Sistema de riego para jardines utilizando la plataforma arduino

1. INTRODUCCION.

La medición de la temperatura y la humedad del aire son muy esenciales para conocer si las platas que estén cultivando necesitan agua para que puedan crecer lo más grande posible. Por esta razón en este trabajo se propone realizar un sistema de riego con la plataforma arduino, de fácil implementación y de bajo costo, el cual podrá medir temperatura y humedad, también controlara una bomba de agua para el riego de las plantas.

1. ANTECEDENTES

Jose aguado de costa(septiembre-2012) desarrollo de un sistema automatizado para un invernadero este proyecto consiste en el diseño de la automatización de los sistemas de riego  calefacción y aireación de un invernadero ya construido

Saúl Adrián Inca Sánchez (lima-Perú 2013) Automatización y control del sistema nft para cultivos hidropónicos, presenta conceptos de ingeniería electrónica para el diseño de un sistema de control y automatización para cultivo hidropónicos

Rodolfo Agudelo dueñas y colaboradores (junio 2015, Bogotá) Automatización en el cultivo de flores mejora la producción y la calidad de esta en gran escala ocupando tecnología de punta

Jhonny Wbeimar Perea palacios (pereia, noviembre 2016) diseño de un sistema de monitoreo, registro y control de temperatura y humedad para un cultivo de invernadero desarrollo de una aplicación que permita el monitoreo, registro y control del proceso de desarrollo de un cultivo

1. MATERIALES

Los materiales que se utilizaran en el prototipo del sistema de riego para jardines son: Arduino UNO, el sensor de humedad y temperatura Dht11 o Dht12, y para el almacenamiento se incluirá un módulo lector de tarjeta SD. Además se utilizaran un par de placas fenólicas y cables para puentes así como los componentes necesarios de la fuente de poder que alimenta al sistema.

1. ARDUINO UNO.

El Arduino es una plataforma computacional física open-source basada en una simple tarjeta de I/O y un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje Processing/Wiring. El Arduino Uno R3 puede ser utilizado para desarrollar objetos interactivos o puede ser conectado a software de tu computadora (por ejemplo, Flash, Processing, MaxMSP). El IDE open-source puede ser descargado gratuitamente (actualmente para Mac OS X, Windows y Linux).

Características:

• Microcontrolador ATmega328.
• Voltaje de entrada 7-12V.
• 14 pines digitales de I/O (6 salidas PWM).
• 6 entradas análogas.
• 32k de memoria Flash.
• Reloj de 16MHz de velocidad

1. SENSOR DE TEMPERATURA Y HUMEDAD DHT11 Y DHT12.

Estos sensores disponen de un procesador interno que realiza el proceso de medición, proporcionando la medición mediante una señal digital, por lo que resulta muy sencillo obtener la medición desde un microprocesador como Arduino.

Ambos sensores presentan un  encapsulado de plástico similar. Podemos distinguir ambos modelos por el color del mismo. El DHT11 presenta una carcasa azul, mientras que en el caso del sensor DHT22 el exterior es blanco.

Para hacer la conexión se alimentamos desde Arduino al sensor a través de los pines GND y Vcc del mismo. Por otro lado, conectamos la salida Output a una entrada digital de Arduino. Necesitaremos poner una resistencia de 10K entre Vcc y el Pin Output.

Relative humidity Resolution: 16Bit Repeatability: ±1% RH Accuracy: At 25℃ ±5% RH Interchangeability: fully interchangeable Response time: 1 / e (63%) of 25℃ 6s 1m / s air 6s Hysteresis: <± 0.3% RH Long-term stability: <± 0.5% RH / yr in Temperature Resolution: 16Bit Repeatability: ±0.2℃ Range: At 25℃  ±2℃ Response time: 1 / e (63%) 10S

1. MODULO LECTOR DE SD

Un lector SD es un dispositivo que permite emplear como almacenamiento una tarjeta SD, que podemos incorporar en nuestros proyectos de electrónica y Arduino.

