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Construcción del cebador automático para el acuario
Para poder irnos de casa unos dias sin que tener que enseñarle a los peces a ir a la nevera a por comida, es necesario disponer de un alimentador autómatico en el que podamos programar las horas a las que queramos distribuir alimentos por el acuario. Existen gran variedad de alimentadores comerciales bastante baratos (desde unos 20 euros) aunque pocos tienen grandes capacidades de almacenamiento de comida y por tanto son útiles únicamente para unos dias, sobre todo si tenemos muchos peces o tenemos grandes comedores como las pirañas.
Además del problema de la cantidad de comida, ninguno (que yo sepa hasta el momento) tiene la posibilidad de activarlo mediante un dispositivo externo. Nosotros vamos a construir un alimentador de gran capacidad diseñado especialmente para conectarlo al controlador autómatico de acuarios instalado en el acuario de pirañas.
FuncionamientoEl cebador tendrá básicamente dos modos de funcionamiento: controlado y autónomo. El modo controlado funciona como esclavo del controlador autómatico de acuarios y está continuamente esperando una activación por parte de éste. El modo autónomo nos permite programar las horas de cebado y no necesita ningún elemento de control externo.
El alimentador tiene tres partes diferenciadas: el depósito de alimentos, el racionador y el módulo de control. En el depósito de alimentos tendremos almacenada la comida que irá distribuyéndose por el acuario. El racionador se encarga de controlar la cantidad de comida que se libera en cada activación y el módulo de control es el responsable del manejo del sistema.
Depósito de alimentosComo hemos dicho antes, pretendemos que el cebador tenga una autonomia bastante larga así que el depósito de alimentos será todo lo grande que nos podamos permitir. Podemos usar cualquier botella grande de refrescos que sea transparente para controlar la cantidad de comida disponible.
Racionador
El racionador lo construiremos con un tambor de CDs al que le acoplaremos un motor de corriente continua. Tendremos que hacer un agujero en uno de los laterales transparentes del mismo tamaño que la boca del depósito de alimentos. Cuando llegue la señal del controlador autómatico de acuarios o la hora prevista, el tambor girará desde su posición de reposo (con el agujero abajo) una vuelta completa, al pasar por la parte de arriba coincidirá con la boca del depósito y la comida caerá en el racionador. Al llegar a la posición inicial el agujero estará hacia abajo y la comida caerá en el acuario, además se activará el sensor de fin de carrera y el sistema se queda esperando una nueva orden de cebado.
La cantidad de comida que cae en el racionador depende de la velocidad de giro del tambor por lo que antes de colocarlo en su posición definitiva tendremos que calibrarlo. Es preferible realizar varios ciclos con poca cantidad de comida que uno con mucha, de esta forma llega menos comida al fondo y además los peces no se pegan atracones.
Módulo de control
El cebador lo controlaremos con un PIC16F84A y manejará el motor que acciona el alimentador por medio de un puente-H, en nuestro caso el SN755410. También se encargará de controlar el LCD, el teclado y las señales provenientes del controlador autómatico de acuarios. Además podremos programar la cantidad de comida sumininstrada en cada cebado para poder adaptarnos a las necesidades de los peces del acuario.
Modo controlado: En el modo controlado esperamos a que se active la señal conectada a RA3, en ese momento accionamos el motor por medio de RB2 hasta que se active la señal del sensor de fin de carrera conectado a RB1. La velocidad de giro del motor la podemos variar por medio del potenciómetro P1 y por tanto variaremos la cantidad de comida suministrada al acuario.
Modo autónomo: Este modo no está implementado actualmente (ver nota al final) El modo autónomo funciona de la misma manera que el controlado a excepción de que las activaciones del motor ocurren periódicamente según lo tengamos programado. Cuando llega la hora de cebado se actúa de igual forma que en el modo controlado.
