Invernadero automatizado y inteligente

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Invernadero automatizado y inteligente
 
Descripción breve
Actualmente en nuestra ciudad uno de los problemas trascendentales es el
 
cultivo de ciertos alimentos naturales, parte de nuestra dieta que se adquieren
solo en temporada, como por ejemplo los tomates, lechuga, cebolleta, rúculas
, 
etc. 
Esto sucede debido que los ciudadanos no tenemos la cultura de sembrar
 
nuestros propios alimentos por la falta de tiempo que se requiere para darles el
 
cuidado específico que necesitan o por falta de conocimiento en lo que se
 
refiere a hacer esa tarea de forma automática, pensando además que puede ser
 
costoso implementarlo.
Alumnos
Valentin Rodriguez Anota
Diego García Castañeda
Diego Trujillo García
 
)
RESUMEN
En lugares con climas extremos y desfavorables para ciertos cultivos, los invernaderos son una opción viable para poder cosechar hortalizas o plantas fuera de su estación natural, debido a que, dentro de sus estructuras, cuentan con condiciones óptimas de clima para ser cultivadas. Actualmente, existen productos comerciales para automatizar invernaderos, debido a que la autonomía del proceso de cultivo facilita la eficiencia, así como también la velocidad del trabajo que se ejecuta, sin embargo, el acceso a estas tecnologías de automatización, suelen ser muy costosas para él productor y generalmente son empleadas para la producción a gran escala. En este proyecto se desarrolla una opción más económica, que sea fácil de implementar y de usar por el productor en la automatización de invernaderos, además de que pueda estar al alcance de personas que deseen cosechar en menor escala.
CONTENIDO DEL PROYECTO
Objetivos: 
· Implementar un sistema de control utilizando un “módulo” Arduino Uno, que proporcione un microclima adecuado para un invernadero de manera automática. 
· Brindar una solución óptima y accesible para implementar un sistema de control de un invernadero de forma económica y de complejidad media en cuanto a la elaboración y conocimiento necesario del mismo, al alcance de cualquier persona que quiera replicarlo en su casa. 
· Lograr la automatización del proceso de cuidado o generación de las condiciones interiores del invernadero para cualquier cultivo desde flores, verduras, frutas hasta árboles, mediante el uso de una computadora y componentes electrónicos (microcontrolador, sensores, motores, etc.) haciéndolo sencillo de manejar y con un bajo costo, por lo que este sistema podrá utilizarse desde un cultivo en azotea o en jardín o hasta la implementación en un invernadero como tal. 
Diseño del proyecto:
Se ha construido una maqueta de un invernadero, en la cual se implementa el sistema de automatización de las condiciones climáticas que debe poseer tal lugar, para que lo que está sembrado dentro del mismo crezca independientemente de lo que suceda en su exterior, por lo cual se hace uso de sensores de temperatura, de humedad, etc. Que son los encargados de controlar dichas condiciones ya mencionadas con anterioridad.
Ejecución del Proyecto:
· Implementar la tubería con la electroválvula en el interior de la maqueta del invernadero para simular el sistema de riego. 
· Sujetar el ventilador, el foco infrarrojo a la estructura de la maqueta y hacer el cableado para abastecerles de corriente alterna con el objeto de simular las condiciones climáticas requeridas. 
· Programar la tarjeta Arduino Uno para que se comunique con los sensores de humedad, de temperatura, con la electroválvula y con el módulo relé que es donde se conecta el ventilador y el foco infrarrojo para proveer la automatización. 
· Conectar todos los elementos a los puertos del módulo Arduino uno previamente programado. 
· Calibración del sensor de humedad DHT11 y temperatura de acuerdo con lo necesitado para realizar la exposición. 
· Pruebas iniciales de recepción de datos de los sensores. 
· Solucionar posibles inconvenientes con los datos obtenidos de la humedad, la temperatura. 
· Investigar datos analógicos, datos digitales y cómo interpretarlos. 
· Programar el Arduino para que interprete los datos obtenidos por los sensores de humedad y de temperatura. 
· Probar el sistema de automatización utilizando todos los elementos y su interacción con el medio.
Recomendaciones: 
· Tener cuidado de no romper partes de la maqueta al realizar el montaje de los elementos que van en su interior, tales como ventilador, foco infrarrojo, tubería de agua, plantas, etc. 
· Asegurarse primero que todas las uniones de las conexiones de los elementos que funcionan con 110 voltios estén debidamente aisladas con material dieléctrico para prevenir cortocircuitos o choques eléctricos. 
· Hacer un análisis de todos los posibles escenarios para tener una mayor precisión de estos, al momento de calibrar los sensores para tener una medida más exacta.
DESARROLLO TEÓRICO EXPERIMETAL
Para el desarrollo de este trabajo se utiliza la plataforma Arduino, por ser una opción como se mencionó antes, de costo accesible en comparación a otras tecnologías, con una gran gama de alternativas en cuestión a placas y dispositivos electrónicos. En un inicio se realizaron una serie de pruebas en diferentes tarjetas electrónicas como son; Arduino Uno, Arduino Nano, NodeMCU, ESP 32 (Figura 3. 1), las cuales se fueron descartando ya sea porque la cantidad de entradas digitales o analógicas eran insuficientes para los dispositivos que serían conectados o porque al cargar el programa en la plataforma de programación de Arduino, el espacio en la memoria de la placa utilizada estaba casi a su límite.
Diseño modular del invernadero 
Habiendo comprobado que nuestro sistema de control funciona de manera idónea, incorporamos los dispositivos electrónicos a nuestro prototipo de invernadero, para comprobar su operatividad. Para esto, se construyó un sistema modular, en el cual se puede tener un microclima que nos permite realizar la función básica de un invernadero, pero a una escala mucho menor.