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 ELECCIÓN DE LA FORMA DE FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO...2 2.3 MONTAJE DE LA MAQUETA...2 2.4 PROGRAMACIÓN...4 3. PRESUPUESTO...7 4. FUNCIONAMIENTO...7
1.DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Se trata de un sistema de riego totalmente automático que es disparado por humedad. Un sensor de humedad mide la humedad que hay en la tierra de la maceta, y este sensor manda una señal al Arduino, evaluando si hay que regar la planta. En ese caso, el arduino disparará un relé que activa una bomba de agua que funciona a 220 V, y cuando llegue a la humedad que fija el usuario como límite, detiene la bomba para evitar que siga regando más. 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. No todos se han tenido que comprar por venir incluidos en el kit de Arduino. 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: Botella de agua 0,75 l Pantalla LCD Potenciómetro 10K Electroválvula usada de lavadora Conectores faston Cable eléctrico Velcro Manguera de 12 mm de diámetro Bomba agua Relé Fiambrera Placa board Arduino Uno Transistor PNP 1
Sensor de humedad Cable sensor humedad Tablero de madera La mayoría de los materiales estaban disponibles en Albacete capital, pero otros como los sensores de humedad hubo que pedirlos fuera de Albacete, y tardaron 2 dias en llegar, pero no incluían el cable, por lo que ha habido que modificarlos para hacerlos funcionar sin el cable original. Recientemente se han recibido los sensores de humedad encargados hace un mes al profesor, que funcionan mucho mejor que los anteriores. 2.2 ELECCIÓN DE LA FORMA DE FUNCIONAMIENTO DEL PROYECTO Para el proyecto se barajaron dos posibilidades: la primera era usarlo con una bomba de agua conectada a una manguera que va a la maceta, y la segunda, usando una botella a la que se le pone una electroválvula. En el caso de la electroválvula, hay que marcar primero el contorno de la boquilla de la electroválvula, y después, perforar la botella haciendo un agujero para que la electroválvula entre sin problemas. Posteriormente se sella el hueco que queda entre la botella y la boquilla de la electroválvula, de forma que el agua no se salga por ese hueco. Esta solución se ha descartado porque la válvula no queda bien sellada, y además la electroválvula, si está activada mucho tiempo, se recalienta demasiado, pudiendo llegar a quemarse. Para la bomba, hay que decidir en qué parte de la fiambrera se va a poner. Lo mejor es ponerla cerca de los bordes, pero no muy pegada al borde, para que tenga suficiente caudal de agua para funcionar. Después se une la bomba con la manguera y se lleva hasta la maceta. Esta solución ha sido probada y ha demostrado ser la mejor, pues es la que más se aproxima a la realidad. El unico inconveniente que plantea es que la fiambrera se vacíe demasiado rapido y se llegue a quemar la bomba, pero se puede solventar fácilmente regulando el caudal de la bomba, poniéndolo al mínimo, y de esa manera, tardará más en vaciarse. IMPORTANTE NO OLVIDAR QUE SI LA BOMBA FUNCIONA EN SECO SE QUEMA. En ambos casos es necesario usar un relé para controlar el funcionamiento de la bomba o electroválvula, ya que funcionan a 220 voltios. 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 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 2
transportarlo fácilmente. Para el cableado seguiremos el esquema que aquí se propone: Al pin 8 se conecta la base del transistor con una resistencia en serie, y el colector se lleva a Vcc. El emisor se conecta a masa. El cable de 220 V no cabe en la protoboard porque es demasiado gordo, así que hay que adaptar la conexión del enchufe para que se pueda conectar a la protoboard usando una clema a la que se conectará otro cable más fino. Lo mismo para la bomba. Estas clemas se pegan con velcro al tablero para evitar que se muevan. El relé lleva un diodo en paralelo para evitar que la corriente que se autoinduce su bobina no pase al circuito, porque así se polariza en inversa y se abre el circuito, lo que evita que esta corriente afecte negativamente al circuito. Para montar el sensor de humedad, a los tres cables que lleva (alimentación, masa y señal), se les ha puesto el cable que se utilizó para los otros sensores, porque el cable que lleva integrado el sensor es un poco corto. A la base múltiple se enchufa la bomba. Cuenta con un interruptor para poder pararla en caso de urgencia (pej que el depósito se vacíe muy rápido). La manguera de la bomba se fija a la boquilla, se le atornilla una abrazadera ajustable de 8 3