A continuación tenemos el esquema del circuito del módulo de control y la lista de componentes. Podemos ver cuatro conectores en el montaje donde colocaremos el motor del racionador, el sensor H21A1, la linea de activación del controlador autómatico de acuarios y el conector del LCD.
| Alimentador automático | ||
|---|---|---|
| Componente | Valor | Descripción |
| U1 | Microcontrolador | PIC16F84A |
| U2 | Puente-H | SN755410 |
| U3 | Puerta CMOS | 74HC4016 |
| U4 | Interruptor óptico | H21A1 |
| U5 | Regulador de tensión | L7805 |
| U6 | Puente de diodos | |
| R1 | Resistencia de carga para el led indicador de alimentación externa | 560Ω |
| R2, R3 | Resistencias de carga para los leds indicadores de actividad del motor | 560Ω |
| R4 | Resistencia de carga para el reset hardware | 10kΩ |
| R5 | Resistencia para el H21A1 | 220Ω |
| R6 | Resistencia para el H21A1 | 47KΩ |
| R7 | Resistencia limitadora de tensión para la batería | XΩ |
| R8 | Resistencia de carga para el led indicador de funcionamiento | 560Ω |
| P1 | Potenciómetro de ajuste de la cantidad de comida | 10kΩ |
| C1,C2 | Condensadores estabilizadores del reloj | 15-33pF |
| C3 | Condensador para el regulador | 0.33µF |
| C4 | Condensador para el regulador | 0.1µF |
| D1 | Diodo led indicador de alimentación externa | Rojo |
| D2,D3 | Diodos led indicadores de actividad del motor | Verde/amarillo |
| D4 | Diodo de protección | 1N4007 |
| D5 | Diodo led indicador de funcionamiento | Rojo |
| XT1 | Cristal | 4Mhz |
| SW1 | Pulsador de reset hardware | |
| Vcc | Alimentación del motor | 4.5-36V |
En el esquema podemos ver una pequeña fuente de alimentación formada por el puente de diodos U6, el regulador de tensión L7805 con sus correspondientes condensadores de filtrado C3 y C4 y un led indicador de funcionamiento D5 con su resistencia de carga R8. Esta fuente nos proporciona una tensión estable de cinco voltios y hasta 1.5 amperios de corriente suministrándole una tensión entre 5 y 18V. Además de la alimentación externa tenemos una batería recargable B1 que se carga a través del diodo D4 y la resistencia R7 que es la que realmente se encarga de alimentar el controlador y la que nos mantendrá el sistema en funcionamiento el el caso de que se corte la alimentación. En este caso el led D1 se apagará.
El H21A1 tiene cuatro pines etiquetados como A (1), K (2), C (3) y E (4). Conectaremos los pines A y C al pin 1 del conector SENSOR, el pin K al pin 2 del conector y el pin E al pin 3. Pasaremos la señal a través del 74HC4016 para amplificarla antes de proporcionársela al PIC16F84A.
El motor lo conectaremos al controlador a traves del puente-H
En la figura de la izquierda podemos ver el diseño de la placa impresa realizado con PCB. Es un circuito de una sola cara y, aunque es bastante sencillo, tiene algunas pistas que pasan entre los pines de los circuitos integrados por lo que tendremos que repasar la placa una vez atacada para evitar cortocircuitos. Para hacer la placa podeis consultar el tutorial de construcción de PCBs.
Los archivos necesarios para realizar todo el montaje están en los siguientes apartados:
Documentacion: Documentación del cebador. Incluye el diagrama de flujo del software de control y los datasheets de los componentes.
Esquemas: Archivo con los ficheros necesarios para la construcción de la placa de circuito impreso.
Fuentes: Código fuente para el PIC16F84A.
Completo: Todo lo necesario para construir el cebador: esquemas, código fuente y documentación.
Montaje del cebador
Lo primero que haremos será realizar un agujero en el tambor de CDs para que la comida entre en el dispensador, este agujero debe ser un poco más pequeño que la boca del depósito de alimentos. A continuación colocaremos el motor en el soporte y ajustaremos el diámetro del eje con cinta aislante o similar para que coincida con agujero de la parte de detrás del dispensador. Una vez colocado el tambor en el motor comprobaremos que gira correctamente y que no roza con el soporte. Es importante que el tambor no "baile" mientras gira porque no podremos ajustar la boca del depósito con el agujero del dispensador.
Lo siguiente que haremos será colocar el depósito de alimentos alineado con el dispensador, para ello pondremos un trozo de tubo de PVC junto con un embudo para que nos sea más fácil la recarga del depósito. Además podremos ajustar mucho mejor el agujero del tambor con el diámetro del tubo. Podemos colocar unos hilitos de plástico a modo de escoba alrededor del tubo de PVC para evitar que la comida que se cuele entre el dispensador y el tubo caiga fuera.
