Sistema de Irrigação

Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada, sendo:

"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);

"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);

VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);

ARDUINO SISTEMA DE IRRIGAÇÃO

INTRODUÇÃO & OBJETIVOS:

Um sistema simples, usando Arduino para automatizar a irrigação de pequenos vasos de planta ou plantações.

Ele faz o controle da umidade do solo, fazendo indicações através de LEDs e em caso de solo seco emitindo um aviso sonoro. Em caso de solo seco ativa o sistema de irrigação, bombeando água para regar as plantas.

O uso de um display LCD possibilita notificar todas as ações que estão ocorrendo além de um relógio em tempo real.

Teoria:

"A umidade do solo  ou teor em água  é definida como o peso da água  contida em uma amostra de solo dividido pelo peso seco das partículas sólidas  do solo, sendo expressa empercentagem.

Para determinação do peso seco, o método tradicional é a secagem em estufa, na qual a amostra é mantida com temperatura entre 105 °C e 110 °C, até que apresente peso constante, o que significa que ela perdeu a sua água por evaporação.

O peso da água é determinado pela diferença entre o peso da amostra  e o peso seco ."

Desta forma temos: 

DESCRIÇÃO:

O sistema faz uso de um sensor de umidade (higrometro), através do qual, é possível monitorar a quantidade de água (umidade) presente no solo. 

Este sensor higrômetro entrega ao Arduino um sinal que varia entre 0 a 5V (0 a 1023 no arduino), deste modo, é possível especificar alcances de umidade relativa do sólo e assim caracterizar se o solo está: mais, ou menos úmido. 

Por exemplo:
- entre 0 a 500, umidade excessiva (solo encharcado); 
- entre 500 a 800, umidade normal (solo úmido);
- entre 800 a 1023, umidade escassa (solo seco).  
Todas estas etapas acima, serão indicadas em display LCD e LEDs.

Quando o solo estiver seco, o sistema efetuará essa indicação através de um LED vermelho, um aviso sonoro e mostrará uma mensagem no display LCD
Quando o solo estiver seco, será acionado uma bomba d'água para efetuar a irrigação do local. Um LED verde efetuará a indicação enquanto a bomba d'água estiver acionada.

A bomba d'água será desligada automáticamente após decorrido um tempo pré determinado de operação mínimo (por exemplo 30 segundos); se a irrigação não foi suficiente e o solo continua seco, a bomba será acionada novamente, e assim por diante... até quando a umidade do sólo atingir a condição de umidade normal ( a bomba será desligada e só acionará no próximo periodo de irrigação).
Se na hora estima o solo não estiver seco, o sistema irá esperar até o próximo horário de verificação.

O acionamento da bomba d'água é feito por um relé, isolado da parte eletrônica através de um acoplador óptico na entrada.

A irrigação será feita somente se:
1-  o solo estiver seco;
2 - uma hora pré determinada for alcançada (por exemplo: 06:00 da manhã)
Para isto usamos um relógio de tempo real (RTC) para gerar a hora do sistema.

O sistema é composto também de um sensor de nível para o reservatório de água. Sempre que o nível cair abaixo do mínimo estabelecido pelo posicionamento do sensor, será indicado através de um aviso sonoro e mensagem no display LCD.



HARDWARE & MATERIAL:

Para realizar este projeto, você necessitará de:
1 x Arduino UNO, MEGA, Duemilanove, ou Teensy 2.0+
1 x Display LCD com comunicação I2C
1 x Módulo RTC com comunicação I2C
1 x Módulo Relé opto-acoplado para 250V/10A
2 x Módulos "Driver" LM-393 de uso geral
1 x Sensor de umidade do Solo (Hygrometer) KDQ11
1 x Sensor de Nível de água (Feito em casa)
1 x Buzzer piezo-elétrico
2 x LEDs Verdes 10mm
1 x LED Vermelho 10mm
1 x LED Amarelo 10mm
4 x Resistores 150 Ohm 1/4 W
1 x Bomba dágua para Aquários com sistema de filtro (127 ou 220V)
1 x Cabo de Energia Elétrica, com plug CA 127/220V @10A
1 x Tomada para cabo de energia AC 127/220V @10A
Fios e cabos para as conexões

Você pode adquirir o sensor de umidade do solo e o "Driver" no ebay.
http://www.ebay.com/itm/KDQ11-MOISTURE-SENSOR-KIT-URBAN-GARDEN-TOOL-SOIL-MOISTURE-SENSOR-SCA-1703-/221227848188?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item33823511fc


Você pode adquirir o módulo relé no ebay.

http://www.ebay.com/itm/1-Channel-5V-Relay-Module-Shield-for-Arduino-uno-1280-2560-ARM-PIC-AVR-DSP-/271117672120?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3f1fdf5eb8

COMPONENTES:

Abaixo uma visão geral dos componentes utilizados.

