CAO-1: Cómo hacer un controlador de acuario por ordenador (Diseño básico)

Inicio una serie de artículos sin saber exactamente cómo acabarán.  Se trata de un proyecto abierto a muchas posibilidades y sin una meta perfectamente conocida. Espero abrir una puerta a un mundo lleno de posibilidades para la automatización de acuarios en particular  y de  otros vivarios en general. Será un proyecto de bricolaje que necesitará un poco de habilidad manual para la construcción casera del controlador y también algo de conocimientos técnicos de informática.

La propuesta, que hoy presento en este artículo, partirá de un diseño básico muy concreto. A ese diseño básico le voy a pedir que sea lo más completo, flexible y barato posible. En otra palabras, pretendo que el diseño básico sea perfecto para un montón de casos diferentes y que no ofrezca limitaciónes para futuras ampliaciones.

Llevo muchos años pensando en este proyecto, pero ahora ha tomado forma gracias a la disponibilidad a un precio asequible, de las piezas de hardware que se necesitan para llevarlo a cabo. Al proyeto lo he bautizado con el nombre de CAO (Controlador de Acuarios por Ordenador). También servirá para controlar terrarios.

Soluciones comerciales para un acuario inteligente:

Sobre la demanda de algo así encontré en un foro de Portalpez  una serie de ideas sueltas. Básicamente son ideas que surgen de las limitaciones de los equipos de acuariofilia tradicionales. La necesidad existe de estos controladores existe, eso es bueno para el proyecto.

Lo siguiente que fue verificar si lo que vamos a hacer es reinventar la rueda. Para ello conviene localizar productos similares que existen en el mercado y que ofrezcan soluciones parecidas a lo que pretendemos hacer.

En «Mon anilal» he visto que ofrecían un controlador de clima para terrario de la marca TERRA. Incluye una base de datos con los parámetros medioambientales para el mantenimiento de 120 especies diferentes y vale 400 euros. Tiene buena pinta, pero estoy convencido de que podemos aspirar a más.

Existe otro sistema para controlar todas las funciones del acuario llamado AT- control system por 631 euros. Tiene buena pinta. Este sistema se parece más a lo que nosotros pretendemos conseguir aunque el precio es considerable.

La casa Profilux ofrece una gama de modelos de ordenadores para acuario. Se trata de sistema muy sofisticados y completos, pero un sistema computerizado versatil se podía haber implementado con un único modelo básico de unidad central. La segmentación en modelos diferentes me parece una forma de hacer las cosas exclusivamente pensadas para sacar la máxima rentabilidad de un producto con una demanda muy escasa. Cada modelo parecerá un producto especialmente diseñado para lo que el cliente necesite, pero se podía haber ofertado un único producto totalmente versatil, flexible y programable. Aún así tienen muy buena pinta, sobre todo porque el precio no se han atrevido a mostrarlo en la página de Internet, siendo un dato del máximo interés para sus clientes.

Hay muchos sistemas más en la siguiente página, puedes ver unos cuantos sistema de control de acuarios por ordenador de distintos fabricantes La ventaja de estos productos frente al diseño de CAO que aquí vamos a proponer, es su facilidad de uso.

Las desventajas, su precio y la imposibilidad de adaptarlo a requerimientos especiales.  Los productos con un diseño propietario, quedan siempre limitados a lo que el fabricante consideró más importante, y las necesidades de control en acuariofilia pueden ser muy especiales cuando se trata de lograr ciertos retos acuariófilos.  Los equipos de control comerciales los ofrecen listos para enchufar y usar sin nada de bricolaje. Muy práctico, muy caro, y muy aburrido.

CAO, la solución casera para el acuario inteligente:
En nuestro caso cada cual podrá optar por dotar al sistema de las funciones que necesite.  Algunas veces lo que se pretende es automatizar correctamente una sola cosa y dejar el resto del sistema tal cual. Por eso el diseño básico es importante que sea barato.

Las piezas claves que hemos considerado como piezas centrales para el diseño básico de CAO, nuestro acuario inteligente, son dos elementos hardware muy concretos, baratos y versátiles.

Descripción del diseño básico de CAO:

El diseño básico propuesto puede formar parte de la solución para una gran variedad de necesidades de automatización. Para cada funcionalidad que deseemos implementar, habrá que añadir ciertos elementos al sistema básico. Podríamos necesitar, dependiendo de los casos:

  • Una variedad de elementos electrónicos y electromecánicos tales como sensores electrónicos (de temperatura, de nivel de agua, de conductividad, de flujo del filtro, etc.), periféricos, relés, servos, motores paso a paso, electroválvulas.
  • Una serie de elementos software tales como  programas de ordenador diseñados por nosotros mismos.

