Kolmas elektroonikaprojekt

Päevasel ajal valgustatakse akvaariumi tavaliselt luminofoortorudega. Öösel on tuled kustutatud ja pimeduses kõik kalad hallid. Üldiselt nii ka peaks olema, sest ei paista ju isegi troopikas, kust enamik akvaariumikalu pärit, päike pidevalt. Küll aga pole valguse järsk süttimine ja kustumine teps mitte looduslik.

Koidukiiri ja ehapuna on luminofoortorudega raske teha. Aga kui kasutada LED valgusteid? Neid saab elektrooniku seisukohast hõlpsasti juhtida ja kasutegur on suurem. Samuti võib lihtsate vahenditega valgust sujuvalt süttima panna ja kustutada.

LED-öövalgus võimaldab kalu mitte ehmatada, kui une pealt valgus süttib. Samuti saab oma lemmikute hilisõhtusi seiklusi vaadata. Mõned akvaariumikalad ongi öise eluviisiga ja päeval neid eriti ei näe. LED-öövalguse mõte ise pole uus, kuid enamasti kasutavad akvaristid öiste tulede lülitamiseks tavalist poest ostetud taimerit. See soodne ja lihtne lahendus ei võimalda paraku valguse sujuvat juhtimist. Proovime siis  teha tiba terasema skeemi.

Sinised ja punased LEDd

Akvaariumi efektivalgusti põhiosa moodustavad sinised ja punased LEDd. Valisin sellised, mis annavad laia valgusvihu - 100kraadise tipunurgaga dioodid. Siis ei teki „purgi" põhja teravapiirilist joont. Skeemi edasiseks lihtsustamiseks on LEDd ühendatud gruppidena, kus igaühe voolu piirab üks takisti. Gruppe võib ühendada paralleelselt nii palju, kui vaja ning rahakott ja toiteallikas kannatavad.

Lampide gruppi ehk nn girlandi juhib eelmisest loost tuttav PIC mikrokontroller (U1). Tegemisi pole sel palju: vaja vaid tekitada kummalegi LED grupile impulss-laiusmodulatsiooniga (PWM) nelinurksignaal heleduse sujuvaks muutmiseks ning kuulata pistiku CN1 kaudu saabuda võivaid PC juhtprogrammist tulevaid aegade sättimise komandosid nn isanda käskude näol. Tulukeste soovitud ajal lülitamiseks on skeemis kell (U2 joonisel), millega protsessor alati nõu peab. Kell tiksub õiget aega ka saba seinast tõmbamisel, töötades siis varupatareilt BAT1. Just seetõttu saigi kasutatud kallivõitu mikroskeemi. Piisavalt täpse ajamõõtja oleks võinud disainida ka puhtalt programmiliste vahenditega.

Aja etaloniks on nn „kellakvarts" X1. PIC ise kasutab sisemist kalibreeritud generaatorit.

LEDsid protsessor otse tüürida ei jõua, appi tulevad puhvertransistorid Q2 ja Q3. Transistor Q1 sobitab arvuti järjestikpordist tuleva +/-12V nivooga juhtsignaali protsessori  +5V taluva sisendiga. Side on ühepoolne, käskude laekumist ei kontrollita, kuid „isemõtleja" vilgutab arusaamise märgiks lühidalt mõlemat LEDd.

Toide saadakse välisest +12voldisest adapterist. See peaks kannatama kogu LEDde maksimaalse voolu ja veel mõned milliamprid protsessori elutegevuseks. 1A lubatud vooluga adapter on täiesti  piisav, võimsam võib alati olla. Suurema kui 12V pingega adapteri kasutamisel tuleb muuta LEDde eeltakisteid.

Protsessori toide +5V saabub läbi stabilisaatorikivi U3. Rohkem skeemis olulisi detaile polegi, kogu tarkus peitub koodis.

Montaaž

Seade on jagatud kaheks osaks - LEDde plaat ja juhtahelad PICga. Nii saab kasutada erinevaid valgusteid koos sama protsessoriga.

LEDd koos eeltakistitega on monteeritud trükiplaadi ribale, millesse „rajad" on lõigatud noaga.

Juhtosa on monteeritud eraldi trükiplaadile. Kompaktsuse huvides kasutasin ainult pindmontaažikomponente. Mõlemaid plaate tuleb kaitsta akvaariumi kaane all alati leiduva niiskuse eest. Sobib vajaliku pikkuse ja diameetriga läbipaistvast materjalist toru. Joodame kõik detailid plaadile ja kontrollime, et toiteahelates poleks lühiseid. Anname +12V pinge skeemile ja veendume et +5V protsessori toiteotsale jõuab. Sama pinge peab olema ka juhtsignaali sisendil (Q1 kollektor). Kella patareil on 3V, ka seda tasuks kontrollida.

Pingestamisel võib mõni LED grupp süttida. See on normaalne, sest protsessor on veel ilma koodita. Edasi lühistame katseks Q2 ja siis Q3 lätte-neelu viigud. Kui vastav LED grupp hakkab helendama, on selle ühendused korras. Järgnevalt tuleks siinkirjutaja kodulehelt sikutada protsessori kood (arhiivis efekt.zip) ja see protsessorisse kirjutada. Programmaatori ühendamiseks ongi skeemis pistik CN3. Kui omal programmaatori kasutamise võimalust ei ole, võib pöörduda siinkirjutaja poole.

Kodulehel on toodud ka seadme programmi lähtetekst, mida huvilised võivad vabalt kasutada oma äranägemise järgi. Samas on ka Visual Basicus kirjutatud programm tavaarvutile, mille abiga saame sättida sobivad tulede süttimise ja kustumise ajad.

Programmeeritud protsessor hakkab esimesel stardil mõlemat tuld vilgutama. Sellega antakse märku, et kell on ilmselt vale. Ühendame skeemi arvutiga, käivitame mainitud kodukalt tõmmatud  juhtprogrammi Efektikas ja sätime esmalt kella õigeks. Vilkumine lakkab, tuled kustuvad. Järgnevalt seame paika ajad, mil tuled peavad põlema. Muuta saab ka LEDde etteantud võimsuse saavutamise aega, nt „lülita punane grupp sisse kell 19.00, saavutades täisvõimsuse 30 sekundi jooksul". Niiviisi püüdsin imiteerida päikese looduslikku loojangut. Kõik sätitud parameetrid jätab protsessor endale kohe meelde ega unusta neid ka toite väljalülitamisel.

Ongi valmis! Monteerime valgusti akvaariumi kaane alla ja kui kell kukub, on hea oma sabaliste lemmikute õhtuseid käike jälgida. Ja kui uni tuleb, lülitab kontroller ilma peremehe käeta ise tuled õigel ajal välja, et kalad samuti saaksid tuttu jääda. Huvitav..., millest nemad und näevad?

LOE VEEL

• Skeem, programmide lähtetekstid ja protsessorisse kirjutatav .hex fail, samuti trükkplaadi joonis.
• Kalahuviliste kogunemispaik.
• LED valgustoru, mis võiks sobida üldvalgustiks.

VELJO SINIVEE (1964) töötab Tallinna tehnikaülikooli füüsikainstituudis elektroonikuna. Huvialad elektroonika, koodi kirjutamine mikrokontrolleritele, akvaristika. E-aadress: felch@staff.ttu.ee, koduleht: http://parsek.yf.ttu.ee/~felc/