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Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

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JMN
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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JMN » Tue Jul 29, 2014 8:58 pm

EL sensor de humedad va a estar enterrado y en una zona llena de agua, por lo que yo no iría a uno de tipo resistivo independientemente del acabado del pcb. Creo que lo más adecuado puede ser diseñar un sensor de tipo capacitivo. No compraría nada ya diseñado, ya que diseñando nuestro propio hardware y subiendo las fuentes aseguramos la continuidad del proyecto, si un componentes que elegimos o placa dentro de dos años no está disponible o se deja de vender pues alguien que quiera hacer el proyecto no puede.

Aunque también otro enfoque puede ser hacer un sensor resistivo si medir éste depende menos del tipo de suelo, y remplazarlo cada x tiempo, si hacemos el acabado en oro la pega es que los fabricantes chinos de pcbs cobran mucho más. Puede que lo primero sea estudiar si usar un sensor de tipo resistivo o capacitivo para medir la humedad del suelo.

Otro aspecto importante va a ser la calibración del sensor, en los sensores chinos no sé cómo se calibrarán, cómo se sabe si hay un 80% de humedad en el suelo, ó un 30%, cómo se mida esto que no lo he buscado.

Por lo que una primera idea puede ser diseñar un sensor capacitivo, también se le puede añadir la sonda de temperatura en el pcb ya que dejarlo hecho no tiene ningún coste, y un sensor de luz si queremos, el sensor no tiene que estar en el pcb sino que se puede poner con un cable para colocar en lo alto de la planta. Dejarlo hecho aunque luego no se suelden los componentes no tiene coste.

Dejo unos cuantos enlaces sobre el tema, importante el tema de la frecuencia para leer el sensor capacitivo para a la hora de calibrarlo evitar el efecto del tipo de suelo en el que se clava. Como se puede ver realizar el huerto domótico puede ser un proyecto muy interesante donde aprender (animaos! :lol: ).

Funcionamiento del sensor capacitivo: http://www.nerdkits.com/videos/hallowee ... ch_sensor/" onclick="window.open(this.href);return false;

Enlaces y comentarios sobre como hacer un sensor de humedad:

http://zerocharactersleft.blogspot.com. ... ensor.html" onclick="window.open(this.href);return false;

Citas interesantes en los comentarios de la entrada
The PCB sports pads for a jumper header to connect to your circuit, and a pointy tip for easy insertion into your target soil. Note the relatively large separation between the plates. The capacity is actually inversely proportional to the separation between the plates. In a next revision we'll tighten this up significantly. After all, we're paying for 6 mil spacing, we might as well put it to good use!
The frequency seems to be an important issue (cf.: http://www.google.com/patents?id=hR-tAA ... &q&f=false" onclick="window.open(this.href);return false;), because with higher the frequencies the influnce of soil texture and soil conductivity is reduced, which sould make the sensors easier to calibrate.
I have done a lot of digging in this field. Basically the Khz range is useless, 5-10 Mhz is ok for normal textured soil. But for sand and high salt content soils you definitely need 70 Mhz, no need to go higher with FDR (based on official studies).

I have seen in some datasheet that VH400 uses 10 Mhz, so its an entry level.
10 Mhz is also used in ECH2O probes: EC-10, EC-20 (see the previous patent)
70 Mhz: EC-5, same patent with higher frequency (the fastest XOR gates you can get)
Hi, I'm a soil science researcher (not an electrical engineer), and have long experience using soil moisture sensors. The reason why high frequency set up is best lays on the fact that the dielectric constant is a complex number, i.e. a real part + imaginary part. The real part is dependent on soil moisture (the one you are insterested on measuring) but the imaginary part is dependent on the conductivity of the media and it is inversely proportional to the frequency. By using high frequency sensors (on the MHz range) you get rid off the unwanted salinity contribution on the total dielectric constant. The whole picture is rather more complex due to the so called Maxwell- Wagner effect but this is basically the main reason why low frequency sensors are highly affected by soil salinity and therefore would give artifact changes in soil moisture that could be due to changes in soil salinity.
Más enlaces sobre cómo medir el sensor capacitivo:

https://www.dropbox.com/s/ft5mdzo3sr6jo ... %201.2.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;

http://tuxgraphics.org/electronics/2009 ... ring.shtml" onclick="window.open(this.href);return false;

http://wemakethings.net/2012/09/26/capa ... asurement/" onclick="window.open(this.href);return false;

http://wordpress.codewrite.co.uk/pic/20 ... duino-uno/" onclick="window.open(this.href);return false;

https://www.circuitlab.com/circuit/6d8m ... /1024x768/" onclick="window.open(this.href);return false;

https://www.circuitlab.com/circuit/5jv7 ... /1024x768/" onclick="window.open(this.href);return false;

http://tuxgraphics.org/common/images2/a ... t-conn.pdf" onclick="window.open(this.href);return false;

https://dl.dropboxusercontent.com/u/446 ... sensor.jpg" onclick="window.open(this.href);return false;

