Sistema de Automatização do Aquário

[NJP]

Olá pll,

Recorro ao forum na esperança que me possam ajudar a levar este projecto a bom porto.

 

Começo por dizer que este projecto não é da minha autoria mas sim da autoria de um colega aquariofilista do Brasil, o Fernando Garcia, muito provavelmente muitos de vocês já conhecem, outros nem tanto, (quem não conhece pode ver em www.ferduino.com).

 

Sendo este projecto assente no Arduino, não há uma solução Standart, ou dominamos a "coisa" e fazemos de raiz, ou somos "verdes" e adaptamos algo já feito, é o meu caso.

 

O 1º passo foi tentar perceber o "software", apurar as adaptações a fazer e concluir o software. Esta parte vai no bom caminho, diria que está 70%.

 

Aonde a coisa vai "piar de fininho" é no hardware uma vez que os meus conhecimentos de electrónica são ZERO.

(Eu estou a pensar em adquirir o "Ferduino", simplifica bastante a coisa e fica com uma apresentação 5*, mas 1º queria ultrapassar as dificuldades no "hardware" porque de nada adianta ter um sistema de automatização do aquário se depois não o conseguimos por a funcionar na pratica).

 

Na parte do Hardware tenho uma calha com 2 HQI 150W + 2 T5 54W + 2 Moonlights que quero adaptar para led´s.

 

O meu aquário é de Agua Salgada de 300Lts, 120x50x50

 

O programa que estou a adaptar controla 5 canais led, a saber:

- Branco;

- Azul;

- Azul Royal;

- Vermelho;

- Violeta;

 

e é aqui que começam as minhas duvidas...

 

1. Como identifico os Led´s, Azul??? Azul Royal??? Vermelho???Violeta?? (o Branco resumo que seja os 6000 Kelvins);
2. Onde comprar? ebay? (mas para isso é necessário saber o que comprar e eu nem isso sei)
3. Que quantidades de Led´s devo usar? ( tendo em conta a medida do aquário).
4. Que combinação entre eles devo fazer?

e por agora é tudo....muito mais duvidas há, mas vamos ultrapassando um obstáculo de cada vez, (e se assim for já não é mau).

 

Agradeço antecipadamente a vossa ajuda,

 

Obg

NjP

 

[PDI]

As tuas questões são interessantes mas acho que terias mais facilmente respostas se pusesses essas questões num fórum mais virado para a electrónica/arduino, como o LusoRobótica, e pondo por aqui a evolução, aqui vais ter de certeza mais ajuda no que respeita as necessidade dos aquários.

Gosto desse tipo de projecto, vou ficar a acompanhar.

[NJP]

Boas,

Eu percebo a tua observação, mas estou a recorrer ao forum para duvidas mais "tecnicas" de aquariofilia, nomeadamente:

 

1. 3. Que quantidades de Led´s devo usar? ( tendo em conta a medida do aquário).
2. 4. Que combinação entre eles devo fazer?

e depois quem me puder ajudar nestas questões provavelmente também poderá ajudar nas outras duas:

1. Como identifico os Led´s, Azul??? Azul Royal??? Vermelho???Violeta?? (o Branco presumo que seja os 6000 Kelvins);

2. Onde comprar? ebay? (mas para isso é necessário saber o que comprar e eu nem isso sei)

A minha esperança é que pessoal que já tem este tipo de calha possa dar uma ajudinha.

Eu sei que aqui no forum há uma serie de post´s sobre este tema, mas do que tenho pesquisado, (e acreditem que é muito), ainda não encontrei resposta principalmente ás questões 1; 3 e 4

Obg

NJP

[Nuno Prazeres]

Boas,

 

Também iniciei um projeto parecido mas nunca o concluí porque algumas questões da minha vida pessoal fizeram-me suspender as coisas.

 

Acho que devias cortar o assunto às fatias...

 

Sugeria-te que começasses por fazer a tal calha de leds. Isso vai dar-te um conhecimento de eletrónica básica que depois te vai ser precioso para o resto.

Substituir o que tens já será um projeto suficientemente ambicioso mas que também tem a virtude imediata de tornar o teu sistema de iluminação mais rentável.

 

Se quiseres mais para a frente podes fazer o arduino controlar tudo e mais alguma coisa mas quanto mais vais confiar nele mais sujeito estás a que um erro de software ou de hardware provoque uma catástrofe.

 

Aqui vão alguns exemplos do que podes controlar num sistema de água salgada.

