Control de la temperatura ambiente en un invernadero tipo venlo, mediante el uso del microcontrolador 8031

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1 Control de la temperatura ambiente en un invernadero tipo venlo, mediante el uso del microcontrolador 8031 GENARO CALDERÓN RODRÍGUEZ HÉCTOR HORACIO OCHOA NARANJO FACULTAD DE INGENIERÍA MECANICA Y ELÉCTRICA INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA UNIVERSIDAD DE COLIMA COQUIMATLÁN, COL., MÉXICO gencr4@hotmail.com scoby31@hotmail.com RESUMEN. En el presente artículo se describe el funcionamiento de un sistema de control de temperatura con el sensor LM335, con un circuito de activación por medio de un microcontrolador 8031 y un sistema de ventilación. Este sistema esta basado en un transistor capaz de sensar la temperatura ambiente y convertir esa información a voltaje, por medio del cual el microcontrolador se encargará de activar o desactivar el sistema de ventilación. Éste artículo se enfoca principalmente al control de temperatura en invernaderos tipo venlo, donde la estructura de este tipo de invernadero nos permite controlar fácilmente la temperatura, esto es debido al tipo de ventilación que ofrece la estructura del invernadero. Logrando obtener un 80% en el control de la temperatura con la ayuda del microcontrolador I. INTRODUCCIÓN. El cultivo bajo invernadero siempre ha permitido obtener producciones de primera calidad y mayores rendimientos, en cualquier momento del año, a la vez que permiten alargar el ciclo de cultivo, permitiendo producir en las épocas del año más difíciles y obteniéndose mejores precios. Este incremento del valor de los productos permite que el agricultor pueda invertir tecnológicamente en su explotación mejorando la estructura del invernadero, los sistemas de riego localizado, los sistemas de control del clima, etc., que se reflejan posteriormente en una mejora de los rendimientos y de la calidad del producto final. En los últimos años son muchos los agricultores que han iniciado la instalación de sistemas que permiten la automatización de la apertura de las ventilaciones, radiómetros que indican el grado de luminosidad en el interior del invernadero, instalación de equipos de calefacción, etc. Por ello en el presente documento se expone una breve descripción del sistema de control de temperatura, ya que es un de las factores mas importantes que influyen en el control del microclima de [1] II. FUNCIONAMIENTO.

2 El sistema está compuesto de un sensor de temperatura ambiental LM335, donde éste entrega variaciones de voltaje al medir la temperatura. Éste voltaje es comparado por el integrado LM311 para obtener una tabla de equivalencias entre voltaje y temperatura. Los valores obtenidos de la comparación son enviados a un microcontrolador 8031, donde se analizan los datos para ver si la temperatura esta dentro del rango establecido. Cuando la temperatura pasa el máximo valor establecido, el microcontrolador activa el sistema de ventilación, este sistema esta compuesto de un ventilador (que simula el sistema de ventilación), que es activado por una compuerta de transmisión y un relay cuando el microcontrolador envía el pulso de activación (5v). De igual manera el sistema de ventilación es desactivado por un pulso de desactivación (0v). Este sistema es utilizado para controlar la temperatura ambiente dentro de III. SENSOR DE TEMPERATURA El LM 135 (que se muestra en la figura 1) es un sensor de temperatura de fácil calibración, que opera como un zener de 2 terminales, este tiene un voltaje de ruptura directamente proporcional a la temperatura absoluta a +10 mv/ºk. Con menos de 1 ohm de impedancia dinámica, que opera con un rango de corriente de 400uA a 5mA. Cuando se calibra a 25ºc tiene un error de menos de 1ºc sobre 100ºc, y a diferencia de otros sensores este tiene una salida lineal. Las aplicaciones del sensor de temperatura abarca un rango de - 55ºc a + 150ºc. La baja impedancia y la salida lineal hacen que la interfaz de lectura o de control sea un circuito esencialmente sencillo. A partir de los voltios obtenidos podemos saber la temperatura en grados centígrados aplicando la fórmula: Voltaje = (ºC + 273) * 10mV [2] Figura 1. Diagrama de configuración del LM335. III. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA. El sistema está compuesto de un sensor de temperatura ambiental LM335, donde éste entrega variaciones de voltaje al medir la temperatura. Éste voltaje es comparado por el integrado LM311 para obtener una tabla de equivalencias entre voltaje y temperatura. Los valores obtenidos de la comparación son enviados a un microcontrolador 8031, donde se analizan los datos para ver si la temperatura esta dentro del rango establecido. Cuando la temperatura pasa el máximo valor establecido, el microcontrolador activa el sistema de ventilación, este sistema esta compuesto de un ventilador, que es activado por una compuerta de transmisión y un relay cuando el microcontrolador envía el pulso de activación (5v). De igual manera el sistema de ventilación es desactivado por un pulso de desactivación (0v). IV. DIAGRAMAS. El sistema esta dividido en tres partes fundamentales que son: sensado, activación, control y etapas de potencia.

