Sistema de riego inteligente:diagrama de circuito y código

Sistema de riego inteligente basado en Arduino

India es un país donde el 70% de la población depende de la agricultura para su sustento. Hoy en día, cada trabajo se puede hacer de la manera más fácil mediante el uso de máquinas. Sin duda, la automatización aumenta la productividad y ahorra mucho tiempo y esfuerzo. El riego es la parte más importante de la agricultura para obtener el máximo beneficio de su inversión en el campo. Sin embargo, existen varias máquinas que los agricultores pueden utilizar en el campo agrícola para facilitar su trabajo. Desafortunadamente, tales máquinas no están al alcance de los agricultores debido a su alto costo. Todo lo que necesitan es una máquina simple y de bajo costo que pueda usarse fácilmente para fines agrícolas.

En esta publicación, analizaremos un sistema de riego simple e inteligente que está diseñado con materiales de bajo costo. El objetivo de este sistema de riego es detectar el contenido de humedad en el suelo y hacer funcionar la motobomba automáticamente.

Además del campo de la agricultura, también necesitamos un sistema de riego de plantas automatizado en nuestra casa para cuidar de nuestras plantas en nuestra ausencia. A través de este artículo, discutiremos el proceso de diseño del proyecto de sistema de riego inteligente que se puede usar para regar las plantas automáticamente mientras está sentado en la comodidad de su hogar. Puede personalizar los horarios de riego y el tiempo de funcionamiento con este dispositivo de sistema de riego inteligente.

Alrededor del 50 % de las pérdidas de agua se deben a las ineficiencias de los sistemas de riego tradicionales que provocan el exceso de riego. Para superar este problema, vamos a diseñar un sistema de riego inteligente que verifique el nivel de humedad en el suelo y proporcione agua a las plantas automáticamente. Cuando el circuito encuentra suficiente humedad en el suelo, la motobomba se apaga.

Además, hemos utilizado el módulo GSM para actualizarlo regularmente sobre el estado de la humedad en el suelo y la bomba de agua. Este proyecto es altamente confiable y útil para eliminar la necesidad de mano de obra del proceso de riego en los campos.

Como se discutió anteriormente, hemos utilizado un sensor de humedad del suelo para detectar la humedad en el suelo. Antes de comenzar el proyecto, echemos un vistazo a los principales componentes utilizados en el circuito para ayudarlo a comprender claramente el funcionamiento del circuito.

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Sensor de humedad del suelo

Hay dos sondas en el sensor de humedad del suelo que se utilizan para medir el contenido volumétrico de agua en el suelo. Estas dos sondas permiten que la corriente pase a través del suelo y luego obtiene el valor de humedad presente en el suelo.

Cuando hay agua presente en el suelo, habrá menos resistencia y, por lo tanto, el suelo conducirá la electricidad. Como resultado, el nivel de humedad detectado por el sensor será mayor. El suelo seco es un mal conductor de la electricidad. Cuando haya menos agua en el suelo, conducirá menos electricidad y por lo tanto la resistencia será mayor. Esta es la razón por la que el nivel de humedad será más bajo.

Especificaciones técnicas:

• Voltaje de entrada:3,3-5 V
• Voltaje de salida- 0- 4,2 V
• Corriente de entrada:35 mA
• Tensión de salida:analógica/digital

Patillas del sensor de humedad del suelo:

• Vcc-Fuente de alimentación
• A0- Salida analógica
• D0- Salida digital
• GND-tierra

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Como se discutió anteriormente, el sensor de humedad del suelo consta de dos placas conductoras que funcionan como sonda. Como sensor de humedad del suelo, simplemente actúa como dos placas conductoras. La primera placa está conectada a la fuente de alimentación de +5v. La segunda placa está conectada directamente a tierra. La salida se toma directamente del primer terminal del pin del sensor de humedad del suelo.

El sensor de humedad del suelo funciona según el principio de circuito abierto y cerrado. Cuando el suelo se seca, no fluirá corriente a través de él y funciona como un circuito abierto. Cuando el suelo está húmedo, la corriente comenzará a fluir de un terminal a otro, funcionando como un circuito cerrado. Hemos interconectado el sensor de humedad con la placa Arduino UNO. Discutiremos el código de interfaz y simulación del circuito en una parte posterior de este artículo.

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Aplicaciones del sensor de humedad del suelo:

Este dispositivo se puede utilizar en jardines y céspedes domésticos para erradicar la necesidad del proceso de riego manual de las plantas. Se puede utilizar para planta de interior para suministrar agua regularmente para riego.

La segunda parte más importante de este proyecto es el módulo GSM que se utiliza junto con el microcontrolador Arduino para la comunicación.