 

Temperatura,

pH - podes fazer adição automática de kalk se estiver baixo e injetar CO2 no reator de Ca se estiver alto

Repositor de evaporação

Período, intensidade e cor da iluminação

Efeito luar

Mudança parcial de água automática

Temperatura do dissipador da calha de leds

Velocidade das ventoinhas do dissipador dos leds

Alarme sonoro de inundação

Ativação dum sistema de circulação backup em caso de falha de energia

Envio de SMSs com o estado do sistema ou aviso de falha grave

Alimentação automática dos peixes e corais

Adição de traces

 

Ainda podes inventar mais se quiseres.

 

Falando na calha de leds, na minha opinião precisas para substituir o que tens de 15 a 20 CREE XM-L cool white e depois uns quantos de 3w: 8 leds royal blue, 4 ultra-violetas e 4 vermelho puro.

 

Há mil e um projetos desse tipo por essa net fora.

 

A calha que eu fiz tem como iluminação principal estes Leds:

 

http://www.ledrise.com/product_info.php?info=p2591_Cree-XM-L-2-U2--white-LED--1198-lm-XMLBWT-00-0000-0000U2051-Star-PCB.html

 

alimentados por esta fonte:

 

http://www.meanwell.com/search/hlg-150h/HLG-150H-spec.pdf

 

A fonte que tenho é de 36V e é a versão B pelo que tem capacidade de controlar a intensidade dos leds mediante um sinal dado por um equipamento externo (por exemplo um arduino).

 

Tenho duas séries de 10 leds cada uma e tenho a corrente nos 2000mA o que corresponde a 2/3 da capacidade máxima dos leds para ter ali uma tolerância razoável embora sem sacrificar muito a intensidade da luz. O efeito visual é, na minha opinião, semelhante a 3 HQIs novas de 150w 10000K.

 

Os leds estão colados a um valente dissipador de alumínio e importa dizer que essa peça é muito importante porque é absolutamente essencial que a temperatura de funcionamento seja o mais fria possível sob pena de diminuir muito a vida útil (eventualmente baixa de 11 anos para algumas horas).

[Nuno Prazeres]

Informação complementar:

 

Os UV que tenho são estes:

http://www.ebay.co.uk/itm/3W-UV-Ultra-Violet-Led-395-400nm-Plant-Grow-Aquarium-on-20mm-star-heatsink-UK-/291317383463?pt=UK_BOI_Electrical_Components_Supplies_ET&hash=item43d3de8127

 

E os vermelhos são estes:

http://www.ebay.co.uk/itm/3W-655-660nm-Red-Light-LED-Lamp-Bead-Emitter-40-50LM-w-Star-Base-/191364966870?pt=UK_BOI_Electrical_Components_Supplies_ET&hash=item2c8e3da9d6

 

Os vermelhos devem ter um comprimento de onda da luz emitida acima dos 650nm porque há um pico da função de eficiência da clorofila nesta zona de cor. Também existem leds vermelhos por volta dos "625" mas serão menos eficientes a puxar pelos corais.

 

Discute-se muito se a cor vermelha é ou não importante para os corais mas alguns dados empíricos apontam para vantagens se usada em pouca quantidade como complementar de luz azul. Para o olho humano o aquário também ganha mais "textura" fugindo-se daquela luz fria tipo flash que parece meia irreal.

 

Finalmente os royal blue que uso são estes:

http://www.ledrise.com/product_info.php?info=p1057_Cree-LED-XP-E-High-Power-Royal-Blue-350mW-XPEROY-L1-0000-00901-1x1-Square-PCB.html

 

 

Estes leds estão todos a ser alimentados por fontes destas:

 

http://www.ledrise.com/product_info.php?info=p401_Constant-current-supply-700mA-IP20-230V-Input-5-8x-3W-LEDs.html

 

Com estas fontes para 8 leds alimentas 8 royal-blue e 4+4 UV+Red

 

Resumindo:

 

20 XM-L montados em duas séries (10+10) com um Meanwell HLG 150H B 36V

8 XP-E royal blue com uma source de marca branca da Ledrise

4 Epileds vermelhos e 4 UV do Ebay alimentados com uma fonte igual à dos Royal Blue.

 

Para teres tudo precisas duma calha dissipadora com duas ventoinhas, fio, um ferro de soldar e respetiva solda e finalmente cola epoxy térmica para fixares os leds ao dissipador:

 

http://www.ledrise.com/product_info.php?info=p1674_Arctic-Alumina-thermal-adhesive--2x-3-5g-.html

 

O Meanwell encontras aqui:

 

http://pt.mouser.com/ProductDetail/Mean-Well/HLG-150H-36B/?qs=3IPTn0w%2F0t%252bey4soXOXAYw%3D%3D

 

Dissipador:

Podes comprar a metro aqui (mandam por correio):

http://aradas.olx.pt/dissipador-de-aluminio-para-electronica-iid-445324703

 

Consegui convencer-te?

