Aqua Reef Meter V1.0

Software Ver.1.2 - 89C4051
Software Ver.1.0 - 89C4051

Po udanym uruchomieniu prototypowej wersji 1.0 kontrolera z zastosowaniem procesora 89C4051 narysowałem schemat. Jest to pierwsza wersja działającego urządzenia.

Układ ten w założeniu posiada następujące możliwości:

- pomiar temperatury wody w oC
- pomiar zasolenia wyrażony od razu w gęstości
- pomiar odczynu pH wody
- pomiar stopnia utleniania REDOX
- 2 wyjścia sterujące oświetleniem
- 1 wyjście sterujące chłodziarką/wentylatorem

Każdy z parametrów jest kalibrowany z poziomu Menu sterownika.
Ponadto układ steruje 2 wyjściami do załączania oświetlenia. Godziny załączeń są programowane oddzielnie.
Oprócz tego układ steruje 3 wyjściem do podłączenia chłodziarki czy wentylatora chłodzącego taflę wody, po przekroczeniu zadanej temperatury uwzględniając histerezą 1oC. Zastosowany tu malutki, łatwo dostępny, 20 pinowy procesor 89C4051 ma jak się okazuje stosunkowo duże możliwości.
Program napisany przeze mnie będzie dostępny niebawem na tej stronie po zakończeniu konstrukcji.
Do skonstruowania sterownika użyłem zestawu startowego AVT2500 z emulatorem procesora 89CX051. Dodatkowo wykorzystałem część zestawu AVT3500 zawierającego przetwornik PCF8591P.




Jak widać nie jest to skomplikowane urządzenie. Wbrew pozorom zawiera kilka łatwo dostępnych elementów. Na uwagę zasługuje dodatkowe, nieopisane wcześniej 4 wyjście sterujące, które będzie uruchomione w nowszej wersji programu. Domyślnie sterować ma ono dolewką RO o ustalonej porze.

Płytka PCB

Po skonstruowaniu prototypowej wersji „w pająku” z użyciem kitu AVT zaprojektowałem płytkę PCB. Jest to płytka dwustronna, zawierająca przelotki. Tym razem postanowiłem od razu płytkę wykonać na zamówienie w zewnętrznej firmie, ale wykonanie jej we własnym zakresie nie powinno być trudne. Płytka nie jest skomplikowana.

Płytkę zaprojektowałem tak, aby pasowała do łatwo dostępnej obudowy plastykowej Z-28A, zawierającej wycięcie na wyświetlacz.


Dla zainteresowanych zamieszczam projekt PCB w formie wydruków do termotransferu. Plik aquapcb_tl.tif jest odbiciem lustrzanym warstwy TOP. Chcąc wykonać płytkę PCB należy wydrukowaną mozaikę od razu nanieść na płytkę.

Projekt PCB - AQUAPCB.ZIP

Montaż urządzenia

Najpierw wlutowałem rezystory i kondensatory, potem podstawki i układy scalone. Podstawki zastosowałem tylko po pamięć EEPROM i procesor. Przekaźniki zmontowałem na końcu. Po zakończeniu lutowania elementów przystąpiłem do uruchomienia płytki. Po podłączeniu zasilania 12V okazało się, że w projekcie płytki odwrotnie podłączony został układ LM324. Dlatego też należało wykonać cięcie ścieżek. Po przecięciu ścieżek zlutowałem krosami prawidłowo zasilanie układu.

