Der ultimative automatische Fischfutterautomat zum Selbermachen: Tier 2: 10 Schritte (mit Bildern)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

Der Tier 2 Feeder ist ein großer Fortschritt gegenüber dem Tier 1. Diese Version verwendet ein ESP8266-WLAN-Modul, um die Uhr des Arduino zu synchronisieren, um den Fütterungsplan und die Beleuchtung des Tanks zu steuern.

Schritt 1: Was Sie brauchen:

Alles in Tier 1 außer dem Lichttimer

• ESP8266-01
• FTDI-Programmierer (zum Programmieren des ESP8266)
• Lötkolben
• 5V RGBW LED-Streifen (SK6812 IP 65, tageslichtweiß, ich habe diesen verwendet)
• Der Lichtstreifen muss wasserdicht sein, da Wasser aus dem Tank verdunstet und am Tankdeckel kondensiert und sich selbst zündet.
• 5V Netzteil (Ich habe dieses verwendet, das Arduino KANN NICHT alle Lichter alleine versorgen.).
• Fühlen Sie sich frei, ein beliebiges 5-V-Netzteil zu verwenden, das Sie möchten, stellen Sie jedoch sicher, dass es genug Strom liefert, um alle Lichter zu versorgen.
• 3.3V Spannungsregler
• Der ESP8266 läuft mit 3,3 V, deshalb ist alles andere 5 V, es ist einfacher, 5 auf 3,3 herunterzustufen, als 12 auf 3,3 zu reduzieren
• Widerstände (1kOhm x2, 2kOhm x2 (oder 1kOhm x4), 10kOhm x1)
• Sekundenkleber
• Heißkleber
• 3D-gedruckte Teile x8 (STL-Dateien werden bereitgestellt)
• Abisolierzangen (Ich empfehle diese nützlichen Dinge)
• Steckbrett (zum Prototyping von Dingen)
• Protoboard/Projektboard (für Endmontage)
• Standardmäßiges 3-poliges Computerstromkabel.
• (optional) Handy-Vibrationsmotor (um den Trichter zu bewegen) (ich habe einen davon verwendet)
• Installieren Sie diese Arduino-Bibliotheken:
• ESP8266WiFi.h
• WiFiUdp.h
• TimeLib.h
• Dusk2Dawn.h
• Adafruit_NeoPixel.h
• Die Geduld.

Schritt 2: Wie es funktioniert

Der ESP8266 erhält die Unix-Zeit von einem NIST-Server und übergibt diese an das Arduino. Das Arduino verwendet diese Zeit dann, um den lokalen Sonnenaufgang und -untergang zu bestimmen und seine interne Uhr zu synchronisieren, um zu bestimmen, wie viele Minuten seit Mitternacht vergangen sind. Anhand dieser verstrichenen Zeit seit Mitternacht stellt das Arduino die Farbe der Lichter ein und weiß, wann der Feeder aktiviert werden muss, der der gleiche Mechanismus wie der Tier-1-Befreier ist. Die Standardeinstellungen im Arduino-Code, den ich geschrieben habe, haben die Lichter auf einen Tag / Nacht-Zyklus eingestellt, der für sanfte Überblendungen auf die Sekunde genau gesteuert werden kann und mit dem Sonnenaufgang und Sonnenuntergang Ihres Standorts synchronisiert wird. Das Arduino setzt sich auch einmal täglich selbst zurück, um sich erneut mit dem NIST-Server zu synchronisieren und sicherzustellen, dass es keine Timer-Überläufe gibt

Schritt 3: Programmierung des ESP8266

Okay, der ESP8266 ist ein Bastard zum Programmieren.

Es ist nicht Breadboard-freundlich und wenn Sie weibliche Überbrückungsdrähte haben, empfehle ich, diese zu verwenden. Wenn Ihr ESP8266 ohne installierte Firmware geliefert wurde, wie bei mir, müssen Sie die Firmware flashen. Verwenden Sie dazu den FTDI-Programmierer. Es gibt viele Anweisungen, wie Sie dies an anderer Stelle tun können, aber ich habe der Einfachheit halber einen Schaltplan bereitgestellt. STELLEN SIE SICHER, dass der FTDI-Programmierer 3,3 V liefert! 5V braten Ihren ESP8266. In meinem Diagramm sollte das Orange zwischen GPI01 und GND nur beim Flashen der Firmware des ESP8266 hergestellt werden. GPI01 sollte beim Hochladen des tatsächlichen Arduino-Codes in das Modul nicht verbunden bleiben.

Als nächstes müssen Sie den tatsächlichen Code des ESP8266 hochladen. Verwenden Sie dieses Mal den FTDI-Programmierer zusammen mit der Arduino-IDE. Außerdem müssen Sie alle verwendeten Bibliotheken herunterladen und installieren. Die Einstellungen, die zum Hochladen des Codes mit arduino 1.8 verwendet werden, befinden sich am Anfang im auskommentierten Teil. Achten Sie darauf, den Code mit Ihrem WLAN-Netzwerk und Passwort zu aktualisieren.

Schritt 4: Verbinden Sie den ESP8266 mit dem Arduino

Sobald der Code hochgeladen ist, können Sie den FTDI-Programmierer trennen und den ESP8266 wie in der Abbildung gezeigt anschließen. Die Widerstände werden als Spannungsteiler verwendet, um sicherzustellen, dass das Arduino keine 5 V in die Kommunikations- und Reset-Pins des ESP8266 pumpt. Führen Sie diesen Schritt zum Debuggen auf einem Steckbrett aus. Wir werden es später auf das Proto-Board legen.

Sobald der ESP8266 vollständig eingesteckt ist, sollte ein blaues Licht blinken, wenn er an die Stromversorgung angeschlossen ist. Nach einigen Sekunden sollte er die Unix-Zeit aus dem Internet abrufen und an das Arduino senden, dann hat er eine leere leere Schleife (), in dem er sitzt, bis er zurückgesetzt wird, genau wie der Tier-1-Feeder.

Um sicherzustellen, dass der ESP8266 funktioniert, müssen Sie den Code aus dem nächsten Schritt auf das Arduino hochladen und den seriellen Monitor öffnen.

Schritt 5: Hochladen des Arduino-Codes und Fehlerbehebung

Laden Sie nun den Code auf den Arduino Nano hoch, öffnen Sie den seriellen Monitor, Sie sollten etwas wie das obige Beispiel sehen. Das Arduino wird zurückgesetzt, wenn Sie den seriellen Monitor öffnen, sodass der ESP8266 gleichzeitig zurückgesetzt wird. Der serielle Monitor beginnt am 1. Januar 1970 um Mitternacht mit dem Zählen der Sekunden, bis der ESP8266 ihm die aktuelle Unix-Zeit sendet. In diesem Fall sollten Sie Folgendes sehen:

Es kann 3-15 Sekunden dauern, bis dies funktioniert, seien Sie also geduldig. Ich habe selten gesehen, dass es länger als 10 Sekunden dauert, aber geben Sie es 15, bevor Sie mit der Fehlerbehebung beginnen.

Wenn Ihr ESP8266 die Zeit nicht an das Arduino sendet, versuchen Sie diese Schritte:

· Stellen Sie sicher, dass alles GENAU so verkabelt ist, wie es soll

· Überprüfen Sie, ob Sie die richtige SSID und das richtige Passwort des WLANs in den ESP8266 eingegeben haben. (Eine superlange SSID oder ein sehr langes Passwort können einige Probleme verursachen, aber mein WLAN-Netzwerk hat in beiden Feldern mehr als 20 Zeichen, daher sollten die meisten Heimnetzwerke in Ordnung sein)

· Überprüfen Sie die Admin-Seite Ihres Routers (falls möglich) auf ein verbundenes Gerät, das nur angezeigt wird, wenn der ESP8266 eingeschaltet ist. Um sicherzustellen, dass es eingeschaltet bleibt, während Sie dies überprüfen (das Arduino deaktiviert es), verbinden Sie das Kabel, das zum Reset-Pin des ESP8266 führt, direkt mit 3,3 V, indem Sie es auf HIGH halten, damit der ESP8266 eingeschaltet bleibt. Stellen Sie sicher, dass Sie dies nach der Überprüfung rückgängig machen.