En función de nuestros conocimientos acuariofilos y nuestras necesidades necesitaremos más o menos elementos extra.

Nosotros vamos usar para todo el proyecto Software Libre y gratuito, por ello optaremos por alguna versión de Linux como Sistema Operativo. Si tu prefieres usar Windows podrías hacerlo, pero usar Software Libre en este tipo de proyectos, suele tener ventajas. Ten en cuenta que el Arduino es un Hardware Libre y la comunidad del Softwatre Libre se ha volcado especialmente en el desarrollo de librerías para él. Hay mucha información en Internet para Linux y Arduino.

El control de todo este sistema debería poder hacerse en remoto a través de un interfaz web. Esto implicará montar un mini servidor web en el PC del sistema, pero a pesar de que esto puede no resultar trivial, merecerá mucho la pena. Por ejemplo nos permitiría hacer un seguimiento y un control de nuestro acuario con cualquier ordenador conectado a Internet o con un iPhone. Podremos recibir informes por correo emitidos por el CAO o mensajes de alarma enviados al móvil, etc. También podríamos usar el iPhone para activar alguna cámara y ver a nuestros peces en el momento de la distribución de comida, etc.

Podrá experimentar por su propia cuenta cualquier personas que posea los conocimientos técnicos necesarios para entender todo lo relativo a instalación y configuración de un S.O. tipo Linux y para llevar a cabo algo de programación de los servicios y programas de control. Puede que usemos para todo esto lenguajes como C, Python, PHP y SQL.

Al ser un proyecto abierto, una vez obtenida una solución informática, esta se podrá compartir entre todos los aficionados a la acuariofilia tengan o no conocimientos técnicos.

Me llevará algún tiempo conseguir resultados. Si tienes necesidades de automatización pero careces de preparación técnica, no te sientas cohibido para preguntar. Las preguntas pueden servir de brújula para el proyecto.  Todos podéis usar la zona de comentarios para plantear vuestras dudas.

La idea del diseño básico de CAO es simple:

CAO (Controlador de Acuario por Ordenador)
CAO (Controlador de Acuario por Ordenador)

Para el control de interruptores o para la adquisición de datos del acuario se usará el módulo de entradas y salidas de Arduino, para el control de el módulo Arduino se usará un mini ordenador conectado por USB que nosotros proponemos que sea un Raspberry Pi con S.O. Linux, y también algunos programas en Python o lenguaje C y por último,  como interfaz de usuario se propone un interfaz web que tendremos que desarrollar en PHP.

Raspberry Pi:

Se trata de una placa de ordenador muy completa del tamaño de una cajetilla de cigarrillos.  El rendimiento global es comparable al de un Pentium II 300 MHz.

  • El modelo A cuesta 25$ y tiene 128Mb de RAM, un puerto USB y no tiene puerto Ethernet.
  • El modelo B cuesta 35$ y tiene 256Mb de RAM, 2 puertos USB y puerto Ethernet.

Si ya tienes un PC portatil antiguo con un puerto USB y un puerto de conexión a Internet, quizás no te interese comprar Raspberry Pi pero su tamaño y su precio lo hacen ideales para este tipo de proyectos.

En España puedes adquirirlo en varias tiendas on-line. Por ejemplo en http://www.raspipc.es/

La documentación en español de esta pequeña maravilla puedes encontrarla en http://www.raspberrypi-spanish.es/wiki/FAQ

Puedes elegir varios sistemas operativos para él. Por ejemplo tienes un sistema de archivos raíz básico de Alex y Dom, llamado Raspbian “wheezy” basado en Debian, y que contiene LXDE, Midori, herramientas de desarrollo y código fuente de ejemplo para las funciones multimedia. Puedes descargar este y otros sistemas operativos optimizados para Raspberry Pi desde: http://www.raspberrypi.org/downloads

Esas decisiones las iremos concretando más adelante. Esto es solo una presentación. Dedicaremos más espacio en otros artículos para hablar sobre Raspberry Pi. No te dejes engañar por su precio. Estamos ante un sistema bastante potente. Te puede interesar jugar con él y ponerlo a prueba. Se está usando Raspberry Pi como reproductor multimedia por la extraordinaria calidad del vídeo que es capaz de entregar. (Si eso te interesa puedes consultar sobre Raspbmc en Instalación del reproductor multimedia Raspbmc)

El modelo A es más barato (25$ en origen) pero no tiene conexión Ethernet que considero muy interesante para la mayoría de los proyectos. Nosotros optaremos por usar el modelo B que cuesta (35$ en origen).

Raspberry Pi incluye un GