектроники.

Знакомство с микроэлектроникой

Я начал свой путь с готового набора для изучения Arduino. Наверное, каждый собирал нечто подобное, когда знакомился с данной платформой:

Обычная лампочка (светодиод), резистор на 220 Ом. Arduino управляет лампочкой по алгоритму на C++. Сразу оговорюсь, что купив любой готовый набор Arduino или его аналога нельзя собрать более-менее полезную вещь. Ну кроме пищалки или, скажем, домашнего термометра. Изучить саму платформу посредством уроков можно, но не более. Для полезных вещей придется мне пришлось освоить пайку, печатные платы, проектирование печатных плат и прочие прелести электроники.

Постройка своего первого прототипа аквариума

Итак, первое с чего я начал свой прототип аквариума - сформировал на бумаге требования к этому устройству.

Аквариум должен:

1. Светиться утром, днем, вечером и ночью разными цветами;
2. Включать рыбкам утром белый свет, днем яркость белого света увеличивать, вечером уменьшать (имитация дневного света) и ночью его выключать;
3. Пузырьки воздуха(аквариумный компрессор) для рыбок должны появляться только вечером и выключаться ночью;
4. Если рыбкам холодно, аквариум должен гореть синим цветом, если жарко то красным;
5. Диапазоны температуры при выходе из которых должна срабатывать «световая сигнализация» должны быть настраиваемыми
6. Аквариум должен всегда отображать дату и время;
7. Время начала и конца промежутков дня должны быть настраиваемыми. К примеру, утро не всегда начинается в 9:00 AM;
8. Аквариум должен отображать сведения о влажности воздуха и его температуре вне аквариума, а также выводить температуру воды внутри аквариума;
9. Аквариум должен управляться с пульта.
10. Экран с датой при нажатии на кнопку пульта должен подсвечиваться. Если в течении 5 секунд ничего не нажато, то гаснуть.

Я решил начать с изучения работы LCD и Arduino.

Создание главного меню. Работа с LCD

Для LCD я решил использовать библиотеку LiquidCrystal. Так совпало, что у меня в наборе помимо Arduino присутствовал LCD экран. Он мог выводить текст, цифры. Этого было достаточно и я приступил к изучению подключения данного экрана к Arduino. Основную информацию по подключению я брал отсюда . Там же есть примеры кода для вывода «Hello World».

Немного разобравшись с экраном я решил создать главное меню контроллера. Меню состояло из следующих пунктов:

1. Основная информация;
2. Настройка времени;
3. Настройка даты;
4. Температура;
5. Климат;
6. Подсветка;
7. Устройства;

Каждый пункт это определенный режим вывода информации на текстовый экран LCD. Я хотел допустить возможность создания многоуровневого меню, где в каждом подуровне будут свои реализации вывода на экран.

Собственно, был написан базовый класс на C++, от которого будут наследоваться все остальные подменю.

Class qQuariumMode { protected: LiquidCrystal* LcdLink; public: // Чтобы экран не мерцал, была предусмотрена bool переменная isLcdUpdated. bool isLcdUpdated = false; // Выход из подменю или меню. void exit(); // Метод loop в каждом варианте подменю будет свой. Собственно, он и отвечает за вывод // текста на экран. Он будет вызываться из главного цикла программы контроллера. virtual void loop(); // Методы, которые помечены как virtual, будут переопределяться индивидуально в каждом // меню. virtual void OkClick(); virtual void CancelClick(); virtual void LeftClick(); virtual void RightClick(); };
К примеру, для меню «Устройства» реализация базового класса qQuariumMode будет выглядеть так:

#include "qQuariumMode.h" class qQuariumDevicesMode: public qQuariumMode { private: int deviceCategoryLastIndex = 4; //Варианты подменю в меню Устройства enum DeviceCategory { MainLight, // управление основным светом Aeration, // управление аэратором Compressor, // управление компрессором Vulcanius, // Управление вулканом Pump // Управление помпой }; DeviceCategory CurrentDeviceCategory = MainLight; char* headerDeviceCategoryText = NULL; // Ссылка на "драйвер", с помощью которого осуществляется управление устройством BaseOnOfDeviceHelper* GetDeviceHelper(); public: void loop(); void OkClick(); void CancelClick(); void LeftClick(); void RightClick(); };
Вот что получилось в результате реализации первого уровня меню:

Аппаратная часть. Нюансы подключения компонентов

Несколько слов хочется сказать про аппаратную часть аквариумного контроллера. Для нормальной работы контроллера мне пришлось приобрести:

