AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO
“DISEÑO DEL PROTOTIPO DE RIEGO TECNIFICADO MEDIANTE EL USO DE SENSORES”
ALUMNOS: Nombres y Apellidos: Walter Daniel Chusi Mamani Grado de estudios : 4to Año de Secundaria Teléfono: 969985037-996920800 Correo Electrónico:
[email protected] Nombre y Apellidos: Josemaría Rodrigo Ticona Ccama Grado de estudios: 4to Año de Secundaria Teléfono: 973280778 Correo Electrónico:
[email protected] DOCENTE ASESOR: Nombres y Apellidos : Alan Fernando Quispe Quispe Teléfono: 973190709 Correo electrónico:
[email protected] [email protected] Especialidad: Ing. ELECTRONICA I.E.: I.E.G.N.E. CORAZÓN DE JESÚS Dirección: Jr. Grau Nro 262 Teléfono: 9 Página Web: www.colegioalexanderflemingjuliaca.co www.colegioalexanderflemingjuliaca.com m Correo Electrónico:
[email protected] AYAVIRI-PUNO-PERÚ I.E.G.N.E. “CORAZÓN DE JESÚS”
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AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO ÍNDICE: Resumen Introducción I. Planteamiento del Problema A) Problema de Investigación B) Justificación de la Investigación II. Objetivo de la investigación III. Hipótesis de la investigación Delimitación de las variables IV. Marco teórico V. Materiales y métodos VI Población beneficiada VII. Resultados y Discusión VIII. Referencias bibliográficas Anexos
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I. RESUMEN: En la provincia de Melgar los gobiernos regionales anteriores construyeron canales de riego y se observó que en las zonas usan métodos de irrigación por inundación usando grandes cantidades de agua. En el presente trabajo se ha diseñado un sistema de riego mediante el uso de sensores analógicos que son controlados mediante la placa ARDUINO MEGA2560, detectando niveles de humedad, temperatura como también la presencia del brillo solar, cumpliendo ciertos criterios para activar el motor y distribuir el agua de la matriz a los aspersores. El sistema funciona de la siguiente manera: se coloca agua en un tanque de almacenamiento, los sensores detectan el nivel de humedad presente en la tierra, según a esto, si es que falta porcentaje, los sensores accionaran las llaves que distribuirán el agua a los tubos de irrigación, y así distribuir el agua por la extensión del campo. Para ello, presentamos un modelo a escala del proyecto, para hacer la muestra realizar un futuro estudio, y aplicarlo en la zona agraria, para así mejorar la producción de siembras y chacras en épocas de estiaje. Usaremos materiales reciclables para el armado del campo y el sistema, usaremos la placa ARDUINO MEGA 2560, para controlar los sensores, los sensores a utilizar DTH-11(Sensor de temperatura y humedad), y los motores DC y paso a paso.
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II. INTRODUCCION: Cada vez que viajamos a distritos vemos campos que son regados (por aspersión o por inundación), pero a veces vemos algunos terrenos sembrados completa o parcialmente secos, debido a la época de sequía y estiaje. Esto puede ocasionar una menor producción, afectando la economía local (perdida o caída de productos, y aumentos de precio) y nacional. (Menos cantidad de exportación) Esta es la razón por la que se realiza este trabajo de feria de ciencias, para complementar el desarrollo de los sembríos mediante la detección de humedad y temperatura (sensores DTH-11), para y utilizar el riego tecnificado para regar los lugares detectados por los sensores.
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AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO TITULO: “Diseño del prototipo de riego tecnificado mediante el
uso de sensores” I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA A) PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
CAUSA:
Hoy vivimos la era de la tecnología e innovación donde existen mecanismos robóticos que apoyan el trabajo del hombre y se genera una mayor producción de recursos para una determinada nación entre alimentación, minería, etc.
INTERROGANTE:
¿Cómo conseguir el riego tecnificado para las zonas rurales?
EFECTO:
Con el riego tecnificado, se aumentará la producción durante las épocas de sequía y estiaje.
B) JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN En la actualidad, se ve que la economía está desactivada y para eso, entre una de las más fundamentales, está la actividad de exportación para su reactivación. Para ello se pueden exportar productos de la zona, pero por la sequía y la falta de agua, se pierden varios productos. Por ello se decide hacer este prototipo de riego tecnificado, para ayudar en la producción de sembríos, y aumentar las ganancias.
II. OBJETIVOS: A) OBJETIVO GENERAL: Diseñar el prototipo de riego tecnificado mediante el uso de sensores.
B) OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Armar el área de irrigación y distribución del agua. Elaborar el circuito electrónico de sensores y motores mediante la tarjeta ARDUINO. Diseñar el programa controlador de los sensores y motores de fluido.
