Hardware para Automatización de Procesos Agrícolas (HAPA)

En el proyecto HAPA se está desarrollando un hardware capaz de poder automatizar diferentes tareas pertenecientes al área de la agricultura. El control del riego representa una actividad crítica en los cultivos de la cual depende el crecimiento y manutención de las plantas. Se plantea una primera versión donde abarque el control de riego y medición de variables de temperatura y humedad.

Este proyecto esta pensado para que sea modular y escalable, con el objetivo que en etapas siguientes se vayan se agregando mayores controles y actuadores. La necesidad y la posibilidad son dos características principales debido a que no todos nuestros agricultores cuentan con sistemas de avanzados de siembra y en mucho de los casos tampoco cuentan con invernaderos capaces de ser adaptables para el control de otras variables. Estas variables pueden ser medidas controladas, se necesitan mecanismos algo más avanzados que para ejercer la misma acción en el riego. Un ejemplo muy claro sería la humedad en el ambiente, que a cielo abierto quizás sería poco provechoso medirla pero dentro de un ambiente controlado (invernadero) se pueden realizar acciones en beneficio de los cultivos.

Otra característica de este proyecto es la facilidad de uso que debe presentar, evitando que se convierta en un obstáculo agregado al proceso de cultivo, la tarjeta debe ser robusta para adaptarse a ambientes cambiantes. Para finalizar, la mayoría de los dispositivos que lo conforman deben ser fáciles de conseguir en el mercado venezolano y de fácil sustitución en el hardware, de manera que el producto sea de apropiable por los agricultores en cuanto a funcionamiento, programación y posible reparación, además de contar con suficiente documentación que permita ser extrapolado a cultivos a nivel nacional y latinoamericano.

Otro módulo importante es el encargado de la alimentación del sistema, la fuente será diseñada de manera sencilla y robusta, que permita facilidad en su construcción y reparación.

Una primera parte del proyecto comprende el desarrollo y prueba de la fuente de alimentación así como el desarrollo y prueba del hardware que comprenderá la medida de temperatura, el control del riego y la visualización de las variables. Como actividades a la segunda etapa esta el aumento de la capacidad del hardware, esto mediante la inclusión de la medida de humedad y el registro de los datos en dispositivos de almacenamiento.

La meta POA es tener una tarjeta funcional que permita control programado de riego, medición de variables y actuadores, además de validado en pruebas de campo.

Levantamiento de Requerimientos

Temperatura

Un termopar es un circuito formado por dos metales distintos que produce un voltaje que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" y el otro denominado "punto frío". En electrónica, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado centígrado son difíciles de obtener.

Acidez en la Tierra

Un ISFET ( Ion Sensitive Field Effect Transitor , transistor de efecto campo sensible a iones ) es un sensor electrónico-químico que reacciona a cambios de pH. Cuando cambia la concentración de iones ( pH ), también varía la cantidad de éstos que pasan a través de la membrana y van a parar a la puerta del transistor. Por tanto, también puede variar la corriente que pasa a través del transistor. Esto ocurre cuando el sensor entra en contacto con la sustancia que se desea analizar.

Luminosidad

Sensor de Luz La resistencia ajustable sirve para controlar manualmente el límite de luz o umbral de disparo del sensor Con el jumper podemos variar la configuración del sensor y así decidir su forma de funcionamiento. Que se active por exceso o por defecto de luminosidad. Con la cápsula del jumper quitada , cuando el grado de luminosidad no llegue al ajustado, el diodo bicolor tendrá un color rojo y el monocolor estará apagado. No emitirá ninguna señal de salida a la placa. Cuando se supere el umbral de luz el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor de naranja. Estará emitiendo señal a la placa. Con la cápsula del jumper puesta , si el grado de luminosidad no llega a la del umbral determinado, el diodo bicolor se iluminará de color rojo y el monocolor de naranja. El sensor dará señal a la placa. En el momento que el grado de luminosidad sea superior al ajustado en la resistencia variable, el diodo bicolor se iluminará de color verde y el monocolor se apagará dejando de enviar señal alguna a la placa

Humedad

El sensor de Humedad ECH2O es un nuevo, preciso y económico sensor de Humedad de suelo que permite supervisar a largo plazo el contenido de agua sobre un área geográfica amplia de sus campos. Permitir que usted instale varias puntas de prueba en su campo y más aún obtener el contenido volumétrico de agua en sus plantaciones sin necesidad de incurrir en complicadas tablas, como se hace con lo sensores convencionales. La punta de prueba del sensor ECH2O mide la constante dieléctrica del suelo para encontrar su contenido en agua volumétrico. Hace esto encontrando el índice del cambio del voltaje aplicado al sensor una vez que se entierre en el suelo. Además, los sensores ECH2O tienen un consumo de energía muy bajo. ¿Que es la humedad? H2O + gas o solido

Plagas

Las plagas muchas veces son causantes de muchos y cuantiosos daños en estructuras y cosechas de todo el mundo. Los actuales métodos de detección precoz de estos insectos no son de gran ayuda: son caros, no demasiado fiables y sólo pueden acceder a un 25% de la estructura afectada. Mediante el uso de sensores de plagas nosotros proponemos detectarlas a través de las vibraciones que estas producen en la tierra .

Sensores

Para el censado de variables en esta primera etapa se están utilizando dos dispositivos: el DS1621 y el SHT15. El primero de ellos de ellos es un sensor de temperatura y termostato programable. La comunicación con el microcontrolador es realizada a través del protocolo I²C. Para su configuración y lectura se utilizan comandos definidos.