Dosierpumpe für Aquarium plus Add-on selber bauen und über Arduino steuern

Das Hobby von Volker Mink ist die Aquaristik. Auf www.nanoriffe.de hat er unter dem Namen aquafish007 eine erste einfache DIY-Dosierpumpe präsentiert und schließlich eine Bauanleitung dazu erstellt:

Meine Dosierpumpe basiert auf einem Arduino Mega (1280 oder 2560)-Controller-Board. Über ein Motorshield lassen sich bis zu vier Schlauchpumpen separat zeitlich oder manuell steuern. Integriert habe ich eine Nachfüllautomatik, die optional aktiviert werden kann. Außerdem kann ich mit bis zu zwei Temperatursensoren Raum- und Wassertemperatur messen.

©Volker Mink

Die gesamte Bedienung der Dosierpumpe erledige ich über ein integriertes Menü für die einzelnen Dosierpumpen. Steuerung und Kalibrierung erfolgt über ein 5-Tasten Bedienfeld. Einstellparameter sowie Uhrzeit und Dosierzeiten werden über ein 2- oder 4-zeiliges LCD ausgegeben.

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Das System lässt sich über günstige, qualitativ hochwertige Add-ons erweitern. Das können unter anderem sein

– eine Magnetrühreinheit (Bauanleitung folgt weiter unten)

– ein Temperaturcontroller über ein einfach schaltbares Relais, Schaltspannung 230 Volt, das einen Heizstab steuert und bei Über- und Unterschreitung der Temperatur akustisch Alarm gibt

– ein Temperaturcontroller über die 12 – 24-V-Versorgung, der PC-Lüfter oder eine Lüfterbatterie bei Überschreitung von  Temperaturgrenzwerten ein- und bei Erreichen der Soll-Temperatur ausschaltet

– eine Funksteckdosensteuerung von diversen Geräten (Dosierpumpe Extended als Minicomputer)

– die Modifikation eines käuflichen Futterautomats und Integration über Futterdosierzeiten

Das sind die Bauteile für den Bau der Dosierpumpe

Diese Haupt-Komponenten brauchen Sie

• Gehäuse, beispielsweise eine Eurobox
• 4x Dosierpumpen
• 1x LM2596 Step-Down DC-DC-Wandler
• Stepper-Motorshield. Das ist das Modul für die Pumpensteuerung. Eventuell müssen Sie Kondensatoren umlöten auf 25 V
• Arduino Mega
• Protoshield Mega
• I2C-LCD
• Keyboard oder Keypad
• RTC-Modul (die Uhr)
• Netzteil 24 V, mindestens 3 bis 4 A
• Optional: Schwimmerschalter, Buzzer, Temperatursensor

und dazu diese Kleinteile

• Für das Nachbau-Motorshield die beiden Kondensatoren zum Umlöten: C7 und C8 auf 25 V
• 1x DC-Einbaubuchse (2,5 mm) an Gehäuserückseite für Netzteil-Anschluss
• 1x DC-Einbaubuchse (2,1 mm) an Gehäuserückseite für Schwimmerschalter-Anschluss
• 1x DC-Stecker (2,1 mm) zur direkten Verbindung an den Schwimmerschalter
• Stift- und Buchsenleisten
• 2x 3polige DIN-Einbaubuchsen an Gehäuserückseite für Anschluss der beiden Temperatursensoren
• 2x 3polige DIN-Stecker an Gehäuserückseite für direkten Anschluss der beiden Temperatursensoren
• ein Stück Schrumpfschlauch
• 3x 4,7-kOhm-Widerstände (bedrahtet) für Temperatursensoren und RTC-Modul
• 1x 100-Ohm-Widerstand (bedrahtet) für den Buzzer
• 1 x 10-kOhm-Widerstand (bedrahtet) für den Schwimmerschalter

Für den Aufbau können Sie jedes beliebige Protoshield oder eine Lochraster-Platine verwenden. Wichtig ist nur, dass Sie sich eine Leiterbahn zum Ground (GND) und zur 5-V-Leitung des Arduino-Boards ziehen. Die Verbindung zum Board läuft über die am Protoshield verlöteten Stiftleisten. Danach stecken Sie das Protoshield auf den Arduino Mega und als oberste Ebene das Motorshield, auf dem Sie die Verbindung zum Keyboard oder Keypad anbringen.