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AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO III. HIPÓTESIS: A) HIPOTESIS GENERAL :
Si diseñamos el prototipo de riego tecnificado mediante el uso de sensores, tendremos una mayor producción agrícola.
B) HIPOTESIS ESPECIFICA:
Si buscamos los materiales adecuados, y se elaborara el diseño correcto del prototipo, tendremos un modelo a escala de un sembrío. Si los circuitos no tienen interrupciones, fallas y mal funcionamiento, la irrigación será exitosa. Si se programa correctamente el sistema, los sensores y motores cumplirán sus funciones sin margen de error.
IV. DELIMITACION DE VARIABLES: DEPENDIENTE: Usar ARDUINO para el prototipo del sistema de riego. INDEPENDIENTE: Desarrollar programas que se complementen con los sensores de temperatura y humedad. V. MARCO TEORICO: ARDUINO: Arduino (Genuino a nivel internacional hasta octubre 2016), es una compañía de hardware libre y una comunidad tecnológica que diseña y manufactura placas de desarrollo de hardware, compuestas por Microcontroladores, elementos pasivos y activos . Por otro lado las placas son programadas a través de un entorno de desarrollo (IDE), el cuál compila el código al modelo seleccionado de placa. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso de la electrónica y programación de sistemas embebidos en proyectulos multidisciplinarios.12Toda la plataforma, incluyendo sus componentes de hardware (esquemáticos) y Software, son liberados con licencia de código abierto que permite libertad de acceso a ellos..3 El hardware consiste en una placa de circuito impreso con un microcontrolador, usualmente Atmel AVR, puertos digitales y analógicos de entrada/salida,4 los cuales pueden conectarse a placas de expansión (shields), que amplían los funcionamientos de la placa Arduino. Asimismo, posee un puerto de conexión USB desde donde se puede alimentar la placa y establecer comunicación con el computador. Por otro lado, el software consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en el entorno de processing y lenguaje de programación basado en Wiring, así como en el cargador de arranque (bootloader) que es ejecutado en la placa .4 El microcontrolador de la placa se programa mediante un computador, usando una comunicación serial mediante un convertidor de niveles RS-232 a TTL serial.
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SENSOR LDR:
Un sensor fotoeléctrico o fotocélula es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor.Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas. Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de luz incluye un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal, compensación y formateo de la señal de salida.El sensor de luz más común es el LDR -Light Dependant Resistor o Resistor dependiente de la luz-.Un LDR es básicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz. Existen tres tipos de sensores fotoeléctricos, los sensores por barrera de luz, reflexión sobre espejo o reflexión sobre objetos.
SENSOR LM35:
El LM35 es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1 °C. Su rango de medición abarca desde -55 °C hasta 150 °C. La salida es lineal y cada grado Celcius equivale a 10 mV, por lo tanto: - 150 °C = 4230 mV - -55 °C = -2180 mV1 - Opera de 4v a 30v. Sus características más relevantes son: Está calibrado directamente en grados Celsius. La tensión de salida es proporcional a la temperatura. Tiene una precisión garantizada de 0.5 °C a 25 °C. Baja impedancia de salida.
Baja corriente de alimentación (60 μA).
Bajo coste.
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SENSOR DTH-11:
Es un sensor que controla la temperatura y humedad de un objeto. Este se caracteriza por tener la señal digital calibrada por lo que asegura una alta calidad y una fiabilidad a lo largo del tiempo, ya que contiene un microcontrolador de 8 bits integrado. Está constituido por dos sensores resistivos (NTC y humedad). Tiene una excelente calidad y una respuesta rápida en las medidas.Puede medir la humedad entre el rango 20% – aprox. 95% y la temperatura entre el rango 0ºC – 50ºC. Cada sensor DHT11 está estrictamente calibrado en laboratorio, presentando una extrema precisión en la calibración. Los coeficientes de calibración se almacenan como programas en la memoria OTP, que son empleados por el proceso de detección de señal interna del sensor. El protocolo de comunicación es a través de un único hilo (protocolo 1-wire), por lo tanto hace que la integración de este sensor en nuestros proyectos sea rápida y sencilla. Además presenta un tamaño reducido, un bajo consumo y la capacidad de transmitir la señal hasta 20 metros de distancia.