1. 1 x Arduino Uno/Mega. В последствии решил работать с Mego"ой;
2. 1 x Часы реального времени, к примеру DS1307;
3. 2 x Реле типа RTD14005, нужны для управления компрессором и аэрацией, т.к. оба работают от 220В переменного тока;
4. 1 x Пьезопищалка;
5. 1 x ИК приемник;
6. 5 x Транзисторов IRF-530 MOSFET с N каналом. (3 для RGB ленты, 1 для белой ленты, 1 для водяной помпы);
7. 1 x RGB светодиодная лента. Если планируется погружать светодиодную ленту в воду, то нужно ее изолировать от воды. У меня лента находится внутри силиконовой трубки и залита прозрачным герметиком;
8. 1 x White светодиодная лента;
9. 1 x LCD экран;
10. 1 x Датчик температуры герметичный для измерения температуры воды. Я использовал DS18B20;
11. 1 x Датчик температуры и влажности. Я использовал DHT11;

У каждого компонента свой тип подключения и свои драйверы для работы. Я не буду описывать нюансы подключения всех компонентов, так как их можно найти на сайте производителя или на форумах. Если вы планируете использовать те же компоненты, что и я - то менять исходный код вам не придется.

Порча компонентов

Будьте внимательны. Старайтесь сначала почитать про подключаемый компонент. Он должен эксплуатироваться именно в том диапазоне напряжения, для которого он был создан. Обычно это указано на сайте производителя. Пока я разрабатывал аквариумный контроллер, я уничтожил 2 герметичных датчика температуры и часы реального времени. Датчики вышли из строя из-за того, что я их подключил к 12В, а нужно было к 5В. Часы реального времени погибли из-за «случайного» короткого замыкания в цепи по моей вине.

Светодиодная лента RGB

Особые затруднения возникли со светодиодной лентов. Я попытался реализовать следующую схему:

При подключении к Arduino я использовал пины, которые поддерживают ШИМ (широтно-импульсную модуляцию). При одновременном включении на максимум напряжения всех 3 пинов у меня сильно грелась лента. В итоге, если оставить ее на час-другой, некоторые светодиоды переставали светиться. Я полагаю, что это происходило из-за выхода из строя некоторых резисторов. Еще один минус данной схемы - разная яркость светодиодной ленты для каждого из цветов. К примеру, если я ставлю максимальное напряжение на красном компоненте ленты, то я получаю условную яркость красной ленты в 255 единиц. Если я включаю одновременно красный и синий компоненты на максимум напряжения, то яркость будет равна 255+255 = 510 единиц, а цвет будет фиолетовым. В общем, такой вариант решения меня не устроил.

Было решено реализовать следующий алгоритм:

Void LedRgbHelper::Show(RGBColorHelper colorToShow) { // RGBColorHelper класс содержит сведения о доли каждого компонента в цвете. // Кроме того, содержит информацию о яркости цвета int sumColorParts = colorToShow.RedPart + colorToShow.GreenPart + colorToShow.BluePart; // доля каждого компонента в общем цвете float rK = 0; float gK = 0; float bK = 0; if (sumColorParts != 0) { float redPartAsFloat = (float)colorToShow.RedPart; float greenPartAsFloat = (float)colorToShow.GreenPart; float bluePartAsFloat = (float)colorToShow.BluePart; float sumColorPartsAsFloat = (float)sumColorParts; int brightness = colorToShow.Brightness; // определяем относительную яркость каждого компонента в цвете. rK = redPartAsFloat / sumColorPartsAsFloat; gK = greenPartAsFloat / sumColorPartsAsFloat; bK = bluePartAsFloat / sumColorPartsAsFloat; // определяем абсолютное значение компонента в цвете rK = rK*brightness; gK = gK*brightness; bK = bK*brightness; } uint8_t totalCParts = (uint8_t)rK + (uint8_t)gK + (uint8_t)bK; if (totalCParts <= 255){ // подаем напряжение на каждый компонент цвета. в сумме мы должны получить не более 255 единиц. analogWrite(RedPinNum, (uint8_t)rK); analogWrite(GreenPinNum, (uint8_t)gK); analogWrite(BluePinNum, (uint8_t)bK); } }
В таком варианте исполнения красный цвет и фиолетовый цвет имели одинаковую яркость. Т.е. красные светодиоды в первом случае светили с яркостью 255 единиц, а при фиолетовом цвете красный был с яркостью 127 единиц и синий с яркостью 127 единиц, что в итоге было приблизительно равно 255 единиц:

Светодиодная лента белая

Со светодиодной лентой наверное было проще всего. Единственный сложный момент - это обеспечение плавной смены яркости при смене времени суток.

Для реализации данной задумки я применил линейный алгоритм изменения яркости белой светодиодной ленты.

