Proyecto riego (2)

IES UNIVERSIDAD LABORAL
ALBACETE
DESARROLLO PROYECTOS PROD. ELEC.
SISTEMA DE RIEGO
CONTROLADO POR
SENSORES DE
HUMEDAD
PEDRO JUAN TÁRRAGA MOLINA
2º SEL
ÍNDICE
1.DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.....................................................................................1
2. PLAN DE TRABAJO POR ETAPAS.................................................................................1
2.1.CONSECUCIÓN DE LOS MATERIALES...................................................................1
2.2 FABRICACIÓN DE LAS PLACAS..............................................................................2
2.3 MONTAJE DE LA MAQUETA.................................................................................5
2.4 PROGRAMACIÓN.................................................................................................7
2.5 FUNCIONAMIENTO.............................................................................................9
3.PRESUPUESTO...........................................................................................................11
4.FOTOS DEL PROYECTO .............................................................................................11
5. DESCRIPCIÓN E IMÁGENES DE LOS MATERIALES USADOS......................................16
6. FE DE ERRATAS.........................................................................................................18
1.DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
Se trata de un sistema de riego totalmente automático que es disparado por humedad. Dos
sensores de humedad miden la humedad que hay en la tierra de cada maceta, y estos
sensores manda una señal al Arduino, evaluando si hay que regar una o las dos macetas. En
ese caso, el arduino disparará varios que activan una bomba de agua que funciona a 220
V,y las electroválvulas correspondientes, y cuando llegue a la humedad que fija el usuario
como límite, detiene la bomba y cierra las válvulas para evitar que siga regando más.
También se quiso que el proyecto enviase la humedad de las macetas via wifi, pero no se
ha podido llevar a cabo porque el módulo entregado por el profesor sólo sirve para
comunicar dos dispositivos de manera inalámbrica, sin WiFi, por lo que no sirve.
Próximamente se adquirirá una placa WiFi para poderlo hacer. También por ahora se ha
dado la casualidad de que el WiFi de la clase no funciona, por lo que no es posible llevarlo
a cabo.
También el proyecto tenía que ser regulable, pero se decidió que no porque para probarlo
lo que se hace es poner y quitar el sensor, y la lectura cambia de 90 a 0 o de 0 a 90, por lo
que no pasa por los valores intermedios, y da la sensación de que esa característica no
funciona. Además en estas fechas la humedad de las plantas no suele variar de un dia para
otro. Se implementará posteriormente junto con la placa WiFi.
2. PLAN DE TRABAJO POR ETAPAS
2.1.CONSECUCIÓN DE LOS MATERIALES
Este apartado trata de la compra de los materiales para hacer el proyecto, pero no todos se
han tenido que comprar por venir incluidos en el kit de Arduino o por tenerlos del proyecto
anterior. Para ello se han visitado distintas tiendas como tiendas de electrónica, bricolaje,
reciclaje, ferreterías y tiendas de todo a 100. A continuación detallamos los materiales que
se han usado en este proyecto:
•
Pantalla LCD
• Electroválvula usada de lavadora
•
Adaptador para la electroválvula
•
Cinta de teflón
• Conectores faston
• Cable eléctrico
1
• Velcro
• Manguera de 12 mm de diámetro
• Bomba agua
• Relés
• Fiambrera
• Placa circuito impreso
• Arduino Uno o similar
• Transistor PNP
• Sensor de humedad
• Cable sensor humedad
• Tablero de madera
Algunos componentes se conservaban del proyecto realizado anteriormente, pero otros ha
habido que adquirirlos, como la válvula o la placa de CI (aunque tambien habia en la
escuela, se ha comprado para poder hacer algunos circuitos en casa).
2.2 FABRICACIÓN DE LAS PLACAS
Este apartado trata de cómo se han fabricado las placas de CI para el proyecto. Se explica la
construcción de una de ellas. Se han fabricado 5 placas.
Para fabricar una placa, lo primero que hay que hacer es imprimir el circuito en una
impresora láser con papel de catálogos (no se puede hacer en impresoras normales de
tinta, ni con papel normal), después cortar un trozo de placa con la medida necesaria, y a
continuación, se restriega por la parte de cobre un estropajo empapado en alcohol de
quemar, para quitarle el barniz con el que estas placas son fotosensibles. Después se lija la
parte de cobre para que la tinta se adhiera bien. Después de todo esto se plancha la placa
durante 5 min a temperatura media, y después se mete en agua. Tras otros 5 minutos en el
agua, se saca y se quita el papel que recubre la placa, en la que estarán ya las pistas del
circuito impreso. Hay que revisar que no haya pistas que no se hayan marcado bien, en
cuyo caso se repasan con rotulador permanente. Después se hace el ataque químico, que
no afecta a las zonas con tinta, y una vez realizado se limpia la placa con un estropajo para
quitarle la tinta. Ya están las pistas hechas. Luego esas pistas se pueden estañar o no, según
se desee. Después con un punzón, se marcan los pads para que la broca del taladro no
resbale al taladrar, y posteriormente se taladra. Una vez taladrado, se dibuja la serigrafía en
la capa superior de la placa siguiendo el mismo procedimiento que para las pistas. Una vez
que la serigrafía está hecha será el momento de soldar los componentes a la placa, y ya
estará acabada y lista para funcionar.
