??Programar y reprogramar las condiciones del microclima del invernadero, haciendo uso de un teclado matricial, que se observaran por medio de un visualizador LCD.
??Aplicar tecnologías ecológicas para el control del microclima del invernadero.
FORMULACION DE HIPOTESIS
HIPOTESIS GENERAL
Se modificara el sistema manual de control de un invernadero, por un sistema de control automático basado en un microcontrolador
PIC, que permitirá mantener el microclima del invernadero entre un rango de valores adecuados para el cultivo.
HIPOTESIS ESPECÍFICO
??Se dará a conocer los valores de las variables de temperatura y humedad y iluminación del microclima del invernadero a través de un visualizador
LCD, el sistema de control contara con una interfaz que le permitirá al usuario ingresar y/o modificar los parámetros de control de estas variables.
??Se hará uso de sensores de temperatura (lm35), humedad (HS1101) y luz(LDR).
??Se implementara un sistema control seguro y completo, que permitirá generar empleo en el sector agrícola.
Fundamento teórico
MICROCONTROLADOR PIC 16F877A
Se denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales de control y comunicación digital de diferentes dispositivos. Los microcontroladores poseen una memoria interna que almacena dos tipos de datos; las instrucciones, que corresponden al programa que se ejecuta, y los registros, es decir, los datos que el usuario maneja, así como registros especiales para el control de las diferentes funciones del microcontrolador. El microcontrolador tiene la capacidad de recibir las señales provenientes de los sensores después de haber sido filtradas, amplificadas y digitalizadas. Algunas de estas señales están monitoreadas sólo por el microcontrolador y otras como los valores de temperatura y humedad son visualizadas en una pantalla de cristal líquido (LCD).
Fig. 3 Diagrama de pines del microcontrolador PIC16f877A
Características:
Sensor de Temperatura:
El LM 35 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, 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
Fig. 4 Diagrama de configuración del LM35
Sensor de Humedad
El sensor de humedad relativa HS1101 es formado por un condensador de dos láminas como placas y como dieléctrico una lámina no conductora que varia su constante dieléctrica, en función de la humedad relativa de la atmósfera ambiente.
Fig. 5 rangos de operación del sensor de humedad HS1101
Sensor de luz LDR
los valores que puede tomar una LDR en total oscuridad y a plena luz en general oscilan entre unos 50 a 1000 ohmios (1K) cuando están iluminadas (por ejemplo, con luz solar) y valores comprendidos entre 50K (50,000 Ohms) y varios megohmios (millones de ohms) cuando está a oscuras.
Diagramas de los circuitos empleados
Diagrama para el funcionamiento del control de iluminación a base de LDR
Nota: los esquemáticos y boards de todos los circuitos fueron hechos en soft electrónico EAGLE 4.03
Fig. 6 Circuito esquemático para adecuar la iluminación Pruebas en protoboard
Prueba en protoboart
Fig. 7 Board del circuito.
TEMPERATURA:
Para alterar o modificar la temperatura el microcontrolador activará o desactivará (mediante relés) un sistema de enfriamiento o de calentamiento, según sea el caso. Para lograr este proceso, el microcontrolador recibirá una señal proveniente de un comparador que tendrá un voltaje previamente programado por el microcontrolador, y que se compara con el proveniente del sensor de temperatura.
Diagrama para adecuar los valores del sensor de temperatura al PIC.
HUMEDAD:
Para modificar la humedad del invernadero el microcontrolador recibirá valores de tensión que indican el porcentaje de humedad relativa, en caso de insuficiencia de humedad por el microcontrolador manda una señal a una etapa de potencia para la activación de electro válvulas para realizar el riego donde este sea necesario.
Fig. 9 Diagrama esquemático y board para el sensor dehumedad HS1101.
PIC 16F877
Se hizo uso de un circuito entrenador para el microcontrolador mediante este circuito el PIC recibirá las señales eléctricas provenientes de los sensores y después de procesarlas, decidirá que acción tomar (activar o desactivar válvulas, ventiladores).
Fig.8
Fig. 10 Diagrama esquemático para el microcontrolador.
Fig. 11 diagrama para el circuito impreso del microcontrolador.
DIAGRAMA DEL TECLADO MATRICIAL A USARSE:
Visualizador LCD a usarse:
SIMULACION EN PROTEUS.
Fig. 12 simulación en el software proteus para el PIC.
Conclusiones
??El sistema de control y automatización de invernaderos en nuestra región es un proceso muy poco aplicado debido a que la mayor parte del control se realiza manualmente.
??Se logra un ahorro de tiempo y costes económicos al agricultor/propietario del invernadero en el proceso de riego y calefacción debido a que este proceso es automático.
??Es necesario calibrar bien todos los sensores antes de ser leídos por el PIC. Debido a que por medio de estos se logra el control de los sistemas de riego, calefacción y ventilación.
Resultados
??El control de invernadero ofrece mayor productividad dentro del invernadero.
??Garantía de tener una producción de calidad debido a tener un mayor control de los factores climáticos adversos al cultivo (heladas, granizo, sequías, excesos de viento).
??Poder producir fuera de época.
??Tener más oportunidad de comercializar cultivos de alta calidad en un mercado competitivo.
COSTO DEL PROYECTO:
Componentes varios como: condensadores, resistencias, led´s, placa de baquelita, acido ferrico, estaño, conectores, cables.
Herramientas a utilizar: Computador con los softwares necesarios (proteus, mplab, pic-compiler, eagle,etc.), grabador de PIC´s, protoboard, multimentro, fuentes DC. alicates, cautil, etc.
Bibliografia
??Katsuhiko Ogata "Ingenieria de control Moderna" ED. Prentice hall,2003
??Angulo U.,J.M Romero ??Microcontroladores PIC Diseño práctico de aplicaciones??. 2da. parte. PIC16F87X. Ed. McGraw Hil.l 2000
??Jordi Mayné ??Sensores Acondicionadores y Procesadores de señal?? Silica 2003
??Webster, John G,Pallás,Ramón. "Sensores y acondicionadores de señal" .Ed. John
Wiley & soons. 2nd edition. USA,2001.
??Suárez Ponce Federico, Características y condiciones de Cultivo Dpto. de Botánica UNAM.
??Manuales de construcción de Invernaderos.
??MAtallana A., Montero J. Invernaderos Diseño construcción y ambientación. Ed. Mutiprensa, España 2001.
?? Hoja de datos y especificaciones técnicas de componentes electrónicos.
?? fabricante de microcontroladores PIC, dataste Pic16f877A.
?? foros sobre microcontroladores.
?? Foros de electronica.
??http://www.docente.ucol.mx/al986324/public_html/IEEE-temp%20NAROGE
Autor:
Paricahua Ito, William Abel
ASESOR:
MENDOZA MONTOYA, Javier
CARRERA ACDEMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA;
FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS.
UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ.
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