La tensión de alimentación es de 3.3V, pero en la mayoría de los módulos se incorpora la electrónica necesaria para conectarlo de forma sencilla a Arduino, lo que frecuentemente incluye un regulador de voltaje que permite alimentar directamente a 5V.

Para esto insertamos nuestra SD a la PC, abrimos y creamos un archivo de hoja de texto, por ejemplo archivo.txt,

He ingresamos el texto que posteriormente vamos a leer desde Arduino.Este sensor tiene la capacidad de medir la humedad del suelo. Aplicando una pequeña tensión entre los terminales del módulo YL-69 hace pasar una corriente que depende básicamente de la resistencia que se genera en el suelo y ésta depende mucho de la humedad. Por lo tanto al aumentar la humedad la corriente crece y al bajar la corriente disminuye.

La conexión de este modulo es muy sencilla, no se requieren de resistencias extras, simplemente se conecta el modulo YL-69 al modulo YL-38 y posteriormente se conectan a la tarjeta Arduino, el pin de conexión a Arduino depende de si se utiliza la salida analógica o digital (También puede ser conectado a microcontroladores que poseen entras analógicas o digitales) tal y como se a continuación.

1. ESPECIFICACIONE S DE LA PLANTA

La rosa es una planta para cultivar en el exterior que en general requiere una exposición al sol, debe procurarse situarla en un lugar ventilado, donde la temperatura no exceda los 25°C. En general puede cultivarse en climas cálidos, con una variación térmica entre los 15 y los 25°C, en climas más fríos hay que proteger las raíces de la helada, mediante un buen acolchonado sabiendo que puede aguantar temperaturas por debajo de los -10°C. Para evitar el contraste de temperaturas que se producen en estos lugares cuando sale el sol, con respecto al frio nocturno, es conveniente plantarla o colocarla en semisombra, de esta manera los rayos solares no la quemaran después de controlarla. Debe existir un porcentaje de humedad relativa óptimo para favorecer la apertura de los estomas, el incremento gaseoso y evitar la aparición de enfermedades. 
Por lo general, la humedad relativa debe oscilar entre el 60-70%, excepto en algunos periodos del ciclo como después de: 1) Plantación, donde requiere mayor humedad para estimular el crecimiento y 2) Poda, para estimular la formación de yemas y el crecimiento (85-90%).
Niveles inferiores al 60% pueden producir daños por deshidratación e incremento de plagas como ácaros

4.1 TIPO DE SUELO PARA CULTIVAR LAS ROSAS

Requiere un suelo bien trabajado que mantenga la humedad y composición ligeramente acida (reacción edafica: pH alrededor del 6.5). Por ello es mejor plantarla en lugares profundos y ricos en materia organica- mezcla de brezo,castaño y estiércol bien formado- pero, al mismo tiempo que no retengan el agua. El rosal no soporta los terrenos calizos por ello se recomienda aplicar fertilizantes anticalcareos(ver tabla 5.1).

RECOME NDACIONES

Distancia entre ejemplares

Suelo&nbs p;   (materia orgánica)

Lug ar de cultivo

Rango  de variación térmica

Fecha s de plantación

30-40cm

Me zcla de brezo, castaño y estiercol

Semisombra

15 y 25°C

Mitad de diciembre a finales de marzo o principios de abril

Tabla 1.1: Tabla de recomendaciones para sembrar las rosas en jardines.

1. PROCESO DE ARMADO

5.1 Arduino – Pantalla LCD 16X2

Lo primero que se debe realizar es descargar las librerías del sensor de temperatura y humedad, ya que esto permite establecer la comunicación entre el arduino y el sensor de temperatura.

Se conecta el arduino a la computadora a través de un cable usb, y se carga el código en el microcontrolador, verificando así que las lecturas se actualicen constantemente.

Una vez realizado el proceso anterior, se procede a establecer la comunicación de la pantalla LCD 16x2; para no conectar todos los pines del LCD al arduino, se puede soldar la interfaz i2c directamente al LCD. Una vez realizado esto solo basta conectar 4 cables del LCD al arduino (Gnd,vcc,clk,dat).