JavierDG
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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JavierDG » Tue Jul 29, 2014 9:27 pm

Los sensores de humedad en tierra (soil moisture) en realidad se pueden hacer con dos clavos, he visto muchos proyectos donde la gente usa clavos, e incluso tornillos o alambres. Tiene sus pros (los clavos son muy baratos y abundantes) y sus contras (se degradan por varios motivos, oxidación entre ellos), y los datos evidentemente no son tan "finos" pero te sirve para saber si la tierra está mojada o no.

http://forum.arduino.cc/index.php?topic=68241.0" onclick="window.open(this.href);return false;

http://gardenbot.org/howTo/soilMoisture/" onclick="window.open(this.href);return false;

El que tengo yo, que es el que he puesto en la foto, comprado en China a través de eBay, es bastante preciso, he hecho varias mediciones y tiene bastante precisión. Por ejemplo, si lo dejas en seco, marca 0% y si lo metes en un vaso de agua marca 100%, si te chupas un poco la yema de un dedo y lo tocas un poco empieza a marcar un 19% o mas y sin soltarlo empieza a bajar de porcentaje poco a poco, según la piel va absorbiendo la humedad. También he probado a echar el aliento, que es húmedo, y me marca un 8% y baja muy rápido. Se podría decir que funciona bien. Parece que no es un sensor muy sofisticado de construir, ¿no?, no veo que tenga muchos componentes, solo dos láminas conductoras que varían su ionización al entrar en contacto con humedad.

A mi me parece bien lo que decidáis, lo importante es tener algo para medir la humedad en tierra y ya lo tenemos, de un modo u otro.

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JMN » Tue Jul 29, 2014 9:48 pm

El problema del sensor que usas es que con el tiempo se va a oxidar, y la cantidad de agua que a día de hoy marca 23% de humedad por ejemplo, esa misma cantidad de agua en X meses marcará el 10% de humedad ya que el sensor se va a oxidar. Una opción es hacer lo que decía Ranganok de darle un acabado más caro al metal del sensor, un acabado que resista mejor la oxidación, aunque no sé qué tal aguantará metido en tierra y con agua.

No lo sé, hablo sin conocer el tema y sin probar, pero lo primero a estudiar creo que puede ser que tipo de sensor usar si resistivo o capacitivo. A primera vista se ve que la gente que busca un sistema fiable usa sensores capacitivos antes que los resistivos, que tienen ciertas ventajas sobre los resistivos.

Un sensor capacitivo va a ser más resistente al suelo, no se va a degradar con el tiempo, ya que el metal no está expuesto a la humedad de la tierra y por tanto no se va a oxidar. El pcb va recubierto con una máscara.

Leyendo este comentario:
Hi, I'm a soil science researcher (not an electrical engineer), and have long experience using soil moisture sensors. The reason why high frequency set up is best lays on the fact that the dielectric constant is a complex number, i.e. a real part + imaginary part. The real part is dependent on soil moisture (the one you are insterested on measuring) but the imaginary part is dependent on the conductivity of the media and it is inversely proportional to the frequency. By using high frequency sensors (on the MHz range) you get rid off the unwanted salinity contribution on the total dielectric constant.
La ventaja del resistivo, según entiendo, es que vamos a leer solo la parte resistiva de la tierra que depende de la humedad, del agua en ésta (hay que buscar si el tipo de tierra o lo que le echemos afecta también a esta medida de su resitencia y en que grado lo hace respecto a la concentración de agua). Mientras que el sensor capacitivo es más sensible al tipo de tierra que tengamos y para disminuir el efecto del tipo de tierra hay que "complicar" la electrónica, tenemos que realizar su lectura minimizando el efecto del tipo de tierra o su contenido (lo que implica añadir más componetnes electrónicos).

Hablo de la primera idea que me he hecho leyendo la entrada esa, por lo que puedo estar diciendo las cosas mal, hasta hace 3 días no había buscado nada sobre el tema.

Según he entendido, si queremos un sistema fiable, en el que la lectura de la humedad no depende del tiempo (degradación del sensor) y en el que un valor de la humedad no depende del tipo de tierra en la maceta, pues habría que pensar en hacer un sensor capacitivo, y leer el sensor usando una señal de la frecuencia lo más alta posible.

Si vamos a hacer un sistema en el que se van a recoger datos a lo largo del tiempo, diría que usar un sensor fiable es totalmente necesario, lo que habría que ver cuál es el ritmo de degradación de un sensor resistivo.

Queremos saber si la tierra está simplemente mojada, con una resolución de digamos el 25% arriba abajo, o poder realizar un control más fino sobre la humedad. Por ejemplo poder establecer una humedad en la tierra entre el 50% y 55% de manera continua para el cultivo de la planta.