LCD I2C:

LM-393 DIVER:


Este é umdiagrama ilustrativo do uso do LM-393

Driver LM-393; Notar que N1 é o sensor a ser utilizado no Driver

Sensor de umidade do Solo:

Dados deste conjunto sensor/driver:
Quando o solo estiver seco, impedância será alta e o driver mostrará um valor alto na saída.
Quando o solo estiver encharcado, será mostrado um valor baixo na saída.
O range de 3 LEDs pode ser definido como:
- encharcado, umidade entre 0 a 500;
- Normal, umidade entre 500 a 800;
- seco, umidade entre 800 a 1023;
O módulo tem 1 saída digital e uma saída analógica. (no projeto, deve ser utilizado a saída analógica)



RTC:

Sensor de Nível:

Este sensor deve ser confeccionado em placa de fenolite.
Espaçamentos de 1mm e trilhas de 1 mm

RELÉ:

Módulo duplo, será utilizado somente uma via

 BOMBA D'ÁGUA:

DIAGRAMA & INTERLIGAÇÃO:

Abaixo temos um diagrama de blocos descrevendo as principais interligações do sistema.
Você pode obter o original deste arquivo, acessando o driver abaixo:
https://docs.google.com/file/d/0B_YlEklLDDS7SllRMzUyQlhHVDg/edit?usp=sharing

Diagrama de blocos

Abaixo o diagrama de interligação (em manuscrito).
Você pode obter o original deste arquivo, acessando o driver abaixo:
https://docs.google.com/file/d/0B_YlEklLDDS7RkNMZko2ckhLcUU/edit?usp=sharing

Diagrama de interligação e fiação original, em manuscrito

****************************************************************
****************************************************************
Corrija em seu diagrama: o sensor de nível deve ser conectado ao pino A0 do Arduino e o sensor de umidade do solo deve ser conectado ao pino A1 do arduino.
****************************************************************
****************************************************************

Descrição das pincipais conexões:

RTC <-> Arduino:
GND <-> GND
+5V <-> +5V
SDA <-> A4
SCL <-> A5

Relé <-> Arduino:
GND <-> GND
+5V <-> +5V
IN <-> D7

LCD <-> Arduino:
GND <-> GND
+5V <-> +5V
SDA <-> A4
SCL <-> A5

BUZZER <-> Arduino:
+ <-> D2
-  <-> GND

LM-393 DRIVER (sensor de umidade) <-> Arduino
GND <-> GND
+5V <-> +5V
OUT <-> A1

LM-393 DRIVER (sensor de Nível) <-> Arduino
GND <-> GND
+5V <-> +5V
OUT <-> A0

Outros Componentes <-> Função <-> Arduino
LED Vermelho <-> Solo seco           <-> D5
LED Amarelo   <-> Solo encharcado  <-> D3
LED Verde      <-> Solo úmido         <-> D4
LED Verde      <-> Bomba d'água     <-> D6 

Link para o original da figura acima:

https://docs.google.com/file/d/0B_YlEklLDDS7Ym52UE1qcGlqQVE/edit?usp=sharing

Link para o original da figura acima:

https://docs.google.com/file/d/0B_YlEklLDDS7Z3hZY3pNZ0NWZG8/edit?usp=sharing
SOFTWARE & PROGRAMAÇÃO:

Você pode baixar, gratuitamente o código para este projeto no driver do google docs abaixo:

https://docs.google.com/file/d/0B_YlEklLDDS7T3JFX05rR21xbEE/edit?usp=sharing

Ou no GitHub:

https://github.com/Arduinobymyself/ArduinoWateringSystem.git


Qualquer problema, dúvidas e sugestões; entre em contato via email:

arduinobymyself@gmail.com



TESTES:

Este é um exemplo de como trabalhará o sistema e como devem ser realizados os testes.
Logicamente, como o sistema tem um horário pré definido para operar, você pode mudar o horário via software para o horário em que fará os testes, e depois ajustar para o horário de trabalho.