5.2 SESONRES DHT11

EL sensor dh11 cuenta con 3 pines para la comunicación con el microcrotrolador arduino, el primer pin es de la alimentación (VCC) el sungo es de la trasmisión de datos, y el ultimo pin es de tierra.

Una vez conectada debemos descargar una librería especial de comunicación, el cual se puede obtener, ingresando al ide de arduino, click sobre, tools y seleccionamos la opción de agregar librerías, una vez ahí escribimos, dh11 y se desplegara una lista de opciones, buscamos la que corresponda a la versión más actualizada y seleccionamos añadir librería.

Posteriormente, podemos cargar el código y se establecerá una comunicación más eficiente y sin necesidad de escribir otro código para el sensor dh11

Una vez realizado el proceso anterior, se procede a establecer la comunicación de la pantalla LCD 16x2; para no conectar todos los pines del LCD al arduino, se puede soldar la interfaz i2c directamente al LCD. Una vez realizado esto solo basta conectar 4 cables del LCD al arduino(Gnd,vcc,clk,dat).

Una vez finalizado los pasos anteriores se procede a realizar una carcaza de plastico en la cual se guardaran lo componentes electrónicos que se encargan de la parte de procesado de información, la cual tratara de evitar el contacto con el exterior. En la parte frontal de la caja se hace un corte rectangular con dimensiones de 8cmx 3.6cm como se muestra en la figura de la parte inferior.

Adicionalmente se puede elaborar otra caja en la cual guardemos el circuito de la etapa de potencia, esto con la intención de que si llega a ocurrir un error, sea más fácil detectar de donde vienen el problema

espués de haber instalado los sensores, se procede a instalar el sistema de riego, el cual básicamente es constituido por una cabeza de poder, a la cual se le colocan canales de flujo por donde circulara el agua. Se tiene que tomar en cuenta que la cabeza de poder estará sumergida en el agua, todo el tiempo, a menos que se opte por construir una extensión utilizando alguna manguera o tubo.

Para la elaboración de este sistema de riego se hizo uso de tubo pvc de aproximadamente 3 cm de diámetro

 La imagen anterior se puede observar, las conexiones de los canales con la cabeza de poder. En el tubo pvc, si hicieron perforaciones de aproximadamente 1,5 cm de diámetro, las cuales permitirán el desplazamiento del agua

Se colocan las plantas, cuidadndo que se deje un espacion entre cada planta de aproximadamente 10 cm, esto evitara que las raices empiezen a competir por obtener los nutrientes de la planta vecina, lo que podria oasionar que las plantas no se desarrollaran correctamente

Se colocan los sensores de humedad en un lugar cercano a el tallo de la planta, con esto se consgiue un mejor muestreo de cada una de las plnatas, evitanto asi, una medicion incorrecta.

1.   RECOMENDACIO NES

Teniendo ya todos los componentes funcionando, se deben resguardar en un lugar alejado de fuentes de calor y o humedad.

1. LITERATURA CITADA

Abdullah, A. and Barnawi, A. 2012. Identification of the type of agriculture suited for application of wireless sensor networks. Rus. J. Agric. Socio. Econ. Sci. 12(2):19-36. Borate, U. G. and Patil, R. T. 2013. Wireless real time proportional control system. Inter. J. of Comm. 1(2):15-20

Carrillo, F. G. 1999. Sistema automático de fertirriego para cultivos ornamentales bajo condiciones de invernadero. Tesis de maestría. Colegio de Postgraduados. Montecillo, Texcoco, Estado de México. 75 p.

Torrente, A. O. 2013. Arduino. Curso práctico de formación. Alfaomega. Primera Edición Rustica. Madrid, España. 588 p.

Silva, V. M. A. 2001. Meteorología e climatología. Brasilia: INMET, Gráfica y Editora Pax. 532 p.