Dodatkową koniecznością okazało się dolutowanie 4 rezystorów 4k7 podciągających do Vcc wyjścia z portów sterujących tranzystorami.
Szybko okazało się też, że elementy w obudowach TO92 (tranzystory, stabilizatory) należy wlutować odwrotnie niż opis na płytce. W projekcie wkradł się dodatkowy błąd przy podłaczeniu zagarka, co skutkowało przyspieszaniem od 2 do 12 minut na dobę. Należało więc zrobić drobną korektę, w postaci odlutowania prawej nogi kondensatora C13 i przylutowania jej do katody D1

Korekta zakłóceń i zawieszania się kontrolera

Aby poprawić działanie urządzenia konieczne było wykonanie kolejnej korekty. Należy wlutować 2 rezystory 3k3-3k9 na liniach SDA i SCL podciągających je do Vcc. Dodałem takie rezystory jak na ilustracji lutując je na złączu I2C pod wyświetlaczem. 4-pinowe złącze I2C patrząc od lewej ma wyprowadzenia Vcc, Gnd, SCA, SDL. przylutowałem więc rezystory pomiędzy Vcc (pin 1 od lewej) a SDA (pin 3 od lewej i drugi pomiędzy Vcc i SCL (pin 4 od lewej).

Po tej czynności uruchomiłem układ i wyregulowałem kontrast wyświetlacza kręcąc potencjometrem P2. W miejsce P1 wlutowałem potencjometr wieloobrotowym, precyzyjny i ustawiłem napięcie dokładnie 2.56V na nóżce 3 układu przetwornika U4.
Podłączyłem elektrodę ORP do drugiego wejścia BNC i zanurzyłem ją we fluidzie kalibracyjnym. Potencjometrem P3 ustawiłem napięcie 230mV.
Po tych czynnościach podączyłem do wyjść sterujących oświetlenie i przetestowałem układ ustawiając aktualny czas oraz godziny załaczania wyjść sterujących.


Przystąpiłem do montażu w obudowie. Jak wspomniałem wcześniej jako obudowę zastosowałem gotową obudowę plastykową Z-28A. Dla tejże obudowy dostosowałem wymiar płytki drukowanej.

UWAGA! Przy montażu wyjść sterujących 230V należy zachować szczególną ostrożność, ponieważ do wyjść tych dołączone ma być wysokie napięcie grożące porażeniem prądem elektrycznym! Po zmontowaniu układu należy się upewnić, czy wszystkie wyjścia są dostatecznie dobrze odizolowane.

Ja zastosowałem izolację z koszulek termokurczliwych. Najpierw wlutowałem goldpiny. Następnie do goldpinów przylutowałem przewody sterujące 230V nasuwając wcześniej nałożone koszulki. Na koniec każdą podgrzałem delikatnie zapalniczką. Ostatecznie przewody zostały umieszczone w otworze i zablokowane przelotką umową. Dodatkowo zastosowałem zaciskową spinkę plastykową, aby zapobiec ewentualnemu przesuwaniu się kabli.

Na przyciski nałożyłem 3 nasadki plastykowe. Przed montażem pokrywy górnej wywierciłem otworki na przyciski i diody sygnalizacyjne. Przy wierceniu otworów mona posłużyć się gotowym szablonem przedstawionym na fotografii, który można przyłożyć bezpośrednio do obudowy i oznaczyć miejsca wierceń.


Na przednią część obudowy nakleiłem nalepkę wykonaną na papierze wodoodpornym. Zaprojektowany wcześniej rysunek czołówki wydrukowałem na kolorowej drukarce.

Po uruchomieniu układu kontroler miał tendencje do zakłóceń podczas załączania wyjść sterujących. Aby temu zaradzić, przylutowałem dodatkowy kondensator 100nF bezpośrednio na nóżce zasilania Vcc procesora. Wszystkie przewody sygnałowe z wejść pomiarowych oraz przewody zasilające wykonałem w formie przewodów ekranowanych. Zapobiegło to zakłóceniom.
Na poniższej fotografii przedstawiony jest przykład zamocowania kontrolera obok zbiornika. W tym celu wywierciłem otworek o średnicy 6mm z tyłu obudowy tuż nad końcem płytki drukowanej i powiesiłem kontroler za pomocą małego kołka rozporowego oraz śruby z szerszym łbem. Jest to sprawdzony i stosunkowo wygodny sposób mocowania kontrolera.


 
Kontakt: mufti@nq.pl