[NJP]

 

Consegui convencer-te?

 

Boas,

Obrigado Nuno pela Informação...era mesmo isso que eu precisava...dá-me agora 30 minutos para dissecar toda a informação e eu já te chateio

 

NJP

[NJP]

E os led´s de 10000K; 20000K e 30000K? o que me podes explicar sobbre eles? funcionam como as HQI? ou seja quanto mais K´s mais luz azul?

[Nuno Prazeres]

Dispõe!

 

Este forum serve para isso.

 

Aquilo que aqui resumi demorou-me 10/12 meses de árduo trabalho para reunir. Grande parte do que aprendi e dos erros que evitei deveu-se à ajuda online de autênticos artistas do DIY que altruisticamente me passaram toda a informação que sabiam.

 

Tenho apenas obrigação de devolver esse serviço à comunidade o melhor que posso.

 

A temperatura de cor é um dos mistérios que nunca consegui perceber realmente.

 

Para água doce fala-se em 6500k.

 

Para salgados começa-se nos 10000k e vai-se aos 20000 ou mesmo acima.

 

6500 parece amarelo e 20000 azul quase violeta. Os 10000k são de um branco agressivo azulado e os 15000 apresentam uma cor mais agradável eventualmente com o azul mais equilibrado.

 

Ora eu com os leds passei a ignorar esta referência e a preocupar-me isso sim com os gáficos de distribuição espectral que normalmente acompanham os descritivos.

 

O meu objetivo foi construir uma combinação que conciliasse o espectro de produtividade da clorofila com o "agradar à vista" do ser humano.

 

Exemplo:

 

A distribuição espectral dos CREE cool white

 

 

Tem um valente pico no azul e depois no amarelo com o verde e o vermelho a serem bastante puxados.

 

Agora vê a resposta cromática da clorofila - A que é o "combustível" chave dos corais:

 

 

 

É a mesma "linguagem" científica e não fala de temperaturas de cor e graus kelvin.

 

Nota que o pico "gordo" do cool white é quase ignorado pela clorofila A.

 

Se quero maximizar a produtividade das zooxantelas dos corais um bom ponto de partida é dar-lhes luz com intensidade forte entre os 400 e os 450nm ou então entre os 660 e os 680.

 

Os leds mono cromáticos têm apenas um pico e "infelizmente" tende a ser estreito. Mas há que tentar então usar isso a nosso favor.

 

Na composição luminosa há outros fatores relevantes. Sei que a luz vermelha não penetra no oceano abaixo de 10 metros. Sei também que há provas que em excesso provoca bleaching.

 

Por isso não me estico muito desse lado do espetro. Na montagem exemplo que indico, não vou além de 4 leds destes.

 

Também sei que o pico dos cool-white no azul é muito fino e podia ser mais para a esquerda. Corrijo isso juntando UVs (ao nosso olho parecem violeta) e também Royal blue que supostamente têm o pico nos 445nm.

 

Finalmente um aquário só com UV, Royal Blue e uns quantos vermelhos, por muito que pudesse puxar pela clorofila, iria parecer uma aberração cromática ao olho humano e deformar as cores dos corais e peixes.

 

Por isso há que apostar nos leds de espetro alargado como os cool-white porque um aquário serve para ser admirado visualmente e não apenas para produzir hortaliça marinha.

Editado Dezembro 20, 2014 por Nuno Prazeres

[NJP]

 

Resumindo:

 

20 XM-L montados em duas séries (10+10) com um Meanwell HLG 150H B 36V

8 XP-E royal blue com uma source de marca branca da Ledrise

4 Epileds vermelhos e 4 UV do Ebay alimentados com uma fonte igual à dos Royal Blue.

 

 

 

Diz-me uma coisa, só nos led´s XM-L é que controlas a luminosidade?

O Código Fonte que tenho no Arduino permite-me simular o nascer e o por do sol, com o sistema que sugeres consigo fazer isso?

O sistema que sugeres tem 3 canais, é isso?

 

Obg

NJP

[NJP]

Dispõe!

 

 

Aquilo que aqui resumi demorou-me 10/12 meses de árduo trabalho para reunir. Grande parte do que aprendi e dos erros que evitei deveu-se à ajuda online de autênticos artistas do DIY que altruisticamente me passaram toda a informação que sabiam.