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AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO V. MATERIALES Y METODOS:
MATERIALES:
PARA LA MAQUETA: - 2 Planchas de triplay de 50 x 60 cm. - 1 Plancha de triplay de 50 x 30 cm. - 1 Porción de tierra. - Semillas de cebada. - Agua. (20 L) - Bidón. (20 L) - Barreras de 2 cm. - Tubos de cañería. - 1 Conexión en “T”. - 2 Conexiones en “L”. - Llaves de cañería. - Columnas de 3 cm. PARA EL CIRCUITO: - 1 Placa Protoboard. - 1 Tarjeta ARDUINO. - Cables de conexión. - Sensor DTH-11. - Sensor LM-35. - Sensor LDR. - Pantalla LCD LM-016. - Motores DC. - Resistencias.
METODOS:
La metodología utilizada para la elaboración del proyecto cuantitativo, científico, práctico y experimental. Es cuantitativa debido que se calcula y analiza el nivel de voltaje que se está contralando, es de metodología experimental porque al programar se rediseñaron los algoritmos para obtener mejores resultados en el diseño del prototipo.
PROCEDIMIENTO: -
PARA LA MAQUETA: Colocar la plancha de triplay de 50 x 60 cm sobre una mesa. Adherir las barreras a los costados del triplay. Colocar la tierra en la caja de triplay. Sembrar las semillas de cebada en la tierra. Queda listo el nivel 2 del prototipo. PARA LA PROGRAMACIÓN: Diseñar el programa de funcionamiento de los sensores. Elaborar la programación de lectura de valores en el LCD. Crear el Software de funcionamiento de los motores. Fusionar los 3 Software en uno solo. Subir el Software a la tarjeta ARDUINO MEGA 2560. Programación culminada.
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PARA EL CIRCUITO: Elaborar el cableado en la placa Protoboard, insertando los sensores en la misma. Conectar el cableado a la placa ARDUINO. (Alimentación, Tierra e Instrucciones) Realizar un aislamiento del circuito. (Elaborar una caja de cinta aislante) Conectar los motores con las llaves de paso. Conectar la tubería matriz con las otras tuberías de distribución del agua. Conectar las llaves de paso con la tubería matriz. Colocar el circuito aislado en la plancha de triplay de 50 x 60 cm. Nivel 1 del prototipo terminado. PARA EL BIDÓN: Colocar el bidón de 20 L en la plancha de triplay. Adherir las barreras al triplay Conectar la matriz al bidón. (las llaves de paso deben estar cerradas) Llenar de agua el bidón. El nivel 3 es terminado con éxito. PARA EL PROTOTIPO: Unir los tres niveles, usando las columnas. Adherir los niveles Se llega al prototipo final. FUNCIONAMIENTO: Los sensores enviaran señales a la tarjeta. La tarjeta envía las señales transformadas a órdenes hacia los motores. Los motores abren las llaves de paso. El agua se distribuye en la extensión del campo.
VI. POBLACION BENEFICIADA: Zonas rurales de la provincia de Melgar. (Distritos de Macarí, Cupi, Llalli, Umachiri, Nuñoa, Antauta, Santa Rosa, Orurillo y Ayaviri)
VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN:
Se armó el área de irrigación y distribución del agua. Se elaboró el circuito electrónico de sensores y motores mediante la tarjeta ARDUINO. Se diseñó el programa controlador de los sensores y motores de fluido.
VII. CONCLUSIONES:
El pequeño área de irrigación nos da una idea general de cómo funcionaría el sistema para extensiones más grandes Al elaborar el circuito electrónico, los sensores necesitan ser regulados adecuadamente. Al realizar la programación, vimos que las lecturas de los sensores eran leídos por el procesador, quién activaba los motores y las llaves de paso.
BIBLIOGRAFÍA: I.E.G.N.E. “CORAZÓN DE JESÚS”
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Starting with arduino
Malvino “Electronica Basica”
30 proyectos con arduino. http.//www.gogle.con.peseorch? que+ significa + arduino
ANEXOS: I.E.G.N.E. “CORAZÓN DE JESÚS”
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CRONOGRAMA: ABRI L
MAY O
JUNI O
JULI O
MANEJO DE ARDUINO
X
X
X
X
MANEJO DE CIRCUITOS
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X
X
X
IDEA DEL PROYECTO
X
ARMADO DEL PROYECTO PRESENTACI N
X
X
AGOST O
SEPTIEMBR E
X
X X
ESQUEMA DEL PROTOTIPO:
NIVEL 1-2
LEYENDA: - ROJO: Conexión a Sensores. - AZUL: Conexión a Tierra. - VERDE: Conexión a 5V. - NEGRO: Conexión a LCD.
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