Módulo TTL SIM800 GSM:

Hemos utilizado el módulo SIM800 GSM en nuestro proyecto de sistema de riego e interconectado con Arduino para enviar y recibir mensajes. Un módulo GSM es básicamente un módem GSM. Este dispositivo está conectado con PCB para tomar diferentes tipos de salidas de la placa. En nuestro proyecto, tenemos una interfaz del módulo GSM con Arduino y se toma la salida TTL. Este módulo GSM cuatribanda funciona en frecuencias que van desde GSM 850 MHz, EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz y PCS 1900 MHz. Los módulos GSM son altamente compatibles con Arduino y microcontroladores. El módulo TTL SIM800 GSM se ensambla en un tamaño de 24*24*3 mm para adaptarse a casi todos los dispositivos, ya sean teléfonos inteligentes, PDA, etc.

En Asia, la mayoría de los operadores de telefonía móvil operan en la banda de 900 MHz. Los módulos GSM se fabrican conectando un solo módem GSM a la PCB. Luego se proporciona la provisión de salida RS232. Asegúrese de verificar dos veces el requisito de energía GSM en su proyecto antes de elegir el módulo GSM adecuado para su dispositivo. Además, elija siempre los pines de salida habilitados para TTL para conectarlo directamente con Arduino sin ningún inconveniente.

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Especificaciones técnicas:

• Basado en banda cuádruple
• Voltaje requerido -9VDC-12 VDC
• Fuente de alimentación basada en regulador de conmutación
• Potencia requerida- 1 MA
• Temperatura de funcionamiento:-40 a + 85 grados Celsius

Características del Módulo GSM 800:

• Esquema de codificación:CS-1, CS-2, CS-3, CS-4 Tx power
• Consume poca energía
• Equipado con canales de audio que incluyen una entrada de micrófono y una salida de receptor

Ahora tiene un buen conocimiento sobre el funcionamiento de ambos dispositivos, a saber, el sensor de humedad del suelo y el módulo GSM. A continuación, debe conectar ambos componentes con el microcontrolador Arduino.

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Placa Arduino UNO

Antes de descubrir los detalles de la placa Arduino UNO, permítanos informarle que existen varias versiones de placas Arduino presentes en el mercado, a saber, Arduino mega, Arduino Due, etc. Hemos utilizado Arduino UNO en nuestro proyecto, ya que es el microcontrolador más barato y fácil de interconectar. Este microcontrolador consta de 14 pines de E/S digitales y 6 pines analógicos. El microcontrolador Arduino UNO también admite la comunicación en serie mediante los pines TX y Rx. La mayor ventaja de usar Arduino es que puede optimizar y modificar el software y la placa Arduino según sus necesidades.

Interfaz del sensor de humedad del suelo y el módulo GSM con Arduino

La interfaz de este circuito es simple. Solo necesita seguir el diagrama del circuito.

En primer lugar, conecte el pin analógico del sensor de humedad del suelo al pin analógico 1 de Arduino. Ahora, conecta el VCC y GND del sensor a los 5V y GND de Arduino.

Luego, inserte una tarjeta SIM en el módulo. Ahora, necesita conectar el módulo GSM con una fuente de alimentación. Estamos usando un módulo de 12V si tiene un módulo de 5V, entonces puede alimentarlo directamente con 5V de Arduino. Conecte una fuente de 12 V como se muestra en el diagrama del circuito. Ahora, conecte el pin GND del módulo con el GND de Arduino. Conecte el pin ST del módulo con el pin digital 9 de Arduino y el pin SR del módulo con el pin digital 10 de Arduino. También hemos conectado una pantalla LCD para mostrar el nivel de humedad detectado. Conecte la pantalla LCD como se muestra en el diagrama del circuito y también conecte un potenciómetro para manipular el contraste de la pantalla LCD.

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Conecte el relé y el transistor usando el diagrama del controlador de relé.

Ahora reúna los siguientes componentes mencionados en la lista y conecte el circuito como se muestra en el diagrama del circuito:

• Placa Arduino UNO
• módulo GSM
• Cables de conexión
• Transistores
• Pantalla LCD de 16×2
• Fuente de alimentación
• Relé
• Bomba
• Sensor de humedad del suelo
• Resistencias
• Conector de terminales
• Regulador de voltaje

Explicación del código de programación

La parte de programación de este proyecto es muy sencilla. En primer lugar, debemos definir la biblioteca para LCD y para el sensor de humedad. En la siguiente línea, hemos definido los pines del transmisor y receptor del sensor que están conectados al pin digital 9 y 10 respectivamente:

#include 
#include
SoftwareSerial mySerial(9,10);

Ahora, hemos definido algunas variables para usarlas en lugar de usar los números pin:

int M_Sensor = A0;
int W_led = 7;
int P_led = 13;

En la siguiente línea, hemos definido los pines LCD conectados a Arduino:

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

En la función de configuración, primero hemos inicializado la pantalla LCD mediante la función lcd.begin() y el sensor de humedad mediante la función mySerial.begin(). Hemos pasado 16,2 porque el LCD tiene 16 columnas y 2 filas y esto indica que usaremos todo el LCD. A continuación, inicializamos y definimos el modo pin del pin digital 13 como salida que está conectada al LED de estado de la bomba y al relé y el pin 7 como pin de entrada que está conectado al LED de nivel de agua.

void setup()
 {
    lcd.begin(16, 2);
    mySerial.begin(9600);
    pinMode(7,INPUT);
    pinMode(13,OUTPUT);
}

Ahora, vamos a la función de bucle. En la primera línea, hemos borrado la pantalla LCD para que, si hay alguna salida anterior, se borre. En la siguiente línea, buscamos el valor del sensor de humedad y lo almacenamos en una variable llamada "Húmedo":

lcd.clear();
int Moist = analogRead(M_Sensor); 

En las siguientes líneas hemos introducido las condiciones para suelos secos, húmedos y empapados:

if (Moist> 700)   // for dry soil
  { 
        lcd.setCursor(11,0);
        lcd.print("DRY");
        lcd.setCursor(11,1);
        lcd.print("SOIL");
       if (digitalRead(W_led)==1) //test the availability of water in storage
       {
         digitalWrite(13, HIGH);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:ON");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:ON”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
       else
       {
         digitalWrite(13, LOW);
         lcd.setCursor(0,1);
         lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);
       }
    }
 
     if (Moist>= 300 && Moist<=700) //for Moist Soil
    { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("MOIST");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
         mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
         delay(1000);
         mySerial.println(“PUMP:OFF”);
         delay(100);
         mySerial.println((char)26);
         delay(1000);    
  }
 
  if (Moist < 300)  // For Soggy soil
  { 
     lcd.setCursor(11,0);
     lcd.print("SOGGY");
     lcd.setCursor(11,1);
     lcd.print("SOIL");
     digitalWrite(13,LOW);
     lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print("PUMP:OFF");
     mySerial.println(“AT+CMGF=1”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“AT+CMGS=\”NUMBER”\r”);
     delay(1000);
     mySerial.println(“PUMP:OFF”);
     delay(100);
     mySerial.println((char)26);
     delay(1000);
  }
 delay(1000);    
} 

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Funcionamiento del Sistema de Riego Automático

El funcionamiento del sistema de riego automático es muy simple y fácil de entender. En este proyecto, Arduino se utiliza para controlar todo el funcionamiento del circuito. En primer lugar, cuando no haya humedad presente en el suelo, habrá conducción entre dos sondas del sensor de suelo. Como resultado, el transistor permanecerá en estado ON. Además, el pin13 de Arduino permanecerá bajo. Después de eso, Arduino enviará un mensaje al usuario ya que la humedad del suelo es normal. Motor apagado”. En esta situación, la motobomba permanecerá en estado “APAGADO”.

Cuando no hay humedad en el suelo, el transistor Q2 se apaga. Además, el pin D7 se vuelve alto. En consecuencia, el envío de Arduino inicia la bomba de agua y envía el mensaje al usuario como Detección de humedad baja. El motor está encendido. Una vez más, la bomba del motor se apagará automáticamente cuando haya suficiente humedad en el suelo detectada por el sensor de humedad del suelo.

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Características del sistema de riego inteligente

Este sistema de riego inteligente cumple con todos los criterios de un sistema de riego ideal. Algunas de las características rentables son:

• Este sistema de riego inteligente se adapta fácilmente a las condiciones climáticas y detecta la humedad en consecuencia para operar la bomba de agua
• El sensor de humedad del suelo detecta fácilmente el flujo alto de agua al detectar la humedad presente en el suelo y, por lo tanto, se apaga y se enciende automáticamente
• Usando el sistema de riego inteligente, puede administrar el flujo de agua de forma remota sin tener que ir al campo
• La pantalla LCD conectada con el circuito muestra los datos de humedad del suelo con regularidad, que se pueden usar para llevar un registro de la humedad en diferentes instancias

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Conclusión

Sistema de riego inteligente es de gran utilidad en términos de productividad y confiabilidad también. Además, este dispositivo es fácil de diseñar y se puede ensamblar utilizando componentes electrónicos fácilmente disponibles. El microcontrolador Arduino utilizado en el software es muy popular y se puede interconectar fácilmente sin ningún inconveniente. Hemos utilizado el sensor de humedad del suelo para detectar la humedad en el suelo.

El módulo GSM se utiliza en este proyecto para informar a los usuarios mediante el envío de mensajes en su teléfono celular. También hemos descrito el método de trabajo e interfaz de todos los componentes con Arduino. Esperamos que ahora puedas diseñar este sistema de riego inteligente de bajo costo para ahorrar agua en tu día a día.

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