 

Tenho apenas obrigação de devolver esse serviço à comunidade o melhor que posso.

 

Agradeço e acredito, eu só de volta do arduino já ando desde Agosto

 

Optei primeiro por arranjar na net um codigo fonte proximo do que pretendo, e adaptar ás minhas necessidades, agora estou a passar para a parte do Hardware.

 

Aproveito para publicamente agradecer ao Fernando Garcia por ele disponibilizar o código dele (é a base do meu projecto), para donwload e melhor ainda ajudar a esclarecer duvidas quando as há.

[NJP]

Nuno,

a tua explicação é 5*, fiquei só com uma duvida, só para eu me "situar", qual o espectrum dos led´s cool white?

 

Vou ter de fazer refresh ao meu conhecimento sobre iluminação nos aquarios, ainda tenho alguma dificuldade em raciocinar em comprimentos de onda

 

Mais uma pergunta...quem não sabe é como quem não vê!!

 

Eu tenho a calha a sensivelmente 30Cms do Aquario, e do que li o "Ângulo de visão" do led estará relacionado com a direcção de dissipação da luz, ou seja, quanto mais pequeno fo o ângulo mais "fundo" penetra a luz, nesse sentido tens alguma ideia de qual o melhor angulo para esta altura?

 

Obg

NJP

Editado Dezembro 21, 2014 por NJP

[Nuno Prazeres]

Respondendo por ordem:

No meu caso, só tenho os XM-L preparados para controlo da luminosidade.

No sistema que sugiro apontaria idealmente para 4 canais mas isso implica um custo acrescido porque terias que ter uma fonte diferente para os UV e para os vermelhos.

 

Os RB (royal blue), os UV (ultra violeta) e os R (red) ou estão ligados ou desligados. Sendo poucos não me parece que mereça a pena controlá-los em intensidade. Só mesmo os Cool White (CW) é que me parece fazer sentido terem tal capacidade.

 

Supondo que teria essa lógica, faria este ciclo luminoso (para simplificar vou assumir que o dia nasce às 9:00 e o sol se põe ás 21:00.

08:00 - UV 100%

09:00 - UV 100% + RB 100%

10:00 - UV 100% + RB 100% + CW 10%

11:00 - UV 100% + RB 100% + CW 80% + R 100%

12:00 - UV 100% + RB 100% + CW 100% + R 100%

18:00 - UV 100% + RB 100% + CW 80% + R 100%

19:00 - UV 100% + RB 100% + CW 10%

20:00 - UV 100% + RB 100%

21:00 - UV 100%

22:00 - 0%

 

Para controlares as fontes com o arduino precisas de mais dois "gadgets": um relógio de tempo real (compra-se no ebay por 10 eur ou menos); uma ponte de relays a 5V - também se encontra por lá.

 

Estes devem dar...

 

http://www.ebay.co.uk/itm/DS3231-AT24C32-I2C-RTC-Precision-Real-time-clock-eeprom-module-Arduino-UK-SELLER-/251742357740?pt=UK_Computing_Other_Computing_Networking&hash=item3a9d0388ec

 

http://www.ebay.co.uk/itm/UK-STOCK-5V-4-Channel-Relay-Module-Shield-for-Arduino-ARM-PIC-AVR-DSP-/231423749712?pt=UK_BOI_Electrical_Components_Supplies_ET&hash=item35e1ee2e50

 

Quanto aos ângulos...

 

A iluminação com base em diodos emitentes deste tipo tem um ângulo máximo quase sempre inferior a 150 graus (o típico é para aí 120). Além disso há uma diferença substancial entre a quantidade de luz que chega aos zero graus e a que é distribuída nas extremidades do ângulo útil.

 

Por outro lado há um efeito desagradável que se prende com a dispersão de muitas pequenas fontes de luz pelo dissipador fora.

 

Isso faz com que se houver cores diferentes e a calha estiver perto da água, ocorra o chamado "disco effect" que nada mais é que a sensação que as cores andam a dançar na água bão havendo por assim dizer uma mistura uniforme de luz,

 

Como se resolve isto?

Primeiro há que distribuir os leds na calha o mais uniformemente que se conseguir,

Depois sabe-se que ao afastar a calha da água, as manchas luminosas de cada led individual atingem mais area e a "mistura de cores" fica mais eficaz

Finalmente a solução mais comum é ter a calha bastante afastada da superfície e fazer conjuntos proporcionais de leds em poucos pontos do dissipador (neste caso poderiam ser 4 e cada um deles teria um UV, um R, dois RB e 5 CW) e depois usar óticas específicas para distribuir a luz em conjunto numa área que neste caso corresponderia a 1/4 do aquário.