Como montar o aparato para os testes

VÍDEOS & FOTOS:



Dúvidas e sugestões enviem para: arduinobymyself@gmail.com


Parte 1: http://youtu.be/_jcDxYK33ew

Parte 2: http://youtu.be/-JOfP1J0OHY

Parte 3: http://youtu.be/Czvxi1r21Zc


Parte 1




Parte 2




Parte 3

Fotos do projeto:

Sistema Montado com Garagino Versão 1

Detalhe das interligações do Garagino V1

Detalhe do sistema de potência - Relé e entrada e saída 127/220 VCA

Detalhe dos sensore de umidade do solo e sensor de nível do reservatório de água

Visão geral do sistema

Primeiro rascunho e ideias

Conceito definido

Algumas diretivas de operações

Vista Geral 1

Vista Geral 2

Componentes 1

Componentes 2

Sensores de Umidade do solo e Nível

Driver LM-393 - Detalhe 1

Driver LM-393 - Detalhe 2

LINUSBot - Robot Seguidor de linhas

Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);
VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);


LINUSBot - Line Follower - Seguidor de Linhas


O funcionamento deste Robot é bastante simples.

Sensores Infra-vermelho colocados à frente do chassis (neste projeto usaremos o um chassi apropriado do tipo redondo) irão monitorar quando o nosso Robot está sobre uma linha negra ou quando está sobre um fundo  branco.
No caso de o Robot estar sobre a linha negra, ele irá sempre à frente; e no caso de sair da linha e cair em uma área branca, ele irá determinar se deverá corrigir para a esquerda ou para a direita, e assim manter-se sobre a linha negra.

Como sensores será usado o array de sensores infra-vermelho Pololu (também chamado de sensor de reflectância) QTRx8RC, constituído de 8 sensores (serão usados somente 5) QRE1113GR.
Essse array, tem uma saída digital e pode ser facilmente utilizado (usando a biblioteca apropriada da Pololu) para determinar a posição da linha em relação aos sensores.

Este array de sensores pode ser quebrado para formar um conjunto com 6 sensores e outro com 2 sensores.
Para mais informações sobre o array de sensores infra-vermelho, visite:

http://www.pololu.com/catalog/product/961

Neste primeiro projeto, usaremos um controle rudmentar para o nosso robot, ou seja nos preocuparemos em manter o robot seguindo a linha apenas...
Para isto criaremos uma pista de teste para o robot rodar, e poderemos observar que os movimentos do robot serão um tanto quanto "robóticos", ou seja: não muito suaves, porém bruscos.


Pista:
Montada conforme diagrama abaixo em um fundo branco e linha preta.

Curvas de 6".

HARDWARE E COMPONENTES:

Material necessário:
1 X Arduino UNO, MEGA, Duemilanove ou Teensy 2.0++
1 x prototype shield (opcional)(altamente recomendável)
1 x PONTE-H dupla
2 x Gear Box com relação 30:1 de transmissão e motor DC associado
2 x Rodas Polulu ou equivalente
2 x Baterias 9V 400 mA/h
2 x clip de bateria 9V
1 x Ball caster (terceira roda)
fios e cabos para as conexões
parafusos, porcas, arruelas, espaçadores para a montagem
2 x peças de acrílico para o corte do chassis
ferramentas em geral



Projeto, esquema, construção - detalhes:

Corte Circular

Recorte das Rodas

Parte Inferior

Parte Superior

Vamos às pinagens:

1 - motores ligados aos pinos de saída da Ponte-H;
2 - bateria de 9V ligado ao VCC (+) e GND (-) da Ponte-H;
3 - pinos in1, in2, in3 e in4 da Ponte-H ligado ao arduino nos pinos: 10, 11, 5 e 6 respectivamente;
4 - pinos 1, 2, 3, 4 e 5 do sensor QTR, ligar aos pinos A0, A1, A2, A3 e A4 (observar que o sensor 1 deve ser o mais à esquerda);
5- LCD ligar como no diagrama: pinos R/W - 13, Enable - 12, dados - 9, 8, 7 e 4 (depende do tipo do seu display);
6 - Botão ligado ao pino 2 do Arduino;
7 - Buzzer ligado ao pino 3 do Arduino;
8 - Sensor de bateria ligado ao pino A5
consiste de dois resistores 10K/5K ligados ao GND/VCC e no centro ligado ao arduino. Como abaixo

|GND|---/\/\/\/------/\/\/\/-----|VCC|
            10K     |    5K
                      |

Esquema geral de conexões

Chassis:

O chassi foi criado especificamente para este projeto do robot Seguidor de linhas "LINUSBot"

Abaixo está o projeto completo do chassi, com dimensões e as vistas de cortes.

Também as fotos reais das fases de montagem.

