Steuerung
Das Terrarium soll sich weitgehend selbst steuern und regeln können und um dieses Ziel zu erreichen, habe ich viel gesucht aber leider keine guten bzw. günstigen Komplettlösungen gefunden, weshalb ich mich dazu entschloss es einfach selber zu bauen.
Planung bis erste Inbetriebnahme
Ziele
Die Erste Aufgabe bestand darin meine Ziele zu notieren und die dazu nötigen Materialen zu erfassen
- Es soll alles in einen Kasten
- Ich möchte mithilfe von Schaltern einzelne Steckdosen schalten können
- Die Steckdosen sollen sich ebenfalls nach bedarf automatisch Schalten -> Lampen nach einer bestimmten Uhrzeit, Heizmatten nach einer gemessen Temperatur und einen Vernebler nach aktueller Luftfeuchtigkeit
- Der Status einer jeweiligen Steckdosen (ob geschaltet oder nicht), soll mit einer LED angezeigt werden
- aktuelle Messwerte und Schaltzustände sollen im Netzwerk zur Verfügung stehen
Materialien
Es stellte sich schnell heraus, dass ich die Steuerrung mithilfe eines Arduinos umsetze. Dieser bietet viele Funktionen, ist günstig zu erweben und sowohl Kompakt als auch leicht zu händeln.
| Bauelement | Funktion |
|---|---|
| 1x Arduino Mega | "Steuerzentrale" Hier wird das Programm abgearbeitet und die Ausgänge entsprechend geschaltet. Ich habe mich für die MEGA Variante entschieden da diese sowohl mehr Ein- und Ausgänge bietet als auch etwas mehr Speicher. Den Due wollte ich nicht nehmen da er mit 3,3V statt 5V Arbeitet und meine geplante Relais-Platine 5V verlangen (Eine zwischen Schaltung fände ich unnötig aufwändig). |
| 1x Arduino Ethernet Shield + Micro SD | Die Netzwerkschnittstelle die es ermöglicht ein LAN-Kabel anzuschließen und sämtliche Werte im Netzwerk zur Verfügung zu stellen. Um etwas mehr Speicher für eine umfangreichere Darstellung zu haben benötigt es die SD-Karte |
| 1x Arduino RTC | Eine externe Uhr-Platine, die mir eine korrekte Zeit ausgibt und über eine Batterie auch stromlos weiterläuft Den internen Zähler könnte man auch verwenden, jedoch soll er etwas ungenauer sein und in meinen Augen ist es schwieriger zu händeln als eine klare Uhrzeit |
| 1x 8-Kanal-Relais | Eine Platine mit bereits 8 Relais die es bereits so zu kaufen gibt und somit sehr kompakt ist. Sie ist auch der Grund warum ich die Steckdosenanzahl auf 8 festgelegt habe (Jedes Relais schaltet eine Dose). |
| 4x DTH22 | Ein Sensor der die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit misst. Er gibt sie bereits als digitalwerte aus so das ein Umrechnen gar nicht erst nötig ist. |
| 1x 5V Netzteil | Zusätzliche Stromversorgung für LEDs, Sensoren und Relais um den Arduino nicht zu belasten |
| 1x 12V Netzteil | Stromversorgung Arduino - leider hat sich erwiesen, dass dadurch der Spannungsregler auf dem Board ziemlich belastet wird, weswegen ein kleineres Netzteil (z.B. 9V) die bessere Wahl gewesen wäre. |
| Elektrische Bauteile | Widerstände, LEDs, Transistoren, sowie Klemmen, Schalter, Steckdose usw. |
| 1x Lochrasterplatine | zusätzliche Elektronik wird auf eine einfache Lochrasterplatine gelötet |
| 1x Gehäuse | ein passendes Gehäuse (bei mir in den Maßen 300x200x150) |
Vorgehensweise
- Entwurf des Schaltplans
- Erstellung des Platinenlayouts um die zusätzlichen Bauteile unterzubekommen
- Erstellung eines 3D Objekts von der Box und unter Einhaltung sämtlicher Maße um die benötigte Größe zu definieren (300mmx200mmx150mm).
- Benötigte Bauteile bestellt
- Testaufbauten und durch gewonnene Erkenntnisse Korrekturen am Schaltplan/Platinenlayouts vorgenommen
- Platine gelötet
- Gehäuse nach des geplanten 3D Modells bearbeitet (d.h. Bohrungen und Ausschnitte durchgeführt)
- Alle Bauteile eingesetzt und miteinander verdrahtet (inklusive Arduino)
- Am Programm geschrieben
Probleme und Lösungen
| Problem | Beschreibung und Lösung |
|---|---|
| Relais werden über Masse geschalten | Dies habe ich beim testen zwar gewusst aber irgendwie beim planen wieder vergessen. Die Platine war darauf ausgelegt die Relais mittels Transistor zu schalten. Allerdings sollte +5V geschalten werden. Lösung: Hier wäre eine Änderung der Platine von nöten. Derzeit sind die Relais einfach direkt mit dem Arduino verbunden und werden per "LOW"-Signal geschalten. |
| 12V Netzteil | Der Arduino kann zwar mit 12V gespeist werden, der Festspannungsregler wird aber bei erhöhtem Stromfluss zu heiß was zu einer Abschaltung des Arduinos fürt (bei mir nach ca. 1-2 STunden) Lösung: Vorerst hilft ein kleiner Kühlkörper aus. Langfristig müsste ich aber auf ein 9V Netzteil umsteigen oder den Stromverbrauch reduzieren (z.B.Relais wieder über Transistor schalten). |