Grupo 20 – Inverduino

Introducción

Nuestro proyecto consiste en desarrollar un invernadero automático
que requiera de la mínima ayuda humana y que además podamos sincronizar con una
aplicación web.
A través de una serie de sensores podremos medir la
temperatura exterior, temperatura interior, humedad ambiental interior y el
nivel de luz. Interpretando estos parámetros el invernadero actuara
automáticamente realizando diferentes acciones:
  • Abrir y cerrar el toldo
  • Activar el sistema de climatizacion (ventilador o calefacción)
  • Controlar el nivel del depósito
  • Regado automático
  • Monitorización Web
Esquema general del
proyecto

A continuación se expone un gráfico con todos los sensores y dispositivos usados para la creación de nuestro invernadero:



Pulsa AQUI para ver el código fuente


Componentes y
presupuesto

Los componentes que no se encuentran en la tabla están incluidos
en el kit arduino.

Componentes
Precio
Kit Arduino
29.95
Tablas madera
Plástico
impermeable y telas
3.30
Vara de metal
y tuercas
1.50
Leds,
fotorresistencia y sensor temperatura
3.00
Pantalla LCD
16×2
8.72
Modulo relé
5V
5.25
Cables
unipolares 10m x2
4.00
Cables
macho-hembra x10
2.90
Motor pequeño
3..6V
7.26
Pines x14
0.30
L293 (puente
H)
3.94
Sensor de
fuerza resistivo
8.00
Módulo wifi
ESP8266
8.44
Tubo
plástico
1.50
Motor DC
Bomba de
agua pequeña
PRECIO TOTAL
88.02

Montaje

En primer lugar tenemos que conseguir todos nuestros componentes y herramientas:

Seguimos con las tablas y el montaje de la estructura:

Empezamos a cerrar nuestro invernadero con el plástico que habíamos comprado:

Y seguimos con la parte de los circuitos, probando módulos:

Y vamos colocándolos en nuestra estructura:

Una vez hecho esto, nos queda empezar a buscar nuestras plantas, y las colocamos en la estructura:

Terminamos de montar depósito, climatización, calefacción, alarma del depósito y pantalla lcd:

Finalmente, el invernadero terminado, junto a su esquema:

Funcionamiento


          Medir parámetros mediante sensores:

  • Luz con un LDR
  • Humedad y temperatura interiores con un DHT11
  • Temperatura exterior con un LM35
  • Peso del depósito con un sensor de fuerza resistivo.
  1.          
    Apertura y cierre del toldo dependiendo de la luz. El toldo se moverá gracias a un pequeño motor que conectado a un
    puente H (L293) que sirve para invertir la dirección de giro de nuestor motor para poder subir y bajar el toldo.

  2.          
    Informar al usuario de todos los datos y todas
    las acciones que realiza el invernadero a través de una pantalla LCD conectada
    a la arduino y de una aplicación web a la que enviaremos los datos usando un módulo wifi ESP8266.

  3.          
    Chivato de depósito vacío. Cuando el peso del depósito nos indique un nivel de agua bajo (no podemos dejar el depósito vacío ya que podría romper la bomba) se encenderá un led azul en la parte delantera de nuestro invernadero, indicando la necesidad de rellenar el depósito.

  4.          
    Sistema de climatización.
    Cuando la temperatura interior sea elevada se activara un sistema de
    ventilación formado por un motor y una hélices. Dicho motor también irá conectado al puente H (L293). Al tener una temperatura mayor (o igual) a 23, el ventilador de la climatización aparece encendido como se puede observar en el video.

  5.          
    Sistema de calefacción. En el
    caso de que la temperatura interior sea baja se activara el sistema de
    calefacción. Dicho sistema se compone de 2 leds rojos que simulan un emisor de calor. En el video lo que hacemos es bajar la temperatura hasta que baja de 22 grados. En ese momento se enciende la calefacción y se apaga el ventilador. El video y el código que se ejecuta en ese momento son los siguientes:

  6.          
    Regado automático. El invernadero activara el
    sistema de riego un par de veces al día mediante una bomba de agua (el intervalo es configurable, en el video se riega cada 5 segundos). Dicha bomba va conectada a un enchufe convencional. Para hacerla funcionar hemos tenido que usar un relé de 5v conectado al Arduino para que controle el funcionamiento de la bomba.