Verwenden Sie eine Lochrasterplatine, müssen Sie die Beinchen der Stiftleisten vor dem Aufstecken auf den Arduino noch etwas zurechtbiegen, weil die Aufsteckbuchsen auf dem Arduino versetzt angeordnet sind.

Achten Sie darauf, dass Sie beim Aufstecken nicht an die USB-Buchse kommen, damit es keinen Kurzschluss gibt.

Beachten Sie außerdem, dass Sie ALLE Pins der Stiftleiste auf dem Protoshield verlöten müssen und dass es keinen Lötkontakt zu benachbarten Pins gibt.

Die detaillierte Bauanleitung finden Sie in Bildern mit Beschreibung auf github.com . Alle Arbeitsschritte für den Bau der Dosierpumpe können Sie damit ganz einfach nachvollziehen.

Add-on zum Selberbauen: der Magnetrührer

Hin und wieder koppelt man einen Magnetrührer mit einer Dosierpumpe, wenn man etwas dosieren möchte, das schnell sedimentiert, Nährstoffe für Korallen beispielsweise oder Phyto- oder Zooplankton.

Ich zeige Ihnen hier, wie Sie mit wenigen günstigen Komponenten einen qualitativ hochwertigen Magnetrührer herstellen können.

©Volker Mink

Diese Haupt-Komponenten brauchen Sie

• DC-Motor mit 24 Volt
• Neodym-Magnet – egal, ob Scheibe oder Würfel
• Rührfisch/Magnetrührstab

und dazu diese Kleinteile

• 1x M3 Gewindestift, um den Magneten an der Motorwelle zu befestigen
• 4x M3 3-cm-Distanzbolzen für die Befestigung der Rührgutablage
• 4x M3 Senkkopfschraube für die Befestigung der Rührgutablage
• 2x 10-mm-Distanzhülsen/Distanzrollen für den Wandler
• 2x M3 Schrauben für DC-DC-Wandler
• 6x M3 Mutterschrauben für DC-DC-Wandler und Rührgutablage
• 2x M3 Schrauben für Motormontage
• evtl. 2x Kunststoff-Unterlegscheiben + 2x Metall-Unterlegscheiben
• 1x DC-Stecker (2,1 mm oder 2,5 mm)
• 1x DC-Buchse (2,1 mm oder 2,5 mm)
• DC-DC-Wandler
• NPN Transistor: N-Channel MOSFET, zum Beispiel 50 V, 30 A. Wichtig ist, dass der Transistor bei 5 V leitend ist, und der GS-Threshold möglichst klein/weit darunter liegt.
• 1x 2,2-k-Widerstand
• 1x Freilaufdiode, zum Beispiel N4005 oder 1N5401 (100 V, 3 A)
• 2fach Buchsenleiste und 2fach Stiftleiste für die Verschaltung auf dem Protoshield
• Kabel und Litze zum Löten
• Knickschutz für Kabel
• Gehäuse
• Kunststoffplatte für die Ablage

Einfach beschrieben: Sie montieren den Magneten mittig auf die Welle des Magnetrührers und verpacken alles schön in ein Gehäuse. Dazu ein Netzteil, und schon kann es losgehen.

Zum Feinjustieren der Drehgeschwindigkeit empfehle und verwende ich zusätzlich wie beim Bau der Dosierpumpe einen günstigen  DC-DC-Wandler, bei dem man mit Hilfe eines Dreh-Potentiometers die zu verwendende Spannung bzw. die Magnet-Drehgeschwindigkeit einstellen kann.

Wenn Sie den Rührer separat verwenden möchten, können Sie ihn mit Hilfe einer Zeitsteuerung und einem kleinen (1 A) 12 – 24-V-Netzteil betreiben. Wenn Sie bereits die Arduino Dosierpumpe gebaut haben, können Sie den Magnetrührer mit einer kleinen Zusatzschaltung darüber steuern.

Die detaillierte Bauanleitung finden Sie in Bildern und mit Beschreibung auf github.com. Alle Arbeitsschritte für den Bau des Magnetrührers können Sie damit ganz einfach nachvollziehen.