Void MainLightHelper::HandleState() { if (!IsFadeWasComplete) { unsigned long currentMillis = millis(); if (currentMillis - previousMillis > 50) { previousMillis = currentMillis; switch (CurrentLevel) { case MainLightHelper::Off: { // Если заявлено выключенное состояние, то снижаем яркость белого света на одну единицу за цикл. if (currentBright != 0) { if (currentBright > 0) { currentBright--; } else { currentBright++; } } else { // В случае полного выключения, останавливаем анимацию затухания белого цвета. currentBright = 0; IsFadeWasComplete = true; } break; } case MainLightHelper::Low: case MainLightHelper::Medium: case MainLightHelper::High: { // В случае установки уровня белого света, постепенно увеличиваем или уменьшаем яркость за один шаг цикла if (currentBright != CurrentLevel) { if (currentBright > CurrentLevel) { currentBright--; } else { currentBright++; } } else { currentBright = CurrentLevel; IsFadeWasComplete = true; } } break; } // подаем напряжение нужной величины для установки яркости белого цвета. analogWrite(PinNum, currentBright); } } }

Пульсация «вулкана»

Идея реализации пришла мне случайно. Я хотел просто включать и выключать декоративный вулкан с помощью подачи низкого напряжения и высокого напряжения на транзистор. В магазине для рыбок я присмотрел хороший вулкан с выводной трубкой для компрессора и светодиодом, изолированном от воды.

Он поставлялся с адаптером, на выходе которого 12В постоянного тока, а на входе - 220 В переменного. Адаптер мне оказался не нужен, так как управление питанием и яркостью вулкана я реализовал через Arduino.

Сама пульсация вулкана была реализована следующим образом:

Long time = 0; int periode = 10000; void VulcanusHelper::HandleState() { if (IsActive){ // time - аргумент cos в связке с указанным периодом. // остальные коэффициенты - деформация функции и смещение по оси ординат time = millis(); int value = 160 + 95 * cos(2 * PI / periode*time); analogWrite(PinNum, value); } else { analogWrite(PinNum, 0); } }
Вулкан отлично подсвечивает аквариум в вечернее время, а сама пульсация смотрится очень красиво:

Помпа. Замена воды в аквариуме

Водяная помпа помагает быстро поменять воду в аквариуме. Я приобрел помпу, которая работает от постоянного тока 12В. Управление помпой осуществляется через полевой транзистор. Сам драйвер для устройства умеет две вещи: включить помпу, выключить помпу. При реализации драйвера я просто унаследовался от базового класса BaseOnOfDeviceHelper и ничего дополнительно в драйвере не определял. Весь алгоритм работы устройства вполне может реализовать базовый класс.

Помпу протестировал на стенде:

Хотя помпа работала нормально, я наткнулся на одну неочевидную вещь. Если выкачивать воду в другой резервуар, то начнет действовать закон сообщающихся сосудов. В результате я стал виновником потопа в комнате, потому как если выключить помпу - вода все равно будет идти в другой резервуар, в случае если его уровень воды находится ниже уровня воды в аквариуме. В моем случае именно так и было.

Инфракрасный порт и желание его заменить

Управление аквариумом через инфракрасный порт я осуществил по примеру предварительного обучения. Суть примера в следующем: при включении контроллера в сеть я опрашиваю поочередно действия left, right, up, down, ok. Пользователь сам выбирает, какие кнопки пульта он привязывает к каждому из действий. Плюс данной реализации - возможность привязать любой ненужный пульт дистанционного управления.
Обучается аквариум через метод Learn, суть которого отображена ниже:

Void ButtonHandler::Learn(IRrecv* irrecvLink, LiquidCrystal* lcdLink) { // Инициализируем прием инфракрасного сигнала с датчика irrecvLink->enableIRIn(); // В эту переменную помещаются результаты декодирования сигнала decode_results irDecodeResults; ... ... while (true) { // Если пришли результаты и их можно декодировать if (irrecvLink->decode(&irDecodeResults)) { // продолжаем принимать сигналы irrecvLink->resume(); // Пробуем декодировать сигнал с пульта. if (irDecodeResults.bits >= 16 && irDecodeResults.value != 0xC53A9966// fix for Pioneer DVD) { lcdLink->setCursor(0, 1); // Выводим на экран декодированное значение в формате HEX lcdLink->print(irDecodeResults.value, HEX); // Запоминаем в оперативной памяти Arduino полученный сигнал irRemoteButtonId = irDecodeResults.value; ... ...
В дальнейшем я пришел к выводу, что пульт дистанционного управления это неудобно. Просто потому что его надо искать и это лишнее устройство в доме. Лучше управление реализовать посредством мобильного телефона или планшета. У меня зародилась идея использовать микрокомпьютер Raspberry PI, поднять на ней ASP.NET MVC 5 веб-приложение через Mono и NancyFX. Далее использовать фреймворк jquery mobile для кроссплатформенности веб-приложения. Через Raspberry общаться с Arduino посредством WiFi, или LAN. В этом случае можно даже отказаться от LCD экрана, ведь всю нужную информацию можно посмотреть на смартфоне или планшете. Но этот проект пока только в голове.

Печатная плата и ее изготовление

Так или иначе я пришел к тому, что надо изготавливать печатную плату. Произошло это после того, как на моем стенде появилось такое количество проводов, что при сборке готового устройства часть из них стала отключаться от случайного надавливания других проводов. Это происходит незаметно для глаз и может привести к непонятным результатам. Да и внешний вид такого устройства оставлял желать лучшего.