A disposição dos módulos no chassis pode ser de acordo com o seu próprio design, porém devem ser respeitados alguns critérios, tal como: o peso dos componentes deverm ser apoiados na parte traseira e nunca na frente do chassis.... etc...

Primeiro protótipo:
Feito em madeirite fino de 3 mm.  Funcionou muito bem, poderia ser um projeto final.

Vejamos algumas fotos:

2 partes circulares de madeirite cortadas

Corte nas laterias para acomodação das rodas

Detalhe de fixação dos motores/rodas (parte de baixo), sensores e ball caster (taxinha)

Detalhe de fixação do array Pololu

Detalhe de fixação dos motores (parte de  cima)

Fixação dos espaçadores das camadas inferior e superior

Disposição inicial dos módulos na parte superior

Parte inferior

Parte superior, disposição de espaçadores dos módulos

Modulos fixados

Parte superior cabeada, segundo o diagrama esquemático

Pronto para o primeiro teste

Testado e aprovado, faltando alguns ajustes no software

Detalhe dos sensores cabeados; um grupo de 6 sensores e um grupo de 3 alimentação e controle dos LEDs infra

Detalhe da parte superior

Detalhe da parte inferior e sensores

Detalhe das baterias e ball caster (ainda a taxinha)

Uma grande solução para o Ball casters, é usar um roll-on de um batton de brilho.  Isso a Pololu cobra 2$, e você pode adquirir por R$1,00

Este é o original Pololu.
http://www.pololu.com/catalog/product/174

Ficou excelente esta solução... Recomendo!

Ball caster feito de Batton tipo Roll-on

Detalhe do caster-ball, um pingo de cola tudo e resolvido.

Rodas:
Pololu $7
http://www.pololu.com/catalog/product/1088

Diâmetro - 32 x 7 mm

Uma solução usada, foi comprar uma moto de plastico cuja roda é aproximadamente o mesmo diâmetro, e revestila com uma fita isolante de pressão plástica. R$5,00.
Vejam nas fotos que ficou muito boa a solução.

Motores:
SolarBotics Pololu $20 cada
http://www.pololu.com/catalog/product/641

Se você puder gastar, Recomendo!
Estes motores e gearbox são excelentes, pequenos, baixo cosumo, grande torque, relação 30:1, etc...

Solução encontrada R$30,00 kit com dois
motor, roda off-road, gearbox 30:1
http://seriallink.com.br/loja/product_info.php?cPath=55&products_id=188&language=pt&osCsid=o5b62h3u44ohs0bkh9v57r9up0

Bem eficaz!
A adaptação das rodas utilizadas, ficou perfeitamente ajustada.



Segundo protótipo:

Feito em acrílico.

Corte das duas placas de acrílico no formato circular

Recorte para as rodas

Posicionamento do sensor

 Notar que o sensor do meio, deve ficar alinhado ao centro da placa

Detalhe da ranhura para os pinos do sensor

Furação e inserção do sensor na ranhura

Fixação com parafusos

Posicionamento dos módulos

Detalhe de pinagem dos sesnores

Pista de teste

Detalhe de pinagem do LCD

Após o primeiro teste, bem sucedido de primeira

SOFTWARE E PROGRAMAÇÃO:

No link abaixo você encontra a versão completa e explicada do software utilizado.

http://www.4shared.com/file/8yKb70LD/LINUSBot_9_3pi_modelo.html

Obtenha todos os arquivos necessários no GitHub:
https://github.com/Arduinobymyself/LINUSBot.git

O projeto foi desenvolvido, nos moldes do Robot 3pi da Pololu.

Nove versões foram desenvolvidas com vários tipos de sensores LDRs, Infra-vermelho TCRT5000, TIL32/TIL78 e o array QTR-8RC da pololu.

Para este primeiro protótipo, o desempenho foi muito bom.

Vejam o vídeo para confirmação.







VÍDEOS E TESTES:

Dúvidas e sugestões para: arduinobymyself@gmail.com

Primeiro Protótipo:
screencast: http://www.screencast.com/t/mVXhRPWH
youtube: http://www.youtube.com/watch?v=YEzRKP34UGs&feature=youtu.be

Segundo protótipo:
screencast: http://www.screencast.com/t/6LN3XlDg3cJ
youtube: http://youtu.be/Z046AKObE34









Aguarde o próximo post, onde veremos um controle mais preciso do LINUSBot, utilizando controle PID (Proporcional Integral Derivativo).

E o próximo projeto de um Maze Solver (LINUSBot resolvendo labirintos...)

Até lá......... vai ser Show!