Schritt 6: Anpassen des Arduino-Codes

Sobald Ihr ESP8266 verbunden ist und Zeit an das Arduino sendet, zählt das programmierte Arduino einfach die Zeit und zeigt einige andere Debug-Informationen wie Sonnenaufgang und Sonnenuntergang an. Wir können einige dieser Werte im Arduino-Code anpassen, der Rest ist einfach da, damit ich das gesamte System debuggen kann.

Um besser zu verstehen, wie das Arduino Sonnenaufgang und Sonnenuntergang berechnet, lesen Sie die Dokumentation zur Dusk2Dawn-Bibliothek. Sie müssen Ihren Breiten- und Längengrad eingeben (wenn Sie den Namen Ihres Standorts ändern, stellen Sie sicher, dass er überall im Code geändert wird!) Dusk2Dawn verwendet Ihre GPS-Koordinaten (die Sie auf Google Maps finden) und die Ortszeit, um bestimmen, wann die Sonne in Minuten ab Mitternacht auf- und untergeht. Die Variable minfromMid ist die aktuelle Minute seit Mitternacht und wird mit Sonnenaufgang, Sonnenuntergang, den Fütterungszeiten und der Dämmerung verglichen, um dem Arduino mitzuteilen, wann er was tun soll. Stellen Sie sicher, dass Sie auch Ihre Zeitzone aktualisieren, die Standardeinstellung ist EST.

Sobald Ihr Standort festgelegt ist, stellen Sie die Dämmerungszeit ein, um dem Arduino mitzuteilen, wie lange die Dämmerung sein soll. Dieser steuert, wie lange der Zeitraum zwischen Tag und Nacht dauert und wird in Minuten angegeben. Der Standardwert beträgt 90 Minuten, sodass die RGBW-Lichter in dieser Zeit von Tag zu Nacht oder umgekehrt verblassen.

Als nächstes stellen Sie die gewünschten Fütterungszeiten ein. Die tatsächlichen Fütterungszeiten werden in der Methode getTime() eingestellt, um die Fütterungen mit Tag/Nacht synchronisiert zu halten. Wenn Sie Ihre Fische stattdessen jeden Tag zur gleichen Zeit füttern möchten, kommentieren Sie die relativen Einstellungen aus und verwenden Sie die Anfangseinstellungen am Anfang des Codes. Denken Sie daran, dass diese Zeiten in Minuten ab Mitternacht angegeben sind. Die Verwendung von anfänglichen, fest codierten Fütterungszeiten könnte die Beleuchtung beeinträchtigen, wenn die Fütterungszeit während der Überblendung zwischen Dämmerung und Tageslicht (bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang) landet. Der Standardwert für den Code ist 15 Minuten vor und nach Sonnenuntergang bzw. Sonnenaufgang. Zusätzliche Fütterungszeiten können auf Wunsch hinzugefügt werden.

Stellen Sie als Nächstes die Zeit ein, zu der das Arduino zurückgesetzt werden soll. Dies stellt sicher, dass keines der Timings überläuft und die Uhr neu synchronisiert. Ich empfehle, dies mittags zu tun, wenn Sie nicht da sind, da der Reset-Vorgang dazu führt, dass die Lichter auf volle Helligkeit gehen. Tagsüber ist dies kein Problem für die Fische, aber nachts oder morgens/abends könnte der Lichtblitz Ihre Fische stören oder das Aussehen des Aquariums für einige Sekunden ruinieren, während Sie es genießen.

Überprüfen Sie abschließend die Anzahl der LEDs in dem Streifen, den Sie haben. Mein Streifen hat 60, aber Sie sollten diesen Wert im Setup-Code für die Anzahl der verwendeten LEDs aktualisieren.

Schritt 7: Die Beleuchtung

Schließen Sie Ihren LED-Streifen an, wenn Sie es noch nicht getan haben.