Сборка на монтажных платах(используется Arduino Uno):

Я разработал однослойную печатную плату в программе Fritzing. Получилось следующее(используется Arduino Mega):

Самое противное при изготовлении печатной платы это было сверление. Особенно когда я старался создать печатную плату типа Shield, т.е. она одевалась на Arduino. Просверлить тонким сверлом больше 50 отверстий - это очень нудное занятие. А самое сложное - это забрать у жены ее новый утюг и уговорить купить лазерный принтер.

Кстати, если кто боится лазерно-утюжной технологии, то сразу скажу - это очень просто. У меня получилось с первого раза:

Сама сборка тоже оказалось простой - достаточно было припаять основные компоненты на плату:

Но не смотря на это, я первый и последний раз создавал печатную плату в домашних условиях. В дальнейшем буду заказывать только на заводе. И скорее всего придется освоить что-то потяжелее чем Fritzing.

Какой таймер лучше - механический или электронный? На эти вопросы можно найти ответ в статье.

Было время когда таймеров не было и часов тоже, а аквариумистика уже была (конечно с определенной долей воображения).
Потом появились часы и аквариумистика стала приобретать тот вид который мы сейчас воспринимаем.
Затем часов появилось много – механические, электромеханические, электронные, атомные … и т.д. Аквариумистика тоже перешла от маленьких непрозрачных сосудов к большущим прозрачным на десятки тонн воды.
Людям надоело бегать вокруг этих большущих и прозрачных водяных емкостей и они придумали автоматику которая включалась\выключалась в определенное время – это делалось с помощью таймеров.

Домашняя аквариумистика тоже двинулась в сторону автоматизации и первое место в ней занял таймер!

Однако начинающие аквариумисты в силу ещё малого своего опыта всегда озадачиваются вопросами:
- Как часто нужен таймер в аквариумистике?
- Как его лучше использовать?
- Какой таймер лучше использовать электромеханический или полностью электронный?

Начнем с банального и самого простого: - «Как часто нужен таймер в аквариумистике? Как его лучше использовать?»

Таймер сам включит или выключит тот или иной прибор.
Например, включит утром свет в аквариуме, а вечером выключит.
Включит компрессор для подачи воздуха или электроклапан для подачи СО2 (углекислого газа) в нужное нам время.

Представим ситуацию с освещением – нам нужно рано утром на работу или учебу, а за окном ещё темно, включив резко свет в аквариуме мы можем вызвать «тихую» панику в среде аквариумных обитателей.
Желательно светильник в аквариуме включать, когда дневной свет от окна, заполнит комнату и рыбки уже проснутся. А как это можно сделать в зимние дни, когда светает поздно, а мы уже давно ушли из дома на работу\учебу? Или допустим вечером пошли в кинотеатр, или на спектакль, засиделись в гостях - кто выключит свет в аквариуме без нашего участия? Уезжаем на дачу, или в отпуск, кто будет включать и выключать свет в аквариуме?

Все знают, что аквариум, это природная среда и свет в нём должен соответствовать правильному световому дню (8-12 часов освещения). При этом необходимо избежать либо постоянно включенного или выключенного светильника.
Вот в таких ситуациях таймер незаменим. Его эксплуатация облегчает содержание аквариума, помогает правильно выдержать длительность светового дня без лишних световых часов.

Имея сразу несколько таймеров, упрощаем задачу ещё больше.
Второй таймер будет отвечать за работу компрессора. В нужное время включит и выключит его. В некоторых аквариумах, при определенном количестве рыб и растений, аэрация требуется круглосуточной. Работая без перерыва многие компрессоры, быстро выходят из строя, выработав весь свой ресурс. Таймер можно запрограммировать так, что в течение суток он сможет давать отдых компрессору. Например – три часа в сутки, в разное время, через каждые 7 часов работы. Очень удобно. Вариант: компрессор отдыхает с 12 ч. до 13 ч., потом с 20 ч. до 21, потом с 4 ч. до 5 ч.

Рассмотрим следующий вопрос: - «Какой таймер лучше использовать электромеханический или полностью электронный?»

И тот и другой имеют ряд достоинств и недостатков

Электромеханические таймеры отличаются друг от друга наличием переключателя, позволяющем работать включенному в него эл.прибору напрямую, минуя временные настройки самого таймера.

Программирование электромеханического таймера.

Наличие переключателя на таймере делает его удобней в использование. Когда нужно включить свет или компрессор напрямую, не придется вытаскивать вилку из таймера и втыкать в свободную розетку, достаточно передвинуть рычажок и таймер сам превращается в обычный источник питания. Это может понадобиться в том случае, когда программа таймера в данный момент выключила свет, а нам понадобилось что-нибудь рассмотреть при включенном свете.
Например пришли гости, а наш аквариум в режиме дневного отдыха, мы просто передвигаем рычажок, любуемся рыбками, при этом не сбиваем настройки самого таймера.
Главное потом не забыть ввернуть регулятор в исходное положение, иначе свет в аквариуме будет работать круглосуточно!!!
Таймер не имеющий такого переключателя, сильно проигрывает, так как придется вытаскивать из него вилку чтобы напрямую включить тот прибор, который нам потребуется задействовать.

