Sprout: Maceta Autónoma de Riego Interior Avanzada con Arduino

Componentes y materiales

Arduino Nano	1
Módulo Bluetooth HC-05 Adafruit	1
Bomba de agua DC	1
Sensor de humedad del suelo	1
Regulador de voltaje LM7805 STMicroelectronics	1
MOSFET IRF540	1
Resistencia 220 Ohm	1
Diodo IN4001	1
Tira de pines Header	1
Terminal de tornillo 2 pines	1
Conector Jack DC	1
PCB	1
Adaptador AC-DC	1

Herramientas y máquinas necesarias

• Soldador Weller
• Hilo de soldar Adafruit
• Fusion 360

Aplicaciones y servicios en línea

• Arduino IDE

Sobre este proyecto

Sprout es una maceta interior moderna que riega automáticamente tus plantas, hierbas, verduras, etc. y revolucionará tu juego de jardinería.

Consiste en un depósito de agua integrado desde el cual se bombea agua y mantiene el suelo de la planta hidratado.

Un sensor de humedad del suelo está calibrado de modo que mide periódicamente la humedad del suelo regulando así el flujo de agua. Si el suelo está demasiado seco, la bomba de agua se enciende automáticamente y se apaga cuando la humedad del suelo ha alcanzado el nivel deseado.

Si eres de los que riegan poco sus plantas, Sprout garantiza que nunca más tendrás que preocuparte por ser un mal jardinero. Y si eres de los que riegan en exceso para compensar la ausencia, significa que no estás en peligro de ahogar tus plantas o semillas.

La capacidad del depósito de agua de Sprout es de unos 500 ml / 17 fl oz, lo que te permite descuidar tus plantas hasta un mes antes de necesitar recarga.

La característica opcional de Bluetooth puede usarse para alternar y controlar manualmente la bomba de agua de forma inalámbrica desde tu smartphone.

Desarrolla: ¿Eres un programador, ingeniero o diseñador que tiene una gran idea para una nueva característica/diseño en Sprout? ¿Quizás eres principiante o has detectado un error? Siéntete libre de tomar nuestro código, esquemáticos, archivos de diseño 3D y archivos de corte láser de GitHub y trastear con ellos.

Sprout: GitHub

Paso 1: Diseño Electrónico

Componentes Electrónicos Requeridos:

• 1x Arduino Nano / Arduino Pro Mini
• 1x Bomba de agua DC 12V o 9V
• 1x Sensor de humedad del suelo
• 1x Regulador de voltaje LM7805
• 1x MOSFET IRF540
• 1x Resistencia 220 Ohm
• 1x Diodo IN4001
• 1x Tira de pines Header
• 1x Terminal de tornillo 2 pines
• 1x Conector Jack DC (Macho + Hembra)
• Opcional: 1x Módulo Bluetooth HC-05

Bloque de Alimentación

El 7805 regula el voltaje de alimentación y lo reduce a 5V constantes, haciéndolo adecuado para alimentar el Arduino y el Sensor de Humedad del Suelo.

Control de Bomba

El MOSFET actúa como un interruptor controlado por el Arduino. Usamos el MOSFET ya que el Arduino no puede alimentar directamente la Bomba DC. La resistencia conectada a la compuerta del MOSFET previene que el MOSFET se dañe. El diodo flyback conectado a través de la bomba proporciona un camino para la disipación de la energía almacenada cuando la bomba se apaga.

Sensor de Humedad

El sensor alimenta un valor analógico al Arduino. El nivel umbral de humedad es calibrado por el usuario dependiendo del tipo de planta usado y las condiciones típicas.

Módulo Bluetooth

Usa Comunicación Serie para transferir datos entre el Arduino y tu Smartphone.

Paso 2: Montaje Electrónico

Un PCB imprimible a escala 1x, así como la vista de placa y esquemático, están disponibles en el repositorio de GitHub.

Sprout: GitHub/Electrónica

El repositorio también contiene un PDF tamaño A4 que contiene múltiples PCBs en una sola página. Esto puede usarse para hacer múltiples PCBs a la vez para producción en masa.

Solda todos los componentes según los esquemáticos dados.

Los archivos Eagle editables están disponibles abajo.

Paso 3: Software y Configuración Bluetooth

Software

El Sensor de Humedad está conectado a un pin de Entrada Analógica del Arduino. Un valor umbral determina si la Bomba debe estar ENCENDIDA/APAGADA.

Puedes encontrar el código en Sprout: GitHub/Código

Siéntete libre de modificar y contribuir al repositorio de GitHub.

App para Smartphone y Configuración Bluetooth

El módulo Bluetooth HC-05 es el bloque intermedio entre el Smartphone y Arduino. Usa Comunicación Serie para enviar datos del Smartphone al Arduino y actúa como un Control Remoto.

La app transmite el valor '48' o '49' que representan 'ON' y 'OFF' respectivamente. La bomba puede así controlarse de forma inalámbrica.