Strom (rot) an 5V, Masse (weiß) an Masse, Signal (grün) an Pin 6 (oder was auch immer Sie einstellen). Sobald das Arduino zurückgesetzt ist, haben die Lichter die volle Helligkeit, bis der ESP8266 die Zeit an das Arduino sendet und bestimmt, wo es sich im Beleuchtungszyklus befindet. Stellen Sie diese am besten abends oder nachts auf, da der Lichtwechsel drastischer ist. Wenn sich die Lichter nicht innerhalb von 30 Sekunden ändern, setzen Sie das Arduino zurück. Mein Reset-Code sollte funktionieren, aber ich bin kein Programmierer von Beruf, daher kann es hier oder da noch ein paar Fehler geben. Sie können testen, ob der Reset funktioniert, indem Sie die Reset-Zeit nach dem erneuten Hochladen des Codes auf eine Minute einstellen und warten (die Reset-Sekunde ist zufällig, daher kann es 1-2 Minuten dauern, bis das Zurücksetzen tatsächlich erfolgt). Sie können den gleichen Trick später ausführen um sicherzustellen, dass das Servo funktioniert, indem Sie die Vorschubzeit ändern. Stellen Sie nur sicher, dass Sie diese Zeiten zurücksetzen, bevor Sie es laufen lassen.

Der Standardbeleuchtungszeitplan ist ziemlich einfach:

Nachts sind alle Lichter aus, mit Ausnahme von Blau, das auf der niedrigsten Einstellung (2/255) steht. Wenn sich die Zeit dem Sonnenaufgang nähert, erhöht sich das Blau auf seine volle Intensität (255), die es zu Beginn der Dämmerung erreicht. Während der Dämmerung steigen Rot und Grün von Aus auf 255 an. Bei Sonnenaufgang sind Rot, Blau und Grün alle auf 255, aber das Tageslicht ist weiß, so dass in den nächsten 2 Minuten Rot, Blau und Grün ausgeblendet und Weiß ausgeblendet wird Den Rest des Tages hat Weiß seine volle Intensität, bis 2 Minuten vor Sonnenuntergang, wenn es verblasst und wieder durch Rot, Blau und Grün ersetzt wird. Bei Sonnenuntergang tritt die Beleuchtung wieder in die Dämmerung ein, außer dass diesmal Rot und Grün mit voller Intensität beginnen und wieder ausgeblendet werden, während Blau bei Einbruch der Nacht in voller Intensität zurückbleibt. Von hier aus verblasst das Blau langsam wieder auf seinen niedrigsten Wert, den es um Mitternacht erreicht.

Am Ende der Arduino-Skizze gibt es einen anderen Code für andere Beleuchtungsmodi. Spielen Sie also mit der Mathematik herum, um die Beleuchtung anders zu verblassen oder die Farben zu verschiedenen Tageszeiten zu ändern. Denken Sie daran, dass die Berechnung im Float-Format erfolgt, die Farbwerte jedoch Ints sein müssen, sodass bei jeder neuen Beleuchtungsberechnung, die Sie implementieren, eine Konvertierung zwischen den beiden erforderlich ist.

Schritt 8: Drucken der Teile

Wenn Sie die Teile für diese Stufe noch nicht gedruckt haben, tun Sie dies. Das Gehäuse ist ungefähr so groß wie eine mittelgroße Filtereinheit, und ich habe die ganze Nacht gebraucht, um zu drucken. Reinigen Sie die Teile, setzen Sie die Trennwand mit der Nut nach oben und der abgerundeten Kante nach außen ein. Das Servo wird auf die gleiche Weise wie in Tier 1 installiert, und wenn Sie ein Tier 1-System ersetzen, sind Trichter, Deckel und Zuführrad identisch, sodass Sie sie nicht erneut drucken müssen, wenn sie funktionieren.

Der.zip-Ordner enthält zwei Sätze von STL-Dateien, einen für den ursprünglichen SM22-Servomotor, den ich verwendet habe, und einen anderen für das weitaus häufigere SG90-Servo. Beide enthalten die Fusion 360-Dateien, wenn Sie eines der Teile ändern möchten/müssen. Die SM22 STLs passen definitiv zusammen, da ich sie verwendet habe. Ich habe die SG90-Teile nicht gedruckt oder getestet.

Für Materialien empfehle ich die Verwendung eines lebensmittelechten Kunststoffs. Ich habe Raptor PLA von Makergeeks verwendet, das in vielen Farben erhältlich ist und nach 10 Minuten Tempern super stark ist. Dies kann durch Kochen der Teile erfolgen, was ich nur für das Rad empfehle, wenn es nicht ganz passt, da das Glühen die Teile um etwa 0,3% schrumpft.