Электромеханические таймеры.

Практически все эл.механические таймеры программируются одинаково. Каждый такой таймер имеет круглый циферблат со шкалой времени и пластинками-рычажками, которые непосредственно выставляют программу включения-выключения.
Каждый такой рычажок позволяет таймеру включать-выключать прибор через 5-10-15 мин. (у каждой модели таймера этот интервал задается производителем и не регулируется). Этот недостаток, так как полностью электронный таймер имеет возможность включения-выключения через каждую минуту.
Отогнув\защелкнув рычажок-пластинки вниз мы включаем тот период времени, в течение которого электроприборы должны находиться во включенном состоянии. Этим мы задаем время работы нашего аквариумного светильника или компрессора.
Часы таймера нужно настроить, поворачивая диск в направлении стрелки, пока треугольная метка (или прямая риска-метка) не укажет на текущее время. Включите таймер в розетку. Включите вилку выбранного Вами прибора в розетку таймера, убедитесь, что регулятор находится в положении работы самого таймера.

Недостатки механических таймеров в следующем:
1. Заданная программа постоянна для каждого дня недели;
2. При отключении электроэнергии в сети, таймер сбивается на тот отрезок времени, сколько не было питания;
3. Некоторые модели тикают или издают характерный хруст, как в механическом или электромеханическом будильнике;
4. Чаще выходят из строя, перестают вращаться программный диск (видимо изнашивается пластмассовый механизм шестерней)
5. Дамам с шикарным маникюром и прекрасными длинными ногтями, после того как произошел сбой питания в сети хлопотно ввернуть диск в нужное положение не задевая пластинки-рычажки, которые норовят зацепиться ноготком и сбивают всю ранее выставленную программу

Достоинства механических таймеров:
1. Бюджетен в приобретении;
2. Прост в эксплуатации;
3. Даёт некоторые подсказки если у вас сложный биотоп, или нежные рыбы.
Понятно, что при отключении электроэнергии всё жизненно важное оборудование аквариума перестает работать (свет, фильтрация, аэрация, обогрев) и привод электромеханического таймера без электричества тоже не работает !
Ведь пока мы на работе\учебе или на даче, как нам узнать отключалось ли питание и на сколько критично долго не было электроэнергии? Вот тут и помогает тот самый недостаток такого таймера - он сбивается на тот отрезок времени, сколько не было электроэнергии.
Недостаток превращается в преимущество.
Мы всегда узнаем, была ли критична остановка нашего оборудования, особенно фильтрации (но фильтр подключать через таймер ни в коем случае нельзя, так как он должен работать круглосуточно).

Электронные таймеры отличаются друг от друга в основном дизайном внешней формы и парой наворотов\функций. Одни имеют функцию перехода на летне-зимнее время, другие функцию реагирования на движение (включаются\выключаются при приближении к прибору подключенному к данному таймеру)

Электронные таймеры.

Все электронные таймеры снабжены переключателем, позволяющем работать включенному в него эл.прибору напрямую, минуя настройки самого таймера. (Принцип работы с этим переключателем такой же как и у эл.механического таймера описанного выше).

Электронные таймеры имеют встроенные аккумуляторы, дающие резервное питание на часовую микросхему и поэтому настроенная программа не сбивается при отключении электроэнергии в сети. Как только питание вновь появляется, таймер работает по ранее заданной программе.

Электронные таймеры имеют встроенные аккумуляторы, дающие резервное питание на часовую микросхему и поэтому они не дают сбиваться настроенной программе при отключении электроэнергии в сети. Как только питание вновь появляется, таймер работает по ранее заданной программе.

Недостатки электронных таймеров:
1. Внутренние аккумуляторы не вечны, и когда-то наступит время их полной выработки. Если Вам не удастся приобрести новые и заменить, таймер можно выбрасывать.
2. Как упоминалось при описании электромеханического таймера, при отключении питания, мы не сможем воспользоваться подсказкой (как в случае с эл.механическим таймером) и узнать отключалась ли электроэнергия. Ведь таймер не сбивается, и не отстает на тот отрезок времени, пока не было напряжения в сети.

Достоинства электронных таймеров:
1. Программа может задаваться на каждый день своя. Например в течение рабочих дней включаться и выключаться приборы будут соответственно нашему графику занятости на работе\учебе, а по выходным в другое время. Или вообще каждый день в разное время.
2. Программа может выставляться на несколько дней. Например только на первую или вторую половину недели.
3. Программа может выставляться на срабатывание через день.
4. Программа может выставляться только на один любой день в неделю.
5. По сравнению с электромеханическом таймером на лицевой панели присутствуют только кнопки, нет никаких пластинок-рычажков, нет механизма шестерней и нет тиканья напоминающего будильник.