2
Para este proyecto se han hecho 5 placas, que detallamos a continuación (las de los relés y
la de la bomba son idénticas así que sólo se expone una de estas).
Esta ha sido la etapa más difícil de la construcción del proyecto, pues algunas placas ha
habido que hacerlas mas de una vez, y la causa más frecuente ha sido que algunas pistas se
borraban con el ataque químico porque no se fijaban bien a la placa al planchar.
PLACA DE CONEXIONES
Esta placa es para conectar los componentes a la placa, cableándolos. En cada tira pone
3
qué componente hay que conectar, y en los pines, las patillas del componente a conectar.
PLACA MICROCONTROLADOR ATMEGA
Esta placa alberga el microcontrolador con el que es gobernado el sistema.
PLACA RELÉ
4
Alberga los relés que hacen funcionar la bomba o las válvulas. El proyecto lleva tres placas
de estas, de la que sólo se expone una por ser las otras idénticas a esta placa.
2.3 MONTAJE DE LA MAQUETA
Para montar la maqueta se ha utilizado un tablero de aglomerado de 60X60 cm. Sobre él se
ha ido marcando dónde se van a situar los componentes, y se ha pegado donde irá cada
componente cinta de velcro, para poder extraer los componentes fácilmente, y que se
mantengan fijos sin moverse. Ello evita tener que cargar con toda la maqueta para llenar el
depósito de agua, porque este se extrae y se monta fácilmente. No sólo para llenar el
depósito de agua, sino para transportarlo fácilmente.
Para alojar la válvula se introducen los tornillos en las escuadras, para que el soporte se
quede fijo, y luego se mete la tuerca para fijarlo (hacer lo mismo para el tablero). Para la
válvula se ponen tornillos en los agujeros destinados a tal fin y se pone una tuerca para
fijarla. IMPORTANTE QUE TODOS LOS TORNILLOS LLEVEN SU TUERCA.
Una vez montados todos los componentes se conectan los componentes eléctricos en la
placa del proyecto, montada sobre la placa del micro, en el lugar que corresponda.
Para la bomba y las electroválvulas, hay que conectarlas a la placa de los relés.
El esquema eléctrico se detalla en la página siguiente:
5
6
2.4 PROGRAMACIÓN
El programa del proyecto no tiene gran complicación, pues se trata de leer la humedad de las dos
plantas, evaluarla y ver si la humedad de una de ellas o de las dos baja de un mínimo, que es la
condición para abrir la/las válvula/s. Si una de las válvulas estuviese abierta ya se dispara la bomba.
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);
int bomba=10;//Controla la bomba
int valvula1=9;//Controla una vía de la válvula
int valvula2=8; //Controla la otra vía de la válvula
int humedad1; //Humedad de la primera planta
int humedad2; //Humedad de la segunda planta
void setup()
{
lcd.init();//Inicia la LCD
lcd.backlight();//Activa la luz de la LCD.
pinMode(bomba,OUTPUT);//Declara el control del relé como salida
pinMode(valvula1,OUTPUT);//Declara una vía de la válvula como salida
pinMode(valvula2,OUTPUT);//Declara la otra vía de la válvula como salida
}
void loop()
{
lcd.clear();
humedad1=0.12*analogRead(0); //Permite que la humedad se muestre como % en vez de
valores entre 0 y 1023
humedad2=0.12*analogRead(1); //Permite que la humedad se muestre como % en vez de
valores entre 0 y 1023
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("HUM. PL1:");
lcd.setCursor(12,0);
lcd.print(humedad1);
lcd.setCursor(15,0);
7
lcd.print("%");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("HUM. PL2:");
lcd.setCursor(12,1);
lcd.print(humedad2);
lcd.setCursor(15,1);
lcd.print("%");
/*Este bloque es el ebncargado de hacer que aparezcan
en la pantalla los valores de la humedad que lee el
sensor*/
if(humedad1<10)
{
digitalWrite(valvula1,HIGH);
}
else if(humedad1>60)
{
digitalWrite(valvula1,LOW);//Se desactiva una via de la valvula si la humedad supera el
60%
}
if(humedad2<10)
{
digitalWrite(valvula2,HIGH);
}
else if(humedad2>60)
{
digitalWrite(valvula2,LOW);//Se desactiva la otra via de la valvula si la humedad supera
el 60%
}
if(digitalRead(valvula1)==HIGH || digitalRead(valvula2)==HIGH)//Se activa la bomba sólo
cuando uno de los controles estén a nivel bajo
{
digitalWrite(bomba,HIGH);
8
}
else if(digitalRead(valvula1)==LOW || digitalRead(valvula2)==LOW)
{
digitalWrite(bomba,LOW);//Se desactiva la bomba si una de las válvulas está cerrada
}
delay(1000);
/*Para que los valores se puedan mostrar correctamente
y que no parezca que la pantalla se queda en blanco (si no hubiese retardo
la pantalla no mostraría valor alguno)*/
La lectura de los sensores se ha convertido a % usando la siguiente fórmula:
humedad =0,12⋅analogRead (0)
Se ha hecho para que en la pantalla la humedad no se muestre como valores
comprendidos entre 0 y 1023, porque dificultaría mucho la lectura de la humedad. Esta
fórmula ha sido calculada con el programa de geometría analítica GeoGebra, poniendo los
puntos (0,0) y (1023,100). Uniendo esos puntos se obtiene una recta, cuya ecuación, en
forma y=mx+n, se utilizará para la conversión de la lectura a %. Algunas veces se puede leer
que la humedad es mayor al 100%; es por la precisión de la conversión, que al no tomar
todos los decimales de la fórmula, pues hace que no sea demasiado exacta (se estima un
error de lectura de mas o menos un 5%). Tampoco se han tomado todos los decimales,
pues aquí la precisión, por ahora, no es demasiado importante.