Como as fontes de luz partem de pontos próximos, o espectro chega à água já bastante "misturado".

 

Falo de coisas deste tipo (que só se podem usar se os leds tiverem todos o mesmo tamanho):

 

 

Ou fazendo individualmente (permindo assim usar leds diferentes):

 

Editado Dezembro 21, 2014 por Nuno Prazeres

[NJP]

Nuno,

Se a fonte de alimentação fosse de um computador não teria âmperagem suficiente para alimentar tudo? peço desculpa se a pergunta é parva, mas os conhecimentos que tenho nesta matéria permitem este tipo de perguntas

 

Outra questão,

eu gostaria de ter moonlight´s, controlando a intensidade das Royal Blue não dá para fazer esse efeito?

 

Eu não tenho margem de manobra em relação á altura da calha, ( parte da calha está embutida na parede, cerca de 5 a 8 cms, se visses perceberias porquê). Assim sendo estou "confinado" aos 30 cms, parece-te uma altura razoavel? a que altura tens a tua?

 

A sugestão que dás de:

"...e fazer conjuntos proporcionais de leds em poucos pontos do dissipador (neste caso poderiam ser 4 e cada um deles teria um UV, um R, dois RB e 5 CW) e depois usar óticas específicas para distribuir a luz em conjunto numa área que neste caso corresponderia a 1/4 do aquário."

Parece-me muito bem, porque como dizes é eficaz e também acho que esteticamente ficará com um "ar mais profissional".

 

Podes especificar melhor isto:

"Falo de coisas deste tipo (que só se podem usar se os leds tiverem todos o mesmo tamanho)"

 

nomeadamente a questão do tamanho, é que na foto não dá para perceber o tamanho, e os led´s que tenho estado a ver, (os que sugeriste), têm 20x30mm, e já agora podes indicar onde comprar?

 

Obg

NJP

[Nuno Prazeres]

Fonte de PC

Dar até dá mas como os leds pedem regulação decorrente e não de voltagem, obriga-te a colocares um dispositivo eletrónico adicional (buckpuck) e a dissipar nisso alguma potência.

Na minha opinião, ir para fontes específicas para leds vai sempre ser mais rentável.

 

Moonlight

desde que tenhas um canal independente para os RB, podes usá-los para esse efeito.

 

Altura

30 cms deve dar. É importante haver espaço por cima da calha para o calor ter por onde sair.

 

As óticas múltiplas só dão se os leds forem todos do mesmo modelo ainda que possam ter cores diferentes.

Como a montagem que sugiro tem 4 tipos diferentes de leds, és obrigado a usar óticas individuais.

Não sei onde comprar mas dantes no ebay aparecia.

[NJP]

Fonte de PC

Dar até dá mas como os leds pedem regulação decorrente e não de voltagem, obriga-te a colocares um dispositivo eletrónico adicional (buckpuck) e a dissipar nisso alguma potência.

Na minha opinião, ir para fontes específicas para leds vai sempre ser mais rentável.

 

 

 

Não faço questão da fonte de PC, quero fazer as coisas o melhor possível para ver se consigo fazer bem à primeira, sai sempre mais barato.

 

A fonte que tu usas permite regulação de intensidade, mas essa regulação não é manual?

O objectivo era ligar um determinado canal a uma determinada hora com uma intensidade reduzida e ir aumentando automaticamente com o passar das horas, e depois fazer o inverso, calculo que para isso tenha de ter algum tipo de dispositivo entre o arduino / a fonte / e os led´s,só não sei é qual, vou ter de averiguar...mas neste forum pode não ser o local próprio

 

NJP

[Nuno Prazeres]

A minha fonte permite 3 tipos de regulação uma delas por pwm que é compatível com o arduino.

 

Pessoalmente acho que os XL-M são os únicos que merecem regulação de intensidade.

 

Para os outros basta Liga/Desliga o que implica relays.

[Simão Curval]

eu comprei leds rgb um controlador e um amplificador... tudo ficou-me por 20€ acho eu...

Os rgb com espetro completo. O controlador ja tras modos de amanhecer e anoitecer, mas como tem comando infra vermelhos da para controlar com o arduino.

ja trabalho com o arduino ha algum tempo, o que noto em projectos mais "pesados" é que as marcas brancas de arduino aquecem muito comparado com o original!

Estou a espera de tempo para iniciar o meu controlador; la para Junho...