Любые таймеры, что электромеханические, что электронные позволяют производить включение/выключение оборудования в течение суток в любое установленное программой время.
Если у Вас в домашнем аквариуме нет живых растений, а используются искусственные, Вам можно сделать дневные световые перерывы. Утром таймер включит свет на 2-3 часа, а днем пока вы на работе\учебе выключит свет до вашего прихода. Дневного света от окна рыбкам вполне достаточно. Для того чтобы аквариумная вода не зацветала и не плодились водоросли при отсутствии живых растений, световой день в аквариуме желательно сделать 6-8 часов. Особенно это актуально в очень солнечных помещениях.

Внутренности электронного таймера - E-TE-7х24х3,6kW-D.

Электронный таймер TGE-4.

Внутренность TGE-4 поближе.

Возможно кому-то понадобится, а может кто-то посмеётся - мол, а что тут разбираться, и так всё понятно. Однако инструкцию нашел и размещаю в этом сообщении. Есть ещё несколько инструкций для других электронных таймеров - подкорректирую и размещу дальше.

Таймер электронный поминутный TGE-2.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
Напряжение 230-240 В перем. тока, 50 Гц
Макс. нагрузка 16(2)А, 3600 Вт
Минимальное устанавливаемое время 1 минута
Рабочая температура -10°С - +40 °С
Точность +/-1 минута в месяц
Аккумулятор NiMH 1,2 В >100 часов
Одна розетка работает через таймер, а вторая розетка имеет "прямое" подключение к сети 220Вольт.

ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ.
До подключения таймера к электроприборам внимательно изучите следующую инструкцию.
ЭТО ВАЖНО:
Не подключайте прибор, если нагрузка превышает 16 ампер. Штекер любого прибора должен быть полностью вставлен в розетку таймера. Перед очисткой таймера отключите его от сети и протрите сухой тканью.
Не погружайте таймер в воду или другую жидкость.
Включенные нагреватели и тому подобные приборы запрещается оставлять без присмотра. Изготовитель не рекомендует подключать такие приборы к таймерам.

ОПИСАНИЕ КЛАВИАТУРЫ.
1) MASTER CLEAR: Очистка всех данных в памяти, включая текущее время и все программы.
2) RANDOM: Установите или отмените функцию "случайно".
3) CLOCK: Установите текущее время кнопками WEEK, HOUR, MIN. Выберите режим 12 или 24 часа кнопкой TIMER. Включите функцию летнего времени кнопкой ON/AUTO/OFF,
4) TIMER: Установите программы кнопками WEEK, HOUR, M1N. Выберите режим 12 или 24 часа кнопкой CLOCK.
5) ON/AUTO/OFF: Выберите режимы работы таймера.
6) WEEK: Установите неделю кнопкой CLOCK или TIMER.
7) HOUR: Установите час кнопкой CLOCK или TIMER.
8) MIN: Установите минуту кнопкой CLOCK или TIMER.
9) RST/RCL: Замена программ или возврат замененных программ.

ОБЩИЕ СВОЙСТВА.
1) 10 программ ВКЛ/ВЫКЛ (ON/OFF) с шагом 1 минута.
2) Выбор РУЧНОЕ ВКЛ/АВТО/РУЧНОЕ ВЫКЛ (MANUAL ON/AUTO/MANUAL OFF).
3) Выбор режима 12/24 часа.
4) Большой экран ЖКД с секундами.
5) Имеется функция летнего времени.
6) Функция "случайно" со случайным сдвигом 10-31 минута от 6.00 вечера до 6:00 утра.
7) Имеются следующие 16 сочетаний дней или последовательностей дней:
МО (пн)
TU (вт)
WE (ср)
ТН (чт)
FR (пт)
SA (сб)
SU (вс)
МО, TU, WE, ТН, FR, SA. SU (пн-вс)
МО, TU, WE, ТН, FR (пн-пт)
SA, SU (вс. сб)
МО, TU, WE, ТН, FR, SA (пн-сб)
МО, WE, FR (пн, ср, пт)
TU, ТН, SA (вт, чт, сб)
МО, TU, WE (пн, чт, ср)
ТН, FR, SA (чт, пт, сб)
МО, WE, FR, SU (пн, ср, пт, сб)

НАЧАЛО РАБОТЫ.
1) Подключите таймер в розетку сети питания 230-240 В и включите сетевой выключатель. Оставьте таймер приблизительно на 14 часов для зарядки резервного аккумулятора памяти.
2) После зарядки очистите всю текущую информацию нажатием кнопки MASTER CLEAR острым предметом (ручкой, карандашом).
3) Теперь таймер готов к работе.

