Фонтан на солнечных панелях | МОДЕЛИСТ-КОНСТРУКТОР

В прошлом году мы с семьей соорудили небольшой садовый пруд из переработанного бетонного кольца. Пруд стал настоящей изюминкой нашего сада. Чтобы поддерживать воду в движении и насыщать кислородом, мы установили фонтан, но результат нас не впечатлил. Поэтому я решил сделать что-то получше.

Что мне понадобилось?

Я хотел, чтобы фонтан работал на солнечной энергии, так как это экологично. Также я хотел, чтобы сопло фонтана было напечатано на 3D-принтере, чтобы я мог создать свой собственный дизайн. Идея заключалась в том, чтобы фонтан плавал посередине пруда, чтобы не нужно было крепить его внутри.

Материалы и инструменты

Для проекта мне понадобились следующие материалы и инструменты:

Материалы: 12V водяной насос, шланг, Arduino Nano, клеммные адаптеры, резисторы, светодиоды, транзисторы, реле, диоды, батарея, преобразователь, контроллер мотора, солнечная панель и различные электронные компоненты.
Инструменты: 3D-принтер, паяльник, отвертки, резаки для проводов, ноутбук с Arduino IDE и другие.

Как я это сделал?

Шаг 1: 3D-печать сопла

Для создания сопла я использовал программу Fusion 360. Я нарисовал сферу диаметром 50 мм, добавил оболочку толщиной 2 мм, вырезал полусферу и добавил отверстия. Далее, я напечатал детали на своем 3D-принтере и собрал их вместе с помощью эпоксидной смолы.

Шаг 2: Плавающая платформа

Для создания платформы я использовал фланец от старого кабельного барабана и старую камеру от тачки. Фланец я отшлифовал и покрыл яхтным лаком, чтобы защитить от воды. Камеру я прикрепил к фланцу с помощью кабельных стяжек.

Шаг 3: Электроника

Я собрал небольшую плату для управления фонтаном. Плата отвечает за мониторинг уровня заряда батареи, уровня освещенности и включает насос через реле. Вся электроника подключена к Arduino, который управляет процессом.

Шаг 4: Солнечное зарядное устройство

Для питания фонтана я решил использовать солнечную энергию. Я собрал зарядное устройство на основе регулятора напряжения LM317, который контролирует зарядку 12V аккумулятора.

Шаг 5: Код

Код Arduino написан для непрерывного мониторинга уровня освещенности и напряжения аккумулятора. Когда уровень освещенности низкий (что указывает на дневное время) и аккумулятор достаточно заряжен, реле активируется, чтобы запустить водяной насос на 30 секунд. Процесс повторяется каждые 3 минуты, обеспечивая периодическую работу фонтана и давая время для подзарядки аккумулятора.

int ledPin = 12;
int relayPin = 11;
int LDRPin = A0;
int LDRLevel;
int battPin = A1;
int battLevel;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode (relayPin, OUTPUT);
  Serial.begin (9600);
}

void loop() {

  LDRLevel = analogRead(LDRPin);
  battLevel = analogRead(battPin);
  Serial.print ("Battery Level: ");
  Serial.println (battLevel);
  Serial.print ("Light Level: ");
  Serial.println (LDRLevel);
  Serial.println ();
  if ((LDRLevel < 200) && (battLevel > 820)) {
    digitalWrite (relayPin, HIGH);
    digitalWrite (ledPin, HIGH);
    delay (3000);
  }
  digitalWrite (relayPin, LOW);
  digitalWrite (ledPin, LOW);

  delay (5000);
}

Код довольно простой, но вот детальное описание его работы:

Определения переменных

ledPin: Номер пина (12) для светодиода, который указывает на состояние насоса.
relayPin: Номер пина (11), который управляет реле для водяного насоса.
LDRPin: Номер пина (A0), подключенного к фоторезистору (LDR) для измерения уровня освещенности.
LDRLevel: Переменная для хранения уровня освещенности, считанного с фоторезистора.
battPin: Номер пина (A1), подключенного к датчику напряжения аккумулятора.
battLevel: Переменная для хранения уровня напряжения аккумулятора.

Функция настройки (`Setup Function`)

pinMode(relayPin, OUTPUT);: Устанавливает пин реле как выходной, позволяя Arduino управлять реле.
Serial.begin(9600);: Инициализирует последовательную связь на скорости 9600 бод, позволяя передавать данные на Serial Monitor.

Основная функция (`Void Loop Function`)

Чтение значений с датчиков:

LDRLevel = analogRead(LDRPin);: Считывает уровень освещенности с фоторезистора.
battLevel = analogRead(battPin);: Считывает уровень напряжения аккумулятора.

Вывод значений датчиков на Serial Monitor:

Выводит уровень заряда аккумулятора и уровень освещенности на Serial Monitor для отладки и мониторинга. Это использовалось при настройке уровней освещенности.

Условие для активации насоса:

if ((LDRLevel < 200) && (battLevel > 820)):: Проверяет, указывает ли уровень освещенности на дневное время (LDRLevel < 200) и достаточно ли заряжен аккумулятор (battLevel > 820).
digitalWrite(relayPin, HIGH);: Включает реле для запуска водяного насоса.
digitalWrite(ledPin, HIGH);: Включает светодиод для указания на работу насоса.
delay(30000);: Оставляет насос включенным на 30 секунд.

Отключение насоса и светодиода:

digitalWrite(relayPin, LOW);: Выключает реле, останавливая насос.
digitalWrite(ledPin, LOW);: Выключает светодиод.

Задержка перед следующим циклом:

delay(180000);: Ждет 3 минуты перед повторной проверкой условий. Это позволяет аккумулятору подзарядиться, если это необходимо.

Шаг 6: Сборка и установка

Я собрал насос и платформу, подключил всю электронику и установил солнечную панель под углом 45 градусов. Весь комплект был установлен в центре пруда и привязан для стабильности. Теперь мой солнечный фонтан работает автономно, используя только солнечную энергию.

Заключение

Создание этого фонтана стало для меня настоящим приключением. Проект занял у меня выходные, и хотя требовал некоторых навыков в области DIY и электроники, результат того стоил. Теперь у нас есть прекрасный водный объект в саду, который работает на возобновляемой энергии.

Часто задаваемые вопросы

Сколько времени заняло создание фонтана?
- На сборку фонтана ушли одни выходные.
Нужны ли специальные навыки для создания такого фонтана?
- Да, нужны базовые знания в DIY и электронике.
Можно ли использовать другие материалы для этого проекта?
- Конечно, можно использовать альтернативные материалы, если у вас нет тех, что использовал я.
Почему вы выбрали солнечную энергию?
- Я хотел использовать возобновляемую энергию для минимального воздействия на окружающую среду.
Что делать, если у меня нет 3D-принтера?
- Вы можете заказать печать деталей у компаний, предоставляющих услуги 3D-печати, или найти готовые решения в магазинах.

Том Гофф, инженер, Англия