¿Cómo hacer un sistema autónomo de riego vegetal?

En los últimos años, la tecnología ha progresado a un ritmo razonable en el campo del riego. El sistema de riego se define como un sistema que permite que el agua gotee lentamente sobre las raíces de las plantas a través de una válvula solenoide eléctrica. Los sistemas de riego que están disponibles en el mercado son costosos para una pequeña cobertura de área. La gente va de viaje y, a veces, sale de viaje de negocios, por lo que, en su ausencia, las plantas sufren mucho. Las plantas necesitan aproximadamente 15 minerales diferentes en el suelo para su correcto crecimiento. Entre esos minerales, los más comunes son el potasio, magnesio, calcio, etc. Si diseñamos un sistema de riego automático en casa no será necesario monitorear las plantas y también crecerán sanas por lo que a continuación se propone un método para hacer un Sistema de riego de bajo costo y efectivo en el hogar mediante el uso de algunos componentes electrónicos básicos.

Sistema de riego de plantas

¿Cómo utilizar el temporizador 555 en el diseño del circuito?

Ahora, como tenemos la idea básica de nuestro proyecto, avancemos hacia la recopilación de los componentes, diseñemos el circuito en el software para probarlo y finalmente ensamblémoslo en el hardware. Realizaremos este circuito en una placa PCB y luego lo colocaremos en el jardín o cualquier otro lugar adecuado donde se ubiquen las plantas.



Paso 1: componentes utilizados

  • Inversor HEX IC-7404
  • Condensador 47uF
  • Condensador 100uF 50V
  • Condensador 10uF 16V
  • Condensador 0.01uF (x2)
  • Resistencia de 27k ohmios (x2)
  • Resistencia de 4.7k ohmios
  • Resistencia de 8.2k ohmios
  • Resistencia de 820k ohmios
  • Diodo 1N4148 (x2)
  • Relé de 6 V
  • Electroválvula eléctrica
  • Batería de 9V
  • Clip de batería de 9V
  • FeCl3
  • Placa de circuito impreso
  • Pistola de silicona

Paso 2: Componentes necesarios (software)

  • Proteus 8 Professional (se puede descargar desde aquí )

Después de descargar el Proteus 8 Professional, diseñe el circuito en él. He incluido simulaciones de software aquí para que sea conveniente para los principiantes diseñar el circuito y hacer las conexiones adecuadas en el hardware.



Paso 3: estudiar los componentes

Ahora bien, hemos hecho una lista de todos los componentes que vamos a utilizar en este proyecto. Demos un paso más y veamos un breve estudio de todos los componentes principales del hardware.



Inversor HEX IC-7404: Este IC funciona de forma extraña. Da una salida opuesta / complementada para una determinada entrada o, en términos simples, podemos decir que si el voltaje en el lado de entrada es BAJO, el voltaje en el lado de salida será ALTO. Este IC consta de seis inversores independientes y el voltaje de funcionamiento de este IC varía entre 4 V y 5 V. El voltaje máximo que puede soportar este IC es de 5,5 V. Este IC inversor es la columna vertebral de algunos proyectos electrónicos. Los multiplexores y las máquinas de estado pueden utilizar este IC. La configuración de pines del inversor se muestra en el siguiente diagrama:

IC inversor HEX

555 temporizador IC: Este IC tiene una variedad de aplicaciones como proporcionar retardos de tiempo, como oscilador, etc. Hay tres configuraciones principales del IC 555 temporizador. Multivibrador astable, multivibrador monoestable y multivibrador biestable. En este proyecto, lo usaremos como un Estable multivibrador. En este modo, el IC actúa como un oscilador que genera un pulso cuadrado. La frecuencia del circuito se puede ajustar sintonizando el circuito. es decir, variando los valores de los condensadores y resistencias que se utilizan en el circuito. El IC generará una frecuencia cuando se aplique un pulso cuadrado alto al REINICIAR alfiler.



555 temporizador IC

Válvula de solenoide eléctrica: La válvula eléctrica se utiliza para mezclar el flujo de gas o agua en una tubería. Funciona según el circuito eléctrico al que está conectado. Esta válvula tiene dos puertos denominados entrada y salida y dos posiciones abierta y cerrada.

Electroválvula eléctrica

Paso 4: diagrama de bloques

El diagrama de bloques debe examinarse antes de comprender el principio de funcionamiento:

Diagrama de bloques

Paso 5: Comprensión del principio de funcionamiento

El circuito es fácil de entender. Nuestra principal preocupación es el suelo de las plantas porque cuando el suelo está seco tiene alta resistencia y cuando está húmedo tiene baja resistencia. Insertaremos dos hilos conductores en el suelo que serán los encargados de activar el circuito. Estos cables conducirán cuando el suelo esté húmedo y no conducirán cuando el suelo esté seco. La conductividad será detectada por el inversor HEX que mostrará el estado como alto cuando la entrada es baja y viceversa. Cuando el estado del inversor HEX es alto, 555 El temporizador isic conectado a la izquierda en el circuito se activará y el 555 El temporizador IC conectado a la salida del primer circuito integrado en el circuito también se activará. El terminal positivo de la válvula está conectado al pin de salida del temporizador 555 ic y cuando ese ic se ha disparado, el circuito se activa y la válvula eléctrica se conmuta EN. Como resultado, el agua comienza a fluir a través de la tubería en el suelo. Cuando se riega el suelo, la resistencia comienza a disminuir y las sondas que son responsables de la conductancia harán que la salida del inversor HEX sea baja debido a que el estado del temporizador 555 cambia de ALTO a BAJO, por lo tanto, la conductividad se termina y el circuito es apagado.