УСТАНОВКА ТЕКУЩЕГО ВРЕМЕНИ.
1) Нажмите кнопку CLOCK и держите, одновременно нажимайте кнопку WEEK, пока не появится текущий день. Продолжайте нажимать HOUR или MIN, пока не появится текущий час или текущая минута. При установке можно не отпускать кнопки WEEK, HOUR или MIN для быстрой смены значений.
2) Отпустите обе кнопки. Будут установлены неделя и время.
3) Для сброса неправильного времени повторите приведенные выше этапы.

УСТАНОВКА ПРОГРАММ.
СОВЕТ: При проверке своих программ убедитесь в том, что параметры не перекрываются, особенно при использовании блочного выбора. Если установленные параметры перекрываются, включение или выключение таймера осуществляется в соответствии со временем программы, а не ее номером. Выключение программы имеет преимущество над включением программы.
1) Нажмите кнопку TIMER и отпустите. ЖКД показывает ON_1. Теперь можно настроить первое включение.
2) Нажмите кнопку WEEK, чтобы установить день или последовательность дней. Установите время нажатием кнопок HOUR и MIN.
3) Нажмите кнопку TIMER снова, чтобы закончить установку первого включения и перейти к установке первого выключения. ЖКД показывает OFF_1. Повтором этапа 2 выполните установку первого выключения.
4) Нажмите кнопку TIMER снова, чтобы закончить установку первого выключения и перейти к установке 2-го включения. Повторите этапы 2 и 3, чтобы запрограммировать оставшиеся параметры. Нажмите кнопку TIMER и держите 2 сёкунды, чтобы перейти к быстрой смене значений.
5) По завершении установки параметров нажмите кнопку CLOCK.
Таймер готов к работе.

ПРИМЕР: Таймер каждый день включается в 17:15 и выключается в 22:30
1) Нажмите кнопку TIMER один раз и отпустите. ЖКД показывает ON_1
2) Нажимайте кнопку WEEK до тех пор, пока ЖКД не покажет "MO,TU,WE,TH,FR,SA,SU"
3) Нажимайте кнопку HOUR до тех пор, пока ЖКД не покажет 5:00РМ, или 17:00
4) Нажимайте кнопку MIN до тех пор, пока ЖКД не покажет 5:15РМ, или 17:15
5) Нажмите кнопку TIMER снова и отпустите. ЖКД показывает OFF_1
6) Повторите приведенные выше этапы с. и d., ЖКД показывает 10:30РМ, или 22:30

УСТАНОВКА РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ.
Режимы работы нельзя сменить при установке программы.
1) Необходимый режим работы выбирается из трех имеющихся режимов последовательным нажатием кнопки ON/AUTO/OFF.
2) Программы могут выполняться только в режиме AUTO. При выборе AUTO таймер работает по программе. В режиме MANUAL ON или MANUAL OFF все программы игнорируются, и таймер не работает. Если выбрать режим MANUAL ON, питание на выходе всегда включено. Если выбрать режим MANUAL OFF, питание на выходе всегда выключено.
3) Когда режим с MANUAL ON переключается на AUTO, таймер сохранит установку MANUAL ON до следующей установки параметров таймера.

ФУНКЦИЯ "СЛУЧАЙНО".
1) Нажмите кнопку RANDOM. ЖКД показывает R(RANDOM). Включена функция "СЛУЧАЙНО".
2) При включении этой функции параметры выполняются со случайным сдвигом в 10-31 минуту с 6:00 вечера до 6:00 утра.
3) Снова нажмите кнопку RANDOM, чтобы отменить эту функцию. Функцию "СЛУЧАЙНО" нельзя установить при установке программы.
4) Функция RANDOM может выполняться только в режиме AUTO (АВТО) с 6:00 вечера до 6:00 утра.

РЕЖИМ 12/24 ЧАСА.
Нажмите кнопки CLOCK и TIMER одновременно, чтобы переключить отображение времени между режимами 12 и 24 часа.

ЛЕТНЕЕ ВРЕМЯ.
1) Нажмите кнопки CLOCK и ON/AUTO/OFF одновременно. ЖКД показывает S(Летнее время). Часы переводятся на 1 час вперед.
2) Чтобы вернуться к зимнему времени, снова нажмите две кнопки. Часы возвращаются на 1 час назад. S исчезает на ЖКД.

Следующая инструкция с сохранением семантики написания того человека который её написал. Думаю тоже кому-то понадобится.

Инструкция на таймер-розетку Rev Ritter, Франкфурт.

Таймер-розетка Rev Ritter.

Инструкция:
Держать clock >3 секунд - переключение режима 24/12 часов,
кнопка on/off переключает режимы всегда включен/программный/всегда выключен.
Кнопка C.D. - режим Clock Down, обратный отсчет до срабатывания.

