เป็นเวลาหนึ่งปีแล้วที่ระบบควบคุมตู้ปลาทำงานได้อย่างสมบูรณ์ การควบคุมตู้ปลานี้สร้างขึ้นโดยใช้บอร์ด Arduino DUE การติดตั้งระบบน้ำเค็มประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้: ตู้หลัก, ซัมป์ (ตู้กรอง), ระบบไฟและเครื่องทำความร้อน, ปั๊มและวาล์วหลายตัว และตัวกรองรีเวอร์สออสโมซิส

ระบบควบคุมที่สร้างขึ้นแล้ว มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• การควบคุมความร้อน: องค์ประกอบทำความร้อน 2 ชิ้นเพื่อรักษาอุณหภูมิที่เหมาะสม
• การควบคุมแสงไฟ: กลุ่มหลอดไฟ 3 กลุ่มสำหรับจำลองกลางวัน/กลางคืน
• วาล์วสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น การเปลี่ยนน้ำและการเติมน้ำที่ระเหยไป โดยวาล์วติดตั้งเซนเซอร์ตรวจจับการเปิด/ปิด
• ปั๊ม 2 ตัวสำหรับการหมุนเวียน การกรอง และการผสมเพื่อการผลิตน้ำเกลือ
• สกิมเมอร์ (โปรตีนสกิมเมอร์)
• ตัวกรอง RO สำหรับน้ำบริสุทธิ์สูง
• การวัดค่ากระบวนการสำคัญ

สำหรับการควบคุมตู้ปลา มีเซนเซอร์หลายตัวติดตั้งอยู่ในตัวกรองและตู้ปลา:

• เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ (2 ชิ้น)
• เซนเซอร์วัดความดันต่าง (Differential Pressure Sensor) สำหรับวัดระดับน้ำในตู้ (2 ชิ้น)
• เซนเซอร์ TDS สำหรับตรวจสอบคุณภาพของระบบน้ำ RO
• เซนเซอร์ pH สำหรับวัดความเป็นกรด-ด่างของน้ำ
• เซนเซอร์ Redox สำหรับวัดปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำ (O₂)
• เซนเซอร์วัดการไหล (Flow Sensor) 2 ตัว สำหรับวัดการจ่ายน้ำและการระบายน้ำจากตัวกรองไปยังตู้ปลาและซัมป์

ระบบควบคุมยังมีคุณสมบัติสำหรับการจับเวลา การแจ้งเตือน และการส่งสัญญาณ:

• อินเตอร์เฟซสำหรับมนุษย์ (HMI) สำหรับการควบคุมและรวบรวมข้อมูล (SCADA บน Windows 10) สามารถปิดบังหรือบังคับค่ากระบวนการเพื่อปรับการควบคุมและทำการบำรุงรักษา
• นาฬิกาเรียลไทม์สำหรับรักษาเวลาที่ถูกต้อง: มีเวลาที่ถูกต้องเสมอแม้ไม่ได้เชื่อมต่อกับ HMI
• โมดูล SIM800L สำหรับส่งและรับข้อความ SMS (เพื่อการแจ้งเตือน)
• โมดูล SIM800L ยังใช้สำหรับเก็บพารามิเตอร์ควบคุมหลายอย่าง
• LED RGB สำหรับแสดงสัญญาณสถานะข้อมูล
• จอแสดงผล OLED พร้อมข้อมูลเพิ่มเติม เช่น วันที่/เวลา อุณหภูมิ และสถานะ
• พารามิเตอร์ของตู้ปลาจะถูกเก็บในฐานข้อมูล Access และ "บนบอร์ด" ของระบบควบคุมตู้ปลา สามารถจัดการพารามิเตอร์เหล่านี้ได้ใน HMI การเปลี่ยนพารามิเตอร์บน HMI จะอัปเดตและเก็บพารามิเตอร์บนบอร์ดด้วย
• สามารถเขียนค่ากระบวนการไปยังฐานข้อมูล Access ได้ (ทั้งแบบขับเคลื่อนโดยเหตุการณ์และแบบโพลลิ่ง)
• สามารถแสดงแนวโน้มค่ากระบวนการได้สูงสุด 3 ค่า บนพล็อตเตอร์ดิจิทัลแบบปากกา สามารถเก็บชุดค่ากระบวนการหลายชุดในฐานข้อมูล Access ได้ โดยสามารถเลือกจากชุดที่มีอยู่ (และหากจำเป็น เลือกและเก็บค่ากระบวนการ/ชุดอื่นๆ)
• จากเมนูสามารถเปิดใช้งานเว็บแคมได้
• และ (แน่นอน!) ประโยชน์อื่นๆ ทั้งหมดของชุดซอฟต์แวร์ AFSM

การนำไปใช้ทางเทคนิค: เซนเซอร์และตรรกะทางน้ำ

โครงการนี้เผยให้เห็นชั้นการทำงานที่ซ่อนอยู่ของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างน้ำกับเครือข่ายผ่านแนวทางทางเทคนิคที่มีโครงสร้าง:

• ชั้นการระบุตัวตน: เซนเซอร์ (Sensor) เช่น เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ DS18B20 และโพรบวัดค่า pH ทำหน้าที่เป็นอินพุตทางเสียงและทางเคมีไฟฟ้าความละเอียดสูง เพื่อวัดสภาพแวดล้อมภายในตู้ (ค่า pH และ °C)
• ชั้นการทำงาน: โมดูลรีเลย์ 4 ช่อง ทำหน้าที่เป็นสวิตช์กำลังสูง ทำให้ Arduino สามารถควบคุม "เครื่องทำความร้อน", "ปั๊มออกซิเจน" และ "ไฟ" ของตู้ปลาได้
• ชั้นอินเทอร์เฟซไร้สาย: โมดูล WiFi (เช่น ESP8266-01) ทำหน้าที่เป็นสะพาน เชื่อมต่อข้อมูลจากตู้ปลาเข้ากับเครือข่ายภายในบ้านเพื่อการตรวจสอบผ่านระบบคลาวด์
• ชั้นการแปลงข้อมูล: โค้ด Arduino ใช้กลยุทธ์ "การถอดรหัสแบบลำดับ": จะส่งข้อมูลก็ต่อเมื่อเชื่อมต่อ WiFi ได้และบัฟเฟอร์ของเซนเซอร์พร้อมแล้ว เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของการสื่อสาร
• ชั้นอินเทอร์เฟซภาพ: จอแสดงผล OLED ขนาด 128x64 ให้ผลตอบรับภาพความละเอียดสูงสำหรับการตรวจสอบสถานะทางน้ำทุกครั้ง (เช่น "pH 7.0")

โครงสร้างพื้นฐานด้านฮาร์ดแวร์

ระบบนี้สร้างขึ้นบนพื้นฐานฮาร์ดแวร์ที่แข็งแกร่ง:

• Arduino Mega 2560 / DUE: "สมอง" กลางที่จัดการอาร์เรย์เซนเซอร์หลายตัวและประสานงานงานควบคุมรีเลย์และการสื่อสารข้อมูล
• เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ DS18B20: ให้การตรวจสอบสภาพอากาศของตู้ปลาที่น่าเชื่อถือและแม่นยำ
• เซนเซอร์วัดค่า pH, Redox และระดับน้ำ: ให้อินพุตทางกายภาพความแม่นยำสูงสำหรับการตรวจสอบพารามิเตอร์ทางน้ำขั้นสูง
• การเชื่อมต่อ WiFi / GSM (SIM800L): ให้การส่งข้อมูลความเร็วสูงและน่าเชื่อถือสำหรับการอัปเดตคลาวด์และการแจ้งเตือนผ่าน SMS
• แบงค์รีเลย์ 4 ช่อง: สำคัญสำหรับการควบคุมส่วนประกอบต่างๆ ของตู้ปลาอย่างปลอดภัยและประหยัดพลังงาน
• สายเคเบิล Micro-USB: ใช้สำหรับโปรแกรม Arduino และจ่ายไฟหลักสำหรับการทดสอบเบื้องต้น

การตรวจสอบและปฏิสัมพันธ์กับตู้ปลา

กระบวนการควบคุมตู้ Poseidon ออกแบบมาเพื่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ:

1. เตรียมฮาร์ดแวร์: ติดตั้งเซนเซอร์และ Arduino อย่างถูกต้องภายในกล่องที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ และเตรียมระบบจ่ายไฟ
2. ตั้งค่าการซิงค์เอาต์พุต: ในฟังก์ชัน setup() กำหนดข้อมูลประจำตัวสำหรับการสื่อสาร (WiFi/SIM) และเริ่มต้นใช้งานพอร์ต I2C, Serial และเซนเซอร์
3. ลูปการสื่อสารภายใน: ระบบทำการตรวจสอบคุณภาพน้ำประสิทธิภาพสูงอย่างต่อเนื่อง และอัปเดตแดชบอร์ดคลาวด์และ HMI ภายในเครื่องแบบเรียลไทม์
4. การบูรณาการผลตอบรับภาพ: ดูข้อมูลบนแดชบอร์ดและจอแสดงผล OLED ในเครื่องของคุณให้สัญญาณภาพเป็นจังหวะ สะท้อนการตั้งค่าและสถานะทางน้ำของคุณ

การขยายในอนาคต

แพลตฟอร์มนี้ถูกออกแบบมาเพื่อการเติบโต:

• แดชบอร์ดภายในเครื่องที่ได้รับการปรับปรุง: บูรณาการจอแสดงผล OLED ที่ใหญ่ขึ้นเพื่อแสดง "ที่อยู่ IP", "อุณหภูมิห้อง (°C)" และ "ระดับน้ำ (%)" บนตัวตู้ปลาโดยตรง
• การซิงโครไนซ์เซนเซอร์หลายตัว: เชื่อมต่อเครื่องให้อาหารปลาอัตโนมัติ (โดยใช้เซอร์โว) เพื่อสร้าง "ตู้ปลาอัจฉริยะ" ที่เป็นอิสระอย่างแท้จริง พร้อมระบบแจ้งเตือนแบบบูรณาการ
• อินเทอร์เฟซคลาวด์ขั้นสูง: พัฒนาเว็บแดชบอร์ดเฉพาะทางเพื่อติดตามและบันทึกประวัติของตู้ปลาอย่างแม่นยำจากสมาร์ทโฟนที่ใดก็ได้ในโลก
• การปรับแต่งสภาพแวดล้อมขั้นสูง: เพิ่ม "รอบการทำงานของไฟ" เฉพาะทาง (เช่น การจำลองพระอาทิตย์ขึ้น/ตก) ลงในโค้ด เพื่อสร้างรายงานประจำวันทางน้ำที่สมบูรณ์ในเครื่อง

Poseidon - การควบคุมตู้ปลาเป็นโครงการที่สมบูรณ์แบบสำหรับผู้ที่ชื่นชอบงานอิเล็กทรอนิกส์ที่กำลังมองหาเครื่องมือติดตามสภาพน้ำที่มีปฏิสัมพันธ์และน่าสนใจมากขึ้น!