2.5 FUNCIONAMIENTO
En primer lugar, el usuario debe enchufar el sistema a cualquier enchufe de casa, y una vez
enchufado, el sistema chequeará la humedad de las plantas, y por tanto si es necesario
regarlas. En caso de que la humedad de una de ellas caiga por debajo del 10%, el sistema
disparará la válvula correspondiente a la maceta que tiene ese nivel de humedad menor
del 10%, mas la bomba. Si mientras está regando una de las macetas la humedad baja en la
otra, se dispara la valvula y la bomba sigue funcionando. Cuando una de ellas llegue a un
nivel de humedad mayor del 60%, se cierra la válvula correspondiente a la maceta que
alcanza ese nivel de humedad, y la otra sigue abierta hasta que la otra maceta llegue al
60%, momento en el que se desactivarán la válvula y la bomba a la vez. Las válvulas están
programadas para dispararse por humedad, mientras que la bomba se dispara cuando el
sistema detecta que una de las válvulas, o las dos, están abiertas.
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10
3.PRESUPUESTO
CONCEPTO
Sensores humedad
Cinta velcro
Regleta 4 tomas
Bomba agua
Cable 220V
Cable fino sensor
humedad
Clema conexión
eléctrica
Fiambrera 4 L
Maceta y plato
Semillas perejil
Semillas
hierbabuena
Sustrato maceta
Relé
Electroválvula
Manguera 12 mm
diam
Tablero 60x60
Pantalla LCD
Placa CI
Regletas de conexión
Transistores BC547
Diodos LED rojos
Diodo 1N4148
Resistencias 1K
P/U
4,00 €
0,80 €
5,00 €
14,95 €
1,80 €
UDS
2
1
1
1
1
PRECIO TOTAL
8,00 €
0,80 €
5,00 €
14,95 €
1,80 €
PROVEEDOR
DealExtreme
Mercería
Ferretería
Tienda de animales
Ferretería
0,40 €
1
0,40 €
Ferretería
1,77 €
3
5,31 €
Ferretería
2,00 €
0,64 €
0,90 €
1
2
1
2,00 €
1,28 €
0,90 €
Bazar de todo a 100
Bazar de todo a 100
Tienda de agricultura
1,90 €
1
1,90 €
Tienda de agricultura
0,60 €
3,65 €
3,00 €
1
1
1
0,60 €
3,65 €
3,00 €
Bazar de todo a 100
Albacete Digital
RqueR
1,20 €
1
1,20 €
Ferretería
3,50 €
13,50 €
14,50 €
0,88 €
0,10 €
1,37 €
0,01 €
0,03 €
1
1
1
6
3
3
3
3
3,50 €
13,50 €
14,50 €
5,28 €
0,30 €
4,11 €
0,03 €
0,09 €
Tienda de bricolaje/Carpintería
DealExtreme
Albacete Digital
Ariston
Ariston
Ariston
Ariston
Ariston
TOTAL
92,10 €
4.FOTOS DEL PROYECTO
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5. DESCRIPCIÓN E IMÁGENES DE LOS MATERIALES USADOS
PANTALLA LCD: Muestra el valor de la humedad de las dos macetas
ELECTROVÁLVULA DE LAVADORA: Para dirigir el flujo de agua hacia las plantas que lo
necesitan
CONECTORES FASTON
CINTA DE VELCRO
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MANGUERA TRANSPARENTE
BOMBA AGUA
Sirve para que el agua circule desde el depósito hasta la válvula. Es de caudal regulable,
con una potencia de 5 watios y puede bombear hasta una altura de 60 cm.
RELÉS
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SENSOR DE HUMEDAD
Este sensor funciona en base a la conductividad de la tierra. Cuando está muy húmeda,
conduce muy bien la electricidad y da una señal muy grande, del orden de los 4.5 V, pero si
por el contrario, la tierra está seca, su conductividad será muy pequeña y entonces da una
señal muy pequeña.
6. FE DE ERRATAS
•
El transistor de las placas de los relés va conectado al revés en vez de como sale en
la serigrafía de las placas.
•
No aparece la pantalla LCD en el esquema eléctrico porque el modelo de pantalla no
lo tiene el programa.
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