Как настроить:
1. Сначала шариковой ручкой нажимаем кнопку сброса
2. Затем выбираем режим 24 или 12 часов кому как удобнее, нажимая более 3 секунд клавишу clock. Когда режим 12 часов то слева светится AM или PM (До и после полудня). Т.к. я привык к 24 часам, то далее примеры настройки 24 часовые. Режим можно переключать в любой момент.
3. Жмем клавишу set до тех пор пока не замигает вверху день недели, клавишами V- и V+ выбираем сегодняшний день недели.
4. после этого коротко жмем клавишу set и ставим часы так же клавишами V+ и v-, еще раз set коротко и аналогично минуты. Снова set - настройка текущей даты закончена.
5. Сброс в режим ожидания из любого окна - короткое нажатие на клавишу clock.
6. Можно удерживать V+ или V- при настройке времени чтобы быстрее выставить, например, 24 минуты.
7. Далее настройка включения, например света каждый день. Клавишами V+ и V- можно листать программы, всего их может быть 20 штук. На дисплее светится первый символ - номер программы, режим ON/OFF, затем время срабатывания.

Чтобы для программы №1 включить свет в 9 утра и выключить в 18 часов, нужно выставить 1 ON 09:00 | 1 OFF 18:00. Думаю, логика работы таймера понятна.

Режим с буквой d - это режим обратного отсчета до срабатывания. Можно запрограммировать, к примеру, включение света через 30 минут, или выключение соответственно если свет включен.

8. Выбираем клавишей V+ программу №1 ON, жмем клавишу SET - замигают дни недели вверху. Нам надо включать свет каждый день, поэтому ничего не меняя еще раз жмем SET и так же как настраивали текущее время настраиваем далее часы-минуты, ставим 09:00.
9. Выбираем клавишей V+ программу №1 OFF, жмем клавишу SET и аналогично ставим время выключения, 18:00.
10. Настройка завершена, втыкаем в розетку таймер, а вилку светильника в таймер.

Вот пример ступенчатого освещения на полутоннике сделанного с помощью двух электронных таймеров.

Лампы разделены на передние и задние, какие лампы где стояли я уже не помню, но вот схему их работы нашел.

Ещё одна инструкция - уже по настройке таймера QUIGG.

Поскольку у меня в аквариуме живые растения, однажды встал вопрос разумного освещения. Как известно, светить дольше 12 часов чревато тем, что заимеешь проблему с разного рода водорослями. Чаще всего зелёными. А сократить «световой день» или освещать, как бог на душу положит – плохо растениям.

Сейчас у меня в аквариуме освещение 1 ватт на литр. Это довольно много, и если не контролировать время, установив таймер розеточный, во-первых, подобное освещение действительно на радость зелёным обрастаниям на стёклах, во-вторых, электросчётчик за месяц наматывает не хилую сумму в денежном эквиваленте. А у меня постоянно получался «пересвет» - часов по 14 в день горит светильник 160 киловатт.

Как с утра включу, так до середины ночи в аквариуме свет, поскольку я «сова», работаю допоздна, а аквариум в кабинете радует глаз. Заработаешься и забудешь отключить. Да и помнить желательно, во сколько сегодня он был включен. Сделаешь перерыв в работе, полюбуешься на аквариум, как там всё зелено и красиво... И так расставаться с этой красотой не хочется.

Однажды, я решила, что довольно! Надо систематизировать время освещения, установить стабильные 10 часов и не более! Ага, надо искать в продаже таймер розеточный! Как оказалось, в продаже нет, а продавцы даже не представляют, что это такое. И вот, наконец, удача! Однажды я его сама увидела на витрине, просто догадалась, что это оно, то самое! Выглядит он вот так.

Таймер розеточный механический

Программируется он на 24 часа. То есть весь суточный цикл, который нам и нужен. Как оказалось, даже «блондинка» разберётся с ним без труда.

1. Первый шаг – выключатель. У таймера он находится сбоку. Перед началом программирования его следует перевести в режим «постоянное включение».
2. Все маленькие голубые рычажки поднять вверх.
3. Диск программирования повернуть по стрелке направо, пока метка на нём не совпадёт с текущим временем.
4. Теперь приступаем к программированию. Каждый голубой рычажок равен 30 минутам. Опускаем их вниз по очереди, задавливая пальцем. Надо вам, скажем, выставить время с 10 утра до 22 часов вечера. Вот в этом временном промежутке все рычажки должны быть придавлены. Ровно в 10 таймер включит электроприборы, а в 22 их отключит. Эту программу таймер розеточный будет повторять ежедневно. Однажды выставив программу, можно о таймере забыть.Боковой выключатель перевести из режима «постоянное включение» в режим «часы».

А вот, собственно и всё! Срок службы у этого прибора 7 лет. Называться он может и иначе, например, таймер времени механический. У меня закончились проблемы с бессистемным освещением аквариума! Я забыла, когда в последний раз чистила стёкла от зелёных обрастаний. Свет горит строго 10 часов. Прибор простенький и безотказный. Рекомендую всем!