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JMN » Tue Jul 29, 2014 9:58 pm

Viendo el kit de cooking hacks: http://www.cooking-hacks.com/documentat ... ng#step5_3" onclick="window.open(this.href);return false;

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Diría que usan un sensor resitivo con acabado en oro lo que lo hará más resistente a la oxidación, pero aquí la duda, ese sensor se va a degradar? porque si no se degrada pues realizar un sensor capacitivo a lo mejor no tiene ningún sentido, va a ser siempre mejor uno resistivo. Si se degrada han metido un sensor poco fiable en un kit con un precio muy alto.

En el kit pone que es open, voy a ver si encuentro los esquemas del hardware para ve lo que han hecho que todavía no los he visto.

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JavierDG » Tue Jul 29, 2014 10:31 pm

Mmm, yo diría que es un sensor igual que el mío, igual de oro pero con un plástico cubriendo parte del sensor. JMN, no te preocupes tío, estamos aquí para investigar, practicar y aprender, ya verás como de aquí a poco tiempo te vas a notar un poco mas "leido" en el tema de las plantas, se aprende un montón practicando, y es un mundo muy muy interesante, y sobre todo práctico. Lo de la degradación del sensor... se lo mismo que tu, que hasta que no lo probemos no sabremos, así que vamos a ver si podemos ver cómo lo hacen los demás y aprender de otras experiencias, y si no crearemos nuestra propia experiencia ;)

Venga, que esto se va animando!

Por cierto, ya tengo un montón de semillas de chiles Poblanos, Serranos y Chipotle esperando a ser cultivadas. Me encanta el picante! :lol:

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JMN » Wed Jul 30, 2014 9:52 pm

Si yo voy a empezar por el desarrollo del sensor de humedad (no sé lo que tardaré porque puedo echar en esto los 4 ratos que me dejan), a ver si conseguimos que más gente se anime a participar en el proyecto.

Lo que si puede que necesitemos más adelante un blog en ARDE, no se si el de arde.cc está funcional para ir documentando y comentando los avances, ya que si se hace en el blog no se tiene que hacer en el foro, y ya queda documentado y no hay que repetir el trabajo dos veces (pasar del foro al blog).

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JavierDG » Wed Jul 30, 2014 10:03 pm

JMN wrote:Si yo voy a empezar por el desarrollo del sensor de humedad (no sé lo que tardaré porque puedo echar en esto los 4 ratos que me dejan), a ver si conseguimos que más gente se anime a participar en el proyecto.
Si quieres que vaya haciendo yo algo me dices, que por las noches puedo echar un rato, y la semana que viene estoy de Rodriguez 17 días sin niños :lol:

Por cierto, ya he empezado con la tabla de datos.

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by Ranganok » Fri Aug 01, 2014 8:25 am

Si hay que coger el valor de resistividad con precisión se podría implementar un puente resistivo ( https://es.m.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstone" onclick="window.open(this.href);return false; ), en vez de un divisor de tensión. Ya que con el puente se puede aprovechar todo el rango de señal.

Si sólo es presencia de humedad o no un divisor de tensión es suficiente.

S2

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PD: estación meteorológica propia o nos fiamos de internet?
skiras.blogspot.com

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by JMN » Fri Aug 01, 2014 1:30 pm

He estado mirando un poco el tema del sensor de humedad capacitivo (buscando ejemplos por internet) y alguna de las formas de hacerlo, cuando tenga un rato hago una respuesta en el hilo planteando el problema y alguna de las posibles soluciones.

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Re: Proyecto Vavilov (Huerto Domótico de A.R.D.E.)

Post by enzo2025 » Fri Aug 01, 2014 5:20 pm

Hola a todos, me interesa bastante este proyecto, así que me quedo por aquí :D

Ahora mismo estoy en un punto que tengo disponibles unas cuantas macetas, tengo un router bastante cerca de la terraza (por lo que el Wifi es para mí lo ideal) y he estado viendo ciertos artículos muy interesantes, os los pongo aquí por si sirve de inspiración:

http://rayshobby.net/?p=9413" onclick="window.open(this.href);return false;
http://www.securitybydefault.com/2014/0 ... otico.html" onclick="window.open(this.href);return false;

La historia es que lo primero está todo hecho y no supone ningún reto más que de programación (cosa que es mi campo). Mi caso particular es algo que pueda valer para bastantes plantas, quizás unas 8 ó 9 grandes y 13 ó 14 pequeñas así que comprar tantos artilugios comerciales lo descarto(primer enlace de arriba). Poner muchos sensores cableados es bastante engorro y no sé si habrá una solución más elegante (wifi) aunque si existe riego por goteo va a haber un "circuito" ya montado para regar y se puede aprovechar para cablear.

Luego el mayor problema creo yo es regar independientemente cada planta controlando el que sea de día (fácil con sensor de luminosidad para no regar de noche) y que alcanza la humedad óptima. Pero claro, divide eso entre tantas plantas y no sé cuántas bombas se necesitará ni como compartir recursos entre el sistema.

Otro tema al margen de este es qué plantar pero....investigaré :lol:

Un saludo a todos.

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