Simplemente abre la app, escanea dispositivos descubribles y empareja con el módulo HC-05. Luego haz clic en 'Modo Interruptor' y alterna el botón en pantalla.

La app está disponible en Bluetooth App

Paso 4: Diseño Mecánico

El cuerpo principal de Sprout es una caja de 30cm x 15cm x 19cm hecha de MDF.

Todos los pasos de diseño mecánico han sido claramente demostrados en el video adjunto al inicio del Proyecto. También puedes verlo en Sprout: Video/Diseño Mecánico

La caja se divide en dos secciones:

• La sección más grande contiene la Tierra y Plantas
• La sección más pequeña se divide a su vez en dos secciones más, de modo que una contiene la Placa de Circuito mientras que la otra contiene el Depósito de Agua.

El depósito de agua es una botella plástica de 500ml.

La caja MDF tiene 8 caras separadas entrelazadas que pueden ser cortadas láser y encajadas entre sí.

Los archivos de Corte Láser, archivo de diseño Fusion 360 (archivo de diseño 3D), vistas isométricas y ortogonales de cada cara se pueden encontrar en Sprout: GitHub/Diseño Mecánico

También puedes encontrar archivos Illustrator editables en el repositorio de GitHub que pueden modificarse a tus requisitos/dimensiones específicas y luego cortarse láser.

Paso 5: Montaje Mecánico: Preparación de la Botella

El depósito de agua es una botella plástica de 500ml. Se puede usar una botella de refresco típica de 500ml para esto.

El diámetro máximo de la botella debe ser 74mm. El diámetro máximo del tapón de la botella debe ser 50mm. La altura máxima desde la base de la botella hasta la parte más baja del tapón debe ser 18.5 cm.

La botella debe cortarse unos 50mm por encima de su base para que la bomba pueda colocarse dentro de ella. Se deben hacer agujeros en la botella para que el Tubo de Salida y los cables de alimentación puedan pasar a través de la botella.

Una vez que el Tubo de Salida y los cables han sido sacados a través de sus respectivos agujeros, la botella puede sellarse de nuevo. Para sellar la botella debemos usar un Compuesto Epoxi que se endurecerá en unas horas. Esto evitará que el agua se filtre.

El agua puede rellenarse desde la parte superior de la botella simplemente abriendo su tapón.

Paso 6: Montaje Mecánico: Preparación de la Caja

Una vez que hayas cortado láser exitosamente las 8 caras diferentes de la caja, aplica un recubrimiento protector de madera en ambos lados de cada cara.

Monta el Jack de Alimentación en la Placa Trasera también y conéctalo a la Placa de Circuito.

Monta la Placa de Circuito en la Placa Trasera de la Caja de modo que quepa dentro de su sección respectiva.

Pasa el Tubo de Salida de la Bomba a través de los agujeros dados de modo que llegue a la sección de tierra de la planta. Haz lo mismo para los cables del Sensor de Humedad.

No olvides conectar la Bomba de Agua a la Placa de Circuito como se muestra en el Esquemático.

Comienza a entrelazar las diferentes caras de la Caja y asegúrate de que la botella encaje perfectamente en su área designada.

Aplica pegamento para madera o adhesivo para sellar toda la caja.

Todos estos pasos han sido demostrados en el Video encontrado al Inicio de este Proyecto.

Paso 7: Montaje Mecánico: Cemento

Este paso determinará la textura final y el acabado de la caja, así como dará a la maceta otra capa protectora.

Aplica pegamento en cada cara de la caja. Luego espolvorea algo de cemento sobre el pegamento. Usa la pieza circular de MDF restante que se cortó de la Placa Superior para alisar el cemento a lo largo de la superficie de cada cara de la caja. Repite este paso para cada cara de la caja como se demuestra en el video.

Una vez que el cemento se seque, rocía con agua cada 6 horas durante 1 día. Esto permitirá que el cemento cure, sin grietas y también evitará que el agua se filtre.

Paso 8: Añade la Tierra y Plantas

Una vez que el cemento haya curado, llena la caja con tierra.

Recuerda sellar con calor el extremo del Tubo de Salida antes de hacer un agujero en él para el gotero. El gotero se usa para regular el agua que sale del tubo para que el agua no fluya fuera de la maceta.

Coloca el Sensor de Humedad del Suelo dentro de la tierra.

Alimenta Sprout a través del Jack de Alimentación en la Placa Trasera y asegúrate de llenar el depósito de agua al nivel máximo.

Prueba si todo funciona y deberías haber terminado.

Código

Sprout: GitHub - Código (Arduino Code)

Piezas personalizadas y cajas

Sprout: Diseño Mecánico (Archivos 3D Fusion 360, Archivos de Corte Láser, Vistas Isométricas y Ortogonales)

Esquemáticos

Sprout: Electrónica (Esquemáticos, Vista de Placa y PCB)