Paso 6: funcionamiento del circuito

Los cables que se insertan en el suelo solo conducirán cuando el suelo esté seco y dejarán de conducir cuando el suelo se moje. La fuente de energía del circuito es la batería de 9V. En el momento en que el suelo esté seco, será responsable de una gran caída de voltaje debido a la alta resistencia. Esto es detectado por el inversor hexagonal 7404 y hace que el primer reloj NE555 se active como un multivibrador monoestable con la ayuda de una señal eléctrica. Hay dos circuitos integrados de temporizador 555 instalados en el circuito. La salida de un IC es la entrada del otro IC, por lo tanto, cuando se activa el primero que se encuentra a la izquierda, el segundo también se activará y el relé que está conectado al segundo IC será responsable de girar EN el relé de 6V. El relé está conectado a la válvula eléctrica a través de un transistor SK100. Tan pronto como el relé se enciende, el agua comienza a fluir a través de la tubería y, a medida que el agua continúa moviéndose dentro del suelo, la resistencia disminuye y luego el inversor dejará de activar el temporizador 555 IC, lo que provocará el corte del circuito.

Paso 7: Simular el circuito

Antes de realizar el circuito, es mejor simular y examinar todas las lecturas en un software. El software que vamos a utilizar es el Suite de diseño Proteus . Proteus es un software en el que se simulan circuitos electrónicos:

  1. Después de descargar e instalar el software Proteus, ábralo. Abra un nuevo esquema haciendo clic en el ISIS  icono en el menú.

    ISIS

  2. Cuando aparezca el nuevo esquema, haga clic en el PAGS icono en el menú lateral. Esto abrirá un cuadro en el que puede seleccionar todos los componentes que se utilizarán.

    Nuevo esquema

  3. Ahora escriba el nombre de los componentes que se utilizarán para hacer el circuito. El componente aparecerá en una lista en el lado derecho.

    Seleccionar componentes

  4. De la misma forma que arriba, busque todos los componentes. Aparecerán en el Dispositivos Lista.

    Lista de componentes

Paso 8: diagrama de circuito

Después de ensamblar los componentes y cablearlos, el diagrama del circuito se muestra a continuación:

Diagrama de circuito

Paso 9: hacer un diseño de PCB

Como vamos a hacer el circuito de hardware en un PCB, primero debemos hacer un diseño de PCB para este circuito.

  1. Para hacer el diseño de PCB en Proteus, primero debemos asignar los paquetes de PCB a cada componente del esquema. para asignar paquetes, haga clic con el botón derecho del mouse en el componente al que desea asignar el paquete y seleccione Herramienta de embalaje.
  2. Haga clic en la opción ARIES en el menú superior para abrir un esquema de PCB.

    Diseño ARIES

  3. Desde la Lista de componentes, coloque todos los componentes en la pantalla en un diseño que desee que se vea su circuito.
  4. Haga clic en el modo de seguimiento y conecte todos los pines que el software le indica que conecte apuntando una flecha.

Paso 10: Montaje del hardware

Como ahora hemos simulado el circuito en el software y está funcionando perfectamente bien. Ahora sigamos adelante y coloquemos los componentes en PCB. Un PCB es una placa de circuito impreso. Es un tablero totalmente revestido de cobre por un lado y totalmente aislante por el otro. Hacer el circuito en la PCB es comparativamente un proceso largo. Una vez que se simula el circuito en el software y se realiza su diseño de PCB, el diseño del circuito se imprime en un papel de mantequilla. Antes de colocar el papel de mantequilla en la placa de PCB, use el raspador de PCB para frotar la placa de modo que la capa de cobre a bordo se reduzca desde la parte superior de la placa.

Quitar la capa de cobre

Luego, el papel manteca se coloca en la placa PCB y se plancha hasta que el circuito se imprime en la placa (toma aproximadamente cinco minutos).

Planchar la placa PCB

Ahora, cuando el circuito está impreso en la placa, se sumerge en el FeCl3solución de agua caliente para eliminar el cobre sobrante del tablero, solo quedará el cobre debajo del circuito impreso.

Grabado de PCB

Después de eso, frote la placa PCB con el raspador para que el cableado sea prominente. Ahora taladre los agujeros en los lugares respectivos y coloque los componentes en la placa de circuito.

Perforación de agujeros en la placa PCB

Suelde los componentes en la placa. Finalmente, verifique la continuidad del circuito y si se produce una discontinuidad en algún lugar desolde los componentes y vuelva a conectarlos. Aplique una pistola de pegamento caliente en los terminales del circuito para que la batería no se desprenda si se aplica presión.

Comprobación de la continuidad del circuito

Paso 11: Prueba del circuito

Ahora, nuestro hardware está completamente listo. Instale el hardware en un lugar adecuado del jardín y si el lugar está abierto aísle el circuito para que no se escape debido a la lluvia, etc. Si las plantas están secas, el circuito se encenderá automáticamente y comenzará a regar las plantas. ¡Eso es! Ahora, no es necesario regar las plantas manualmente todas las mañanas, siempre que las plantas estén secas, se regarán automáticamente.

Aplicaciones

  1. Se puede instalar en jardines para uso doméstico.
  2. También se puede utilizar comercialmente. P.ej. En parques donde haya abundancia de plantas.
  3. Se puede instalar en viveros de plantas.