Arduino Vivarien Klimasteuerung

 

Grundidee der ARVIK – Arduino Vivarien Klimasteuerung

Das ARVIK-Projekt widmet sich der Entwicklung, Konstruktion und Programmierung eines Kontrollcomputers zur Simulation und Steuerung von Klimaverhältnissen in Vivarien. Zu diesem Zweck verfügt die ARVIK über eine Reihe von Sensoren um das Klima erfassen und über angeschlossene GErätschaften live beeinflussen zu können. Anhand der Sensoren können dazu an bis zu vier Stellen im Terrarium sowohl die Temperatur, als auch die Luftfeuchtigkeit und Helligkeit gemessen werden. Die ermittelten Werte werden dann mit den Zielvorgaben abgeglichen und die entsprechenden Endgeräte wie etwa Licht, Regen- bzw. Nebelanlage, Heizung oder Lüfter angesteuert.

1. Hardware

Die ARVIK basiert auf einem Arduino Mega als Steureinheit. Selbiger ist verbunden mit einem Ethernet-Shield, um die ARVIK sowohl per USB, als auch über ein Browserinterface zugänglich zu machen. Auf der Frontseite befinden sich im oberen Bereich zwei LCD-Displays mit jeweils 20×4 Zeichen. Im unteren Bereich der Frontblende ist eine Reihe Umschalter angebracht, um jeden der Steuerkanäle zwischen Ein-Aus-Automatik durchschalten zu können. Eine darüber liegende RGB-LED zeigt über ihre Farbe jeweils den aktuellen Modus an. An der Rückseite der ARVIK liegt zunächst eine Kaltgerätebuchse mit Sicherung als Stromversorgung mit 230V. Daneben jeweils eine Buchse für USB und Ethernetanschluss. Außerdem mehrere Diodenbuchsen für die Sensoreingänge. Die Kanäle setzen sich zusammen aus acht Kaltgerätebuchsen für die Ansteuerung von Geräten mit 230V, sowie zwei eventuell PWM-Diodenbuchsen zur Ansteuerung von RGB-LED-Leisten. Im Inneren der Steuerung werden die Signale vom Arduino ausgewertet und entsprechende Steuersignale über ein Relaismodul an die jeweiligen 230V-Kanäle weitergegeben. Außerdem befindet sich hier auch ein DCF77-Empfänger für die zeitliche Steuerung des Controllers.

2. Software

Die Hauptaufgabe der ARVIK ist die Steuerung des Klimas innerhalb des Vivariums. Dazu umfasst das Programm eine Reihe von ineinander verschachtelten Modi. Zunächst einmal kann der Betrieb zwischen festen Uhrzeiten und astronomischem Betrieb gewechselt werden. Dies bedeutet, dass je nach Auswahl der Sonnenauf- und Untergang zu festen Zeiten stattfinden, oder aber mit dem natürlichen Tagesrythmus synchronisiert werden. Darüber hinaus verfügt das Programm über die Möglichkeit, Jahreszeiten zu berücksichtigen und somit etwa zwischen Trocken- und Regenzeiten zu differenzieren, was jeweils direkten Einfluss auf die Ausprägung des Wetters hat. Die Wetterbedingungen liegen jeweils in unterschiedlichen Varianten vor und umfassen Modi wie etwa Sonnig, Wolkig, Regen, Gewitter … Dabei gibt es von jedem Modus mehrere Varianten mit unterschiedlich heftigen Wetterbedingungen. Die Abfolge der Modi wird täglich randomisiert ermittelt, wobei jedoch je nach Einstellung auch die Tageszeit und Jahreszeit Einfluss auf die Abfolge haben können, um eine naturgetreue Simulation zu ermöglichen.

 To be continued …