Trabajo de cada integrante

El proyecto se realizo de manera conjunta en un 80% del tiempo, aunque es verdad que podemos diferenciar  ciertas partes:

  • La compra de componentes la realizó Soraya.
  • Las maderas las consiguió Gonzalo.
  • La estructura inicial del invernadero la realizó César, el bricolaje y el resto de montaje lo hicieron Gonzalo y Soraya.
  • En cuanto a código y componentes, Gonzalo se especializó en el módulo Wifi, ya que nos dió muchos problemas. César se encargó del funcionamiento de la bomba de agua y ambos motores y Soraya del funcionamiento del resto de sensores y componentes. Una vez lo teníamos, todo el código principal se fue uniendo entre todos.
  • El desarrollo de la aplicación web fue realizada en su totalidad por Gonzalo.
  • El montaje final de sensores, motores y resto de componentes en la estructura lo realizó César.
  • El prezi lo hicieron entre Soraya y Gonzalo.
  • Y finalmente el blog lo hizo César.

Aún así, como ya hemos comentado, todos hemos estado presentes de una manera u otra en cada uno de los pasos para la creación de este proyecto.


Problemas encontrados


  • El diseño del toldo: Fue complicado, en un principio pensamos en hacerlo con dos motores, pero finalmente nos decantamos por uno añadiendo un poco de pendiente para que el cierre fuera más sencillo, nos decantamos por un motor pequeño, pero tuvimos muchas dudas en ese aspecto. Finalmente montar el motor y hacer que funcionara el toldo también fue complejo, para evitar “descarrilamientos” tuvimos que añadir un par de railes laterales que le obligaran a seguir el camino.
  • La pantalla LCD: Nos ha quitado mucho tiempo, hemos tenido que soldar y desoldar 3 veces, para finalmente encontrar por internet que el problema era que el potenciómetro estaba al revés (lástima no haberlo puesto bien a la primera).
  • Placa Arduino rota: La placa Arduino que venía en el pack que nos proporciona la universidad vino rota, por lo que tuvimos que comprar otro pack a pccomponentes lo cual nos quitó tiempo de trabajo debido al envío y nos imposibilitó usar dos placas, debido a esto, tenemos todos los pines de la placa conectados, lo cual nos lleva al siguiente punto.
  • Problema de pines: Al estar limitados al uso de una sola Arduino, tuvimos todos los pines completos, literalmente. Para conectarlo todo fue complicado. En un momento se nos desenchufó un cable y fue un caos encontrar de donde salía.
    • Pines 0 y 1: Estos pines son especiales, son los que utiliza Arduino para subir código, y para establecer la comunicación serial con el ordenador. Pero necesitabamos usarlos. Hasta que supimos todas las limitaciones de estos pines también nos ralentizamos bastante.
  • El modulo Wifi: Funciona por comandos, en general es muy inestable, en ocasiones el encriptado del wifi produce fallos, si conseguimos conectarnos bien a la red, debemos de conectarnos a nuestro servidor (greenhouse.thecloudwork.com) y enviar nuestras peticiones TCP, lo cual también tiene su complicación ya que el proceso no es para nada intuitivo  y el proceso general es realmente lento.
    Al intentar utilizar esto en un funcionamiento normal, obtenemos una ralentización elevada, ya que cada vez que queremos mandar una petición tenemos que cerrar la conexión y volver a establecerla. Para más inri, debido a la inestabilidad del módulo, las peticiónes a veces se envían y a veces no, solo hemos conseguido mandar información cada X segundos (ni conocidos ni predecibles) de los cuales algunos fallan y la gran mayoría no.

Posibles mejoras

  • Sistema de calefacción real.
  • Sensor de humedad en las propias macetas (no ambiental)
  • Ventanas: Un invernadero no presenta la misma estructura que el nuestro, tiene ventanas, y el techo está cerrado. Esto habría supuesto un coste bastante elevado a la hora de diseñar todo el sistema de apertura y cerrado de ventanas.
  • Usar otra placa Arduino para no tener tantos problemas con los pines (usar dos arduino Uno interconectadas o por ejemplo usar un Arduino Mega)ç
  • Sistema de pulverización de agua para elevar la humedad interna, ya que si la humedad baja, no tenemos manera de controlarla.
  • Conexión ethernet para evitar tantos problemas de intestabilidad con el ESP8266 (wifi)
Autores:
Gonzalo Pinto Rojano (GII + GIS – Móstoles)
Soraya Rama Castaño (GII + GIS – Móstoles)
César Valdés Martínez (GII + GIS – Móstoles)
26/04/2016

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