3 4.1. ETAPA DE SENSADO. transmisión se utilizo una compuerta AND con una entrada a Vcc y en la otra entrada el pulso de salida del comparador PRIMERA ETAPA DE POTENCIA. Figura 2. Circuito sensor de temperatura. En la figura 2 se muestra el diagrama del sensor de temperatura que se utilizó para la medición de temperatura con la implementación del LM335, donde la temperatura es convertida a niveles de voltaje para que pueda ser comparada ETAPA DE ACTIVACIÓN. Figura 4. Diagrama a bloques de la primera etapa de potencia. En la figura 4 se muestra el diagrama a bloques de la primera etapa de potencia. En esta etapa se utilizó una compuerta de transmisión. El pulso que recibe la compuerta de transmisión viene de la compuerta AND, debido a este pulso se activa la interrupción 3 del microcontrolador ETAPA DE CONTROL. Figura 3. Etapa de activación. En la figura 3 se muestra el diagrama de la etapa de activación del sensor de temperatura LM335. En esta etapa el LM335 envía un nivel de voltaje (dependiendo de la temperatura) al comparador LM311 el cual hace una comparación entre el voltaje del sensor y el voltaje de referencia (pin 3). En esta comparación si los voltajes son iguales el comparador envía un 1 lógico, si los voltajes en la comparación no son iguales envía un 0 lógico. Para garantizar que el pulso de salida active la compuerta de Figura 5. Microcontrolador En la figura 5 se muestra el microcontrolador 8031 como etapa de

4 control. En esta etapa el microcontrolador recibe un pulso de la compuerta de transmisión el cual activa la interrupción 3 del microcontrolador. Lo cual hace que el microcontrolador saque un pulso que es dirigido a la etapa de potencia del sistema de ventilación SEGUNDA ETAPA DE POTENCIA. Figura 6. Diagrama a bloques de la segunda etapa de potencia. En la figura 6 se muestra el diagrama a bloques de la segunda etapa de potencia. En esta etapa se utilizo una compuerta de transmisión, que recibe el pulso del microcontrolador, la compuerta hace que active el relay para encender el ventilador, el cual simula la ventilación de Es necesario activar el ventilador de esta manera, debido a que el microcontrolador no puede dar la suficiente corriente al ventilador para que éste encienda. V. ANALISIS DE RESULTADOS. Por medio del sensor de temperatura y de la utilización de la formula: Voltaje = (ºC+ 273) (10 mv), obtuvimos una tabla de valores de temperatura contra voltaje. La tabla de valores es la siguiente: Temperatura Voltaje 10º º º º º º º º º º º 2.93 Cuando medimos el voltaje y la temperatura ambiental los valores si fueron congruentes, por lo tanto, los valores obtenidos fueron los deseados y se pudo proseguir a enviar esos valores al microcontrolador. Previamente se estableció un rango máximo de temperatura para que el microcontrolador pudiera realizar la tarea especifica que se le dio, que es la de activar o desactivar el sistema de ventilación. Mediante la programación del microcontrolador 8031 se logro que cuando éste recibe el pulso del comparador comience una rutina de trabajo que consiste en activar el sistema de ventilación durante un determinado tiempo (entre 3 y 4 minutos aproximadamente) y después desactiva el sistema de ventilación. Finalmente el resultado obtenido es el control de la temperatura ambiente, de forma sencilla y económica se logro controlar esta variable que es la más importante dentro del desarrollo de los cultivos en los invernaderos. VI: CONCLUSIONES. Es necesario calibrar el sensor de temperatura debido a que por medio de éste se logra el control de la temperatura que deseemos, por lo tanto debe ser muy sensible al cambio de temperatura para que tenga una buena medición y por consiguiente un buen control. Para garantizar que los pulsos de activación funciones bien, fue necesario agregar etapas de potencia.

5 Con material de bajo costo se logro un control de temperatura óptimo, además de que su diseño es sencillo. AGRADECIMIENTOS Agradecemos el apoyo de un amigo el cual estuvo con nosotros para la realización de éste proyecto. REFERENCIAS: [1] control_climatico.asp [2] Exx.html CURRICULUMS C. Genaro Calderón Rodríguez. Estudiante del 7 semestre de la Ingeniería de Comunicaciones y Electrónica en la Facultad de la Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad de Colima. Técnico en Electrónica en el año 2001 por el Bachillerato Técnico N 2 de la misma casa de estudios. Actualmente sus áreas de interés son el Control de la temperatura de C. Héctor Horacio Ochoa Naranjo. Estudiante del 7 semestre de la Ingeniería de Comunicaciones y Electrónica en la Facultad de la Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad de Colima. Técnico en Electrónica en el año 2001 por el Bachillerato Técnico N 2 de la misma casa de estudios. Actualmente sus áreas de interés son el Control de la temperatura de