Ich habe das Gehäuse auf der Seite gedruckt (mit der Oberseite zur Seite und der offenen Seite nach oben). Dies verwendet viel weniger Trägermaterial als andere Ausrichtungen. Das Magazin kann verkehrt herum bedruckt werden, um jegliches Stützmaterial darauf zu vermeiden. Der Deckel des Trichters sollte ebenfalls verkehrt herum bedruckt werden, der große Deckel sollte jedoch mit der rechten Seite nach oben bedruckt werden.

Es gibt auch ein "Endanschlag"-Stück, um den Boden des Gehäuses zu stützen. Nachdem ich den Feeder für ein paar Wochen an Ort und Stelle gelassen hatte, bemerkte ich, dass er durch das Gewicht der Stromversorgung durchzusacken und sich zu verbiegen begann, was die Fähigkeit des Trichters beeinträchtigte, Futter in das Rad einzuführen. Kleben Sie einfach 1-2 Endanschläge auf die Unterseite des Gehäuses, um alles waagerecht zu halten.

Schritt 9: Montage

Verwenden Sie ein Protoboard, um alles zu verbinden. Ich habe Überbrückungsdrähte verwendet, damit ich nicht so viel löten musste, aber hier werden Sie am meisten löten. Solange die Anschlüsse gleich sind, funktioniert das System wie auf dem Steckbrett. Ich habe Header-Pins zusammengelötet, um Stromschienen für Masse, 5 V, 3,3 V sowie Signalanschlüsse für die Servo- und Nicht-Power-3,3-V-Signale an den ESP8266 (RX, CH_PD und RST) zu erstellen. Ich habe alle Pins zur Unterseite des Protoboards ausgerichtet, mit den Komponenten oben.

Sobald Sie das Protoboard fertig haben, setzen Sie es in die obere Vertiefung des Gehäuses ein und schließen Sie den Servomotor an. Die Beleuchtungskabel gehen aus der Kerbe im Gehäusedeckel heraus und das Netzteil passt in die untere Aussparung. Der untere Hohlraum ist abgerundet und hat eine leichte Neigung, um Wasser abzulassen, das irgendwie von der Elektronik weg in das Gehäuse gelangt. Verbinden Sie den Plus- und Minuspol des Netzteils mit dem System und fügen Sie die Seitenabdeckung hinzu.

Wenn Sie dies noch nicht für Ihr Netzteil getan haben, schneiden Sie das Ende des Stromkabels ab, das nicht in die Wand eingesteckt wird, und isolieren Sie die Drähte so weit ab, dass Sie sie in die richtigen Anschlüsse des Netzteils stecken können. Wenn Sie Crimpenden haben, die Sie an den Enden anbringen können, schlage ich vor, sie zu verwenden. Wenn nicht das blanke Kupfer in Ordnung ist, stellen Sie einfach sicher, dass nichts kurzgeschlossen ist! Denken Sie daran, dass dies an die Steckdose Ihres Hauses angeschlossen wird, SICHERHEIT UND NIEMALS MIT EINGESCHLOSSENEM SYSTEM ARBEITEN.

Als nächstes muss der Lichtstreifen zum Tank hinzugefügt werden. Entfernen Sie den Deckel Ihres Tanks und trocknen Sie ihn vollständig ab. Stellen Sie sicher, dass die Oberfläche des Deckels sauber und trocken ist, bevor Sie die Lichter hinzufügen. Der Streifen, den ich bekommen habe, hat eine selbstklebende Rückseite, dies funktioniert nicht, um den Lichtstreifen zu befestigen, aber es funktioniert, ihn entlang des Randes des Deckels (oder wo immer Sie ihn platzieren) zu platzieren. Mein Tankdeckel hatte zufällig die richtige Größe für meinen Streifen, also musste ich keine Drähte verlängern. Stellen Sie nur sicher, dass alle freiliegenden Drähte mit wasserdichten Materialien bedeckt sind, bevor Sie den Deckel wieder auf den Tank setzen. Ich habe Heißkleber verwendet, um die Enden zu bedecken, aber das funktioniert möglicherweise nicht auf lange Sicht. Sobald die Lichter so angeordnet sind, wie Sie sie mögen, kleben Sie sie mit Sekundenkleber ein. Ich musste in den Ecken zusätzlichen Kleber verwenden, da der LED-Streifen dort angehoben wurde. Lassen Sie den Kleber einige Minuten trocknen, bevor Sie den Deckel wieder auf den Tank setzen, nur um sicherzustellen, dass nichts hineintropft. Sobald der Deckel wieder aufgesetzt ist, verbinden Sie einfach die Drähte mit dem Arduino.