A continuación pondremos el sensor de fin de carrera H21A1.
El módulo de control estará situado en la parte trasera del cebador.
Por último conectaremos el motor y el H21A1 al módulo de control.
Software
A la derecha tenemos el diagrama de flujo del software de control. Consta de dos partes diferenciadas, la lógica de control en modo autónomo y la lógica de control en modo controlado. Para saber en que modo queremos que funcione el cebador comprobaremos la entrada CONTROL, si al inicializar el controlador ésta se encuentra activada durante más de un segundo entraremos en modo autónomo, si por el contrario está inactiva entraremos en modo controlado.
Modo controlado: En este modo esperamos continuamente que se active la señal de CONTROL por parte del controlador automático de acuarios. En este momento se activa la señal del motor y empieza a girar. Cuando se desactiva la señal del sensor de fin de carrera habremos realizado una vuelta completa y desactivaremos el motor en cuanto se active de nuevo el sensor de fin de carrera. En este momento el dispensador habrá dado una vuelta completa recogiendo una dosis de comida y hechándola al acuario. Además de todo esto, en el LCD tendremos información de todo lo que va ocurriendo en el controlador.
Modo autónomo: Este modo no está implementado actualmente (ver nota al final) El modo autónomo tiene grabado en la EEPROM del PIC16F84A las horas a las que debemos efectuar el cebado. Estas horas las podemos programar a traves del teclado y del LCD conectados al conector LCD del circuito. Cuando llega la hora de cebado se activa la señal del motor y éste empieza a girar hasta que el sensor de fin de carrera se desactiva y se vuelve a activar. En este punto el dispensador habrá realizado una vuelta completa depositando una dosis de comida en el acuario. El el LCD irá saliendo información de todo el proceso.
Manual de funcionamientoAntes de encender el controlador seleccionaremos el modo de funcionamiento, esto se hace por medio del jumper situado en el conector CONTROL. Si ponemos el jumper en las posiciones 2 y 3 estaremos en modo autónomo, si quitamos el jumper entraremos en modo controlado.
Una cosa importante es ajustar la cantidad de comida que suministraremos al acuario con cada activación del cebador, esto se hace por medio del potenciómetro P1. Para ello pondremos el controlador en modo controlado (quitando el jumper del conector CONTROL y giraremos el potenciómetro hasta el final en el sentido contrario a las agujas del reloj para que vaya a la velocidad máxima y por tanto la cantidad de comida sea menor. Cada vez que conectemos el jumper se producirá un ciclo de cebado y podremos ajustar la velocidad del motor hasta conseguir la cantidad adecuada de comida.
Con la tecla ABAJO podemos hacer un test de funcionamiento, esta tecla provoca que el controlador inicie un ciclo completo de cebado y podremos comprobar la cantidad de comida configurada en el apartado anterior.
Una vez encendido el controlador lo tenemos que poner en hora (sobre todo si lo usamos en modo autónomo) y para ello disponemos de cuatro teclas y un LCD.
Pulsando la tecla ARRIBA entraremos en el modo de ajuste de la hora y podremos cambiarla con las teclas DERECHA para la hora e IZQUIERDA para los minutos.
Para salir de este modo pulsaremos de nuevo la tecla ARRIBA.
Modo controlado:
Al iniciarse el modo controlado tendremos en la línea superior la hora actual y en la inferior la última vez que se realizó una activación del cebador. Este modo no permite ningún tipo
de configuración a excepción de la hora ya que las horas de cebado las maneja el
controlador autómatico de acuarios.
Modo autónomo:
Este modo no está implementado actualmente (ver nota al final)
En este modo aparecerá en la pantalla la hora actual y la hora de la siguiente activación del cebador que tengamos programada. Podemos programar hasta diez activaciones por día y por
defecto tenemos una activación programada a las 07:00 y otra a las 23:00.
Nota del modo autónomo: Actualmente no se pueden programar las horas de activación por el teclado y únicamente funcionan las programadas por defecto. Modificando las variables H1 y M1 del archivo cebador.inc se puede modificar la hora de cebado 1, con las variables H2 y M2 la hora número dos y así sucesivamente hasta H13,M13.
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