Amanecer en el acuario
Simular el amanecer y el anochecer en mis acuarios es algo que he querido hacer desde hace mucho. Que no se encienda la luz de golpe sino haciendo una transición suave más acorde a la naturaleza.
Miré productos comerciales pero, o son muy caros o tienen pegas que no me acaban de convencer, así que por fin, después de mucho buscar la forma de hacerlo he llegado al diseño de un circuito que funciona:
El circuito se conecta insertándolo en el cable de una pantalla led. Sirve para pantallas con transformador de 12 o 24 voltios, adecuaremos las resistencias R1 y R2 para esos voltajes. Cortaremos el cable que va de la pantalla a su transformador por un punto intermedio y ahí conectaremos el circuito:
Conectamos la pantalla mediante su transformador (y con el circuito intercalado) a la toma de corriente a través de un programador sencillo de enchufe como los que yo he comprado en ebay:
Aquí tenéis un enlace para comprarlos en ebay: Temporizador programador de enchufe
Programaremos el temporizador para que se active el circuito a la hora que deseamos que comience el amanecer y que se desconecte una vez haya anochecido. El tiempo hasta el comienzo del anochecer lo programaremos en el microcontrolador de nuestro circuito. Es decir, el programador de enchufe dará corriente a nuestro circuito desde el inicio del amanecer hasta después del fin del anochecer. Lo que hace nuestro circuito es ir aumentando el voltaje que va a la pantalla led de forma progresiva, lentamente hasta alcanzar el voltaje máximo en la primera media hora aproximadamente, luego esperará las horas que le hayamos grabado en el microcontrolador para comenzar ha realizar lo contrario, ir disminuyendo el voltaje que va a la pantalla poco a poco hasta el apagado total. Después el programador de enchufe corta la corriente hasta el día siguiente que comienza de nuevo el ciclo.
Las primeras pruebas, ajustar condensadores y resistencias:
Dibujé la placa base con ExpressPCB para implementarlo con más comodidad:
Algunas fotos de la realización:
Código del microcontrolador hecho en el IDE de Arduino:
Lo he programado con este método: Placa base para programar por ISP. Mediante el IDE de Arduino seleccionando como placa "Optiboot on 28-pin cpus" "ATmega328p" "8 MHz(int)". Habiendo cargado primero el bootloader de Optiboot con las mismas opciones con la única intención de configurar el micro a esa velocidad para no necesitar oscilador externo.
Sobre el uso de Optiboot se explica en estos otros artículos:
Programar Atmega328 con Arduino de la forma más sencilla
Cambiar bootloader de Arduino Nano y quemar sketches con otro arduino por ISP
Miré productos comerciales pero, o son muy caros o tienen pegas que no me acaban de convencer, así que por fin, después de mucho buscar la forma de hacerlo he llegado al diseño de un circuito que funciona:
Esquema en pdf
El circuito se conecta insertándolo en el cable de una pantalla led. Sirve para pantallas con transformador de 12 o 24 voltios, adecuaremos las resistencias R1 y R2 para esos voltajes. Cortaremos el cable que va de la pantalla a su transformador por un punto intermedio y ahí conectaremos el circuito:
Conectamos la pantalla mediante su transformador (y con el circuito intercalado) a la toma de corriente a través de un programador sencillo de enchufe como los que yo he comprado en ebay:
Aquí tenéis un enlace para comprarlos en ebay: Temporizador programador de enchufe
Programaremos el temporizador para que se active el circuito a la hora que deseamos que comience el amanecer y que se desconecte una vez haya anochecido. El tiempo hasta el comienzo del anochecer lo programaremos en el microcontrolador de nuestro circuito. Es decir, el programador de enchufe dará corriente a nuestro circuito desde el inicio del amanecer hasta después del fin del anochecer. Lo que hace nuestro circuito es ir aumentando el voltaje que va a la pantalla led de forma progresiva, lentamente hasta alcanzar el voltaje máximo en la primera media hora aproximadamente, luego esperará las horas que le hayamos grabado en el microcontrolador para comenzar ha realizar lo contrario, ir disminuyendo el voltaje que va a la pantalla poco a poco hasta el apagado total. Después el programador de enchufe corta la corriente hasta el día siguiente que comienza de nuevo el ciclo.
