Прикладная аквариумистика

Динамичные и пассивные, хитрецы и шалуны – вне зависимости от своего природного предназначения наши молчаливые питомцы дарят нам много приятных мгновений. Рыбок самых разных окрасок – все откровения аквариумного мира мы холим и лелеем, часто подсознательно успокаивая нервы, глядя сквозь прозрачные стенки их акватории. Да, мы получаем психологическую разрядку, так необходимую нам в век интеграции и информационных технологий. Раз в два-три дня надо кормить рыб, каждый день желательно дозировать освещение, раз в полмесяца необходимы долив или смена воды… Все эти процессы требуют постоянного внимания человека. И если, имея дома всего один аквариум объемом 50—200 л, казалось бы, нет сложностей в его содержании, то уже при наличии 2–3 аквариумов требуется автоматизация процессов обеспечения. Сегодня в офисах престижно содержать аквариум, но никто за него не отвечает – он общий… а значит, ничей.

Но как сделать заботу об аквариуме оптимальной, как автоматизировать процессы жизнедеятельности аквариума дома и в офисе – об этом четвертая глава книги.

Электроника может многое. В этой главе представлены электронные семы, позволяющие практически создать автоматические устройства, обеспечивающий бесперебойный цикл работы аквариумов. Все электрические схемы разработаны автором (имеющим дома 4 аквариума) и неоднократно проверены на практике. По сути, эта глава написана для того, чтобы поделиться практическим опытом с теми, кто также неравнодушен к аквариумистике и электронике.

Повторить приведенные в книге схемы может, пожалуй, каждый желающий, настолько они просты. Для этого нужно иметь дома паяльник и посетить магазин радиотоваров для приобретения недорогих радиокомпонентов.

4.1. Прозрачна ли вода в аквариуме?

Аквариумисты привыкли контролировать замутненность воды в аквариуме визуальным способом («на глаз»). Начинающие аквариумисты не меняют воду в аквариуме до тех пор, пока она не станет выделять запах. Однако с помощью несложного электронного устройства, собранного за пару свободных вечеров на рабочем столе, можно придать процессу контроля воды в аквариуме высокую точность, исключающую пресловутый «человеческий фактор». Выиграют от такого подхода все – и люди, и их питомцы в аквариуме. Электронное устройство контроля прозрачности воды основано на принципе контроля пропускания светового потока через раствор (воду).

Прозрачность (или светопропускание) воды обусловливается ее мутностью, то есть содержанием различных окрашенных и минеральных веществ. В свою очередь мутность раствора зависит от тонкодисперсных примесей, обусловленных наличием нерастворимых (коллоидных) неорганических веществ.

Мутность раствора измеряют фотометрическим способом, фиксируя интенсивность пропускаемого света и сравнивая этот показатель с показателем мутности заведомо прозрачного (стандартного) раствора. Прототипами фотометра являются промышленные приборы для измерения мутности раствора – фотоколориметры, например, КФК-2 и КФК-3, предназначенные для измерения коэффициентов пропускания света и оптической плотности растворов на отдельных участках диапазона 315–980 нм.

Однако эти промышленные устройства либо сложны в исполнении и настройке (требуют специальных измерительных приборов), либо мало пригодны для измерения относительной прозрачности растворов в домашних условиях. Поэтому для относительных измерений было разработано устройство фотоэлектрического фотометра (фотоколориметра), принцип действия которого основан на преобразовании светового потока в электрическую величину – напряжение.

Коэффициент пропускания £ определяется по формуле:

£ = (U – U_t): (U₀ – U_t) * 100 %,

где U – напряжение на выходе устройства при исследовании раствора, В;

U₀ – напряжение на выходе прибора при исследовании раствора дистиллированной воды, В;

U_t – напряжение на выходе при затемнении фоточувствительного датчика, В.

Функциональная схема прибора

Функциональная схема устройства представлена на рисунке 4.1.

Рис. 4.1. Функциональная схема устройства:

1 – осветительный прибор, совмещенный с объективом (линзой);

2 – аквариум с водой;

3 – фотодатчик, реализованный на фотодиоде ФД-24К;

4 – электронный усилитель с измерительным прибором;

5 – стабилизированный источник питания (выходное напряжение 12 В)

Электрические характеристики фотодиода ФД-24К:

♦ область спектральной чувствительности – 0,47– ОД 2 мкм;

♦ длина волны максимальной спектральной чувствительности – 0,75-0,85 мкм;

♦ максимальное рабочее напряжение – 27 В;

♦ темновой ток – 2,5 мкА;

♦ сопротивление корпус-вывод фотодиода – не менее 100 МОм;

♦ предельная рабочая освещенность – 1100 лк.