a 16 mm para que la manguera no salga despedida por la fuerza del agua, y la boquilla de la manguera se fija a la planta con una pinza ajustable. La bomba se fija a la base de la fiambrera, no demasiado cerca de la pared, ni tampoco en medio, gracias a las ventosas que posee en la base. No se ha puesto la manguera porque la evaporación que sufre una planta por estas fechas es casi nula (La última lectura arrojó un 98%). Se ha probado a poner la planta cerca de una estufa durante un rato para hacer que se evapore más rápido el agua, pero no consigue hacer que baje la humedad, ni siquiera con el aire acondicionado en calefacción. También el recipiente en el que está la maceta influye para la evaporación, pues es de plástico y no de barro. El plástico, al no ser poroso dificulta la evaporación del agua y sólo permite que la humedad escape por arriba y por debajo, no por los lados. 2.4 PROGRAMACIÓN Para programar el Arduino, se ha hecho un programa en el que se leen la humedad de la planta (la que llega por el sensor) y la humedad de corte (la que ajusta el potenciómetro y a la que debe parar la bomba) /*Disposición de los pines en la LCD GND: A tierra(gnd) Vcc: A 5 voltios SDA: A la entrada analógica 4 SCL: A la entrada analógica 5 */ //Primero incluimos las librerías: #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); int humedad;//valor de la humedad actual de la planta int humedadcorte;//humedad que fija el usuario girando el potenciómetro. int control=8;//pin que activa o no el relé void setup() { lcd.init();//inicia la LCD lcd.backlight();//activa la luz de la LCD. pinmode(control,output);//declara el control del relé como salida 4
} void loop() { //Para que el sistema convierta la lectura analógica en % hay que establecer una relación: humedad=0.12*analogread(0);//convierte la lectura del sensor a %. humedadcorte=0.07*analogread(1)+15;//convierte la lectura del potenciómetro a %. La humedad se ajusta entre un 15 y 90 por ciento. /*El siguiente bloque imprime en la pantalla el valor de la humedad que lee el sensor, y el de la humedad de corte leída por el potenciómetro*/ lcd.setcursor(0,0); lcd.print("hum. PLANTA:"); lcd.setcursor(12,0); lcd.print(humedad); lcd.setcursor(15,0); lcd.print("%"); lcd.setcursor(0,1); lcd.print("hum. CORTE:"); lcd.setcursor(12,1); lcd.print(humedadcorte); lcd.setcursor(15,1); lcd.print("%"); if(humedad<10) { } digitalwrite(control,high); else if(humedad>humedadcorte) { } digitalwrite(control,low); 5
} delay(1000); lcd.clear(); El programa no tienen una gran dificultad, pues sólo se trata de activar o desactivar una salida, y de leer el valor del sensor y del potenciómetro. En el sensor, se lee el valor del sensor y se imprime la lectura por la pantalla LCD. Para el relé, se pone a 1 si la humedad cae por debajo de un 10%, y se apaga al llegar a la humedad que fije el usuario como corte. Tanto la lectura del sensor como la humedad de corte se convierten a % para que al usuario le sea fácil comprender la humedad que está ajustada como corte y la que tiene la planta en cada momento. Si no se convirtiera, la humedad saldría como un número comprendido entre 0 y 1023, lo que no facilita saber si la planta está seca o muy húmeda. 6
3. PRESUPUESTO 4.FUNCIONAMIENTO CONCEPTO P/U UDS PRECIO TOTAL Sensores humedad 4,00 2 8,00 Cinta velcro 0,80 1 0,80 Regleta 4 tomas 5,00 1 5,00 Bomba agua 14,95 1 14,95 Cable 220V 0,60 1 0,60 Cable fino sensor humedad 0,40 1 0,40 Clema conexión eléctrica 1,77 1 1,77 Fiambrera 2,75 L 1,50 1 1,50 Maceta y plato 0,64 1 0,64 Semillas perejil 0,90 1 0,90 Semillas hierbabuena 1,90 1 1,90 Sustrato maceta 0,60 1 0,60 Relé 3,65 1 3,65 Botella Agua 0,75 1 0,75 Electroválvula 2,00 1 2,00 Manguera 12 mm diam 0,60 1 0,60 Tablero 60x60 3,50 1 3,50 Subtotal 47,56 IVA 21% 9,99 TOTAL 57,55 El sistema lee constantemente la humedad de la planta a través de un sensor que está pinchado en la tierra de la maceta, y la muestra por la pantalla. Si la humedad de la planta cae por debajo de un 10%, se dispara la bomba, y se parará cuando llegue a la humedad que ajuste el usuario por medio del potenciómetro. Para ajustar la humedad de corte, el usuario debe girar el potenciómetro a la dcha si quiere aumentar la humedad de corte, y hacia la izquierda si la quiere reducir. La humedad que el usuario ajusta también es mostrada por la pantalla junto con la de la planta. 7
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