Die Feeder-Baugruppe ist genau die gleiche wie bei der Tier-1-Feeder. Das Servo passt in seinen Hohlraum mit dem darauf geklebten Feederrad. Die Tasche des Einzugsrades sollte nach oben zum Trichter zeigen, wenn das Servo in seiner 0-Position ist (und in der 180-Position zum Tank drehen). Wenn Sie den optionalen Vibrationsmotor verwenden, löten Sie einige Anschlussdrähte an und stecken Sie ihn in den Trichter, es gibt einen Hohlraum im Servohohlraum dafür. Senden Sie die Anschlussdrähte des Motors durch den gleichen Weg wie die Servodrähte und verbinden Sie sie mit Masse und dem Motorstift am Arduino. Heißkleben Sie den Trichter auf die Basis.

Sobald alles angeschlossen ist, können Sie das Netzteil in die Wand stecken. Das Arduino sollte seine Startsequenz durchlaufen und die Lichter ändern sich, wenn es Zeit hat. Wenn nicht, setzen Sie das Board zurück, bis es die Zeit bekommt. Ich habe den Gehäusedeckel heißgeklebt, aber die Seitenabdeckung ungeklebt gelassen, damit ich auf das Arduino zugreifen konnte, um es zurückzusetzen oder neu zu programmieren.

Herzliche Glückwünsche! Ihr Tier-2-Fischfutter ist fertig! Bewundern Sie die schöne Beleuchtung und die Möglichkeit, Ihre Fische zu füttern, wenn Sie weg sind! Überwachen Sie das System in den nächsten Tagen, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert und Ihre Fische tatsächlich gefüttert werden.

Schritt 10: Dinge, auf die Sie zuerst achten sollten:

Als ich meins zum ersten Mal eingerichtet habe, habe ich das Servo versehentlich an den falschen Signalstift angeschlossen, sodass die Fische mehrere Tage lang nicht gefüttert wurden, bis ich den Fehler bemerkte (ich hatte sie nachts als Reaktion auf den nächsten Fehler manuell gefüttert). Versuchen Sie, die Fütterungszeiten so einzustellen, dass Sie am wahrscheinlichsten in der Nähe sind, um sicherzustellen, dass Ihre Fische gefüttert wurden.

Ein weiterer Fehler, auf den Sie achten sollten, ist das Zurücksetzen. Wenn Sie zum Beispiel nach Sonnenuntergang nach Hause kommen und Ihr Tank noch Tagbeleuchtung hat, besteht die Möglichkeit, dass die Reset-Funktion fehlgeschlagen ist und das Arduino nie die Zeit vom ESP8266 erhalten hat. Dies bedeutet auch, dass Ihre Fische seit der Reset-Zeit nicht gefüttert wurden. Sie sollten sie also wahrscheinlich selbst füttern, während Sie den Reset-Knopf auf dem Arduino drücken. Ich bin mir zu 99% sicher, dass ich dies beseitigt habe, aber das Programmieren ist nicht mein Beruf, also achten Sie darauf.

Überprüfen Sie auch alle ein bis zwei Wochen die Lebensmittel im Trichter, füllen Sie sie bei Bedarf nach und stellen Sie sicher, dass nichts schlecht wird.

Wenn Sie in den Urlaub fahren, stellen Sie sicher, dass Sie vor Ihrer Abreise einen Wasserwechsel und andere grundlegende Tankwartungen durchführen. Der Feeder sorgt nur dafür, dass Futter und Beleuchtung nicht das Ende Ihrer Fische sind, wenn Sie zu lange weg sind. Sie sollten nie wieder Urlaubszubringer verwenden müssen!