Las primeras pruebas, ajustar condensadores y resistencias:
Dibujé la placa base con ExpressPCB para implementarlo con más comodidad:
Algunas fotos de la realización:
Código del microcontrolador hecho en el IDE de Arduino:
const int pinsalida = 6;
// Tiempo minimo 1,5 horas: el amanecer tarda en notarse media hora, el anochecer tarda en notarse 1 hora
const unsigned long horasdia = 0.16;
unsigned long tiempodia = 0;
unsigned long tiempoactual = 0;
void setup() {
pinMode(pinsalida, OUTPUT);
digitalWrite(pinsalida, LOW); //amanecer
tiempodia = (horasdia-1)*1000*3600; //ojo una hora anocheciendo por eso horasdia -1, en milisegundos
}
void loop() {
tiempoactual = millis();
if (tiempoactual >= tiempodia) {
digitalWrite(pinsalida, HIGH); //anochecer
}
}
He usado un ATmega328P pero en su lugar se podría usar un Arduino.Lo he programado con este método: Placa base para programar por ISP. Mediante el IDE de Arduino seleccionando como placa "Optiboot on 28-pin cpus" "ATmega328p" "8 MHz(int)". Habiendo cargado primero el bootloader de Optiboot con las mismas opciones con la única intención de configurar el micro a esa velocidad para no necesitar oscilador externo.
Sobre el uso de Optiboot se explica en estos otros artículos:
Programar Atmega328 con Arduino de la forma más sencilla
Cambiar bootloader de Arduino Nano y quemar sketches con otro arduino por ISP
Explicación del funcionamiento del circuito:
Se le ha añadido al circuito un condensador de 10 mF entre el negativo y positivo del microcontrolador para darle estabilidad.
El led y el botón son para uso futuro, tengo intención de hacer que podamos programar el número de horas que queremos de día pulsando el botón y guardarla en la Eprom, se podrá saber el número de horas que tiene programadas y reprogramarlas. Por el momento lo configuramos en la constante "horasdia".
La parte del Regulador LM317 se encarga de dar a la salida el voltaje que necesita la pantalla de leds. El voltage de salida depende del voltage del pin de ajuste al cual le aplicamos la salida del Amplificador Operacional LM358.
El Amplificador operacional recibe en su entrada positiva un voltaje que variará entre 0 y 2,5 Voltios aproximadamente. A groso modo éste voltaje será amplificado entre 5 o 10 veces en la salida, dependiendo del valor de las resistencias R1 y R2. Los valores de estas resistencias los configuraremos dependiendo del voltaje que necesite nuestra pantalla, en el esquema pongo los valores para 12 y para 24 Voltios que son las pantallas comunes.
La parte del circuito restante se encarga de realizar la variación gradual del Voltaje de entrada al Amplificador operacional para la simulación del amanecer y del anochecer. El regulador 7805 proporciona la alimentación necesaria para el microcontrolador y el resto de componentes.
Cuando el programador de enchufe se active y alimente nuestro circuito se pondrá en marcha el programa del microcontrolador (Arduino en su caso). La salida del micro en LOW hará que el transistor NPN esté en corte y que el PNP deje pasar la corriente comenzando a cargarse el condensador de 220 mF a través de las resistencias. De esta manera el voltaje hacia la entrada del Amplificador Operacional irá variando gradualmente desde 0 a los 2,5 Voltios mencionados.
Cuando pase el tiempo programado el micro pondrá la salida en HIGH lo que provocará el corte del PNP y el paso por el NPN de la corriente almacenada en el condensador a través de las resistencias hacia GND descargándose poco a poco, haciendo variar el voltaje que entra en el Amplificador de los 2,5 dichos hasta 0 simulando en la pantalla el anochecer.
Tanto el amanecer como el anochecer, si hablamos de voltajes, tarda aproximadamente 1 hora cada uno en completarse pero, lo que nosotros podemos percibir en la pantalla de leds es una media hora o menos realmente, porque los leds comienzan a iluminar a partir de un voltaje determinado y depende de cada led y cada pantalla. Los valores de condensador y resistencias han sido elegidos en base a las pruebas realizadas y la observación para producir la sensación que observamos en la naturaleza, que en unos veinte o veinticinco minutos vemos cómo vamos de la noche al día y viceversa.
Hojas de datos:
Los Transistores Pueden ser cualquiera de propósito general, uno tipo PNP y otro NPN
Si te parece interesante el rollo que explico aquí, déjame un comentario.
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