ARDUINO By Myself: 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 $(h)$ ou teor em água $(w)$ é definida como o peso da água $(P_a)$ contida em uma amostra de solo dividido pelo peso seco das partículas sólidas $(P_s)$ 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 $(P)$ e o peso seco $(P_s)$ ."

Desta forma temos: $h=\frac{P - P_s}{P_s}\cdot 100=\frac{P_a}{P_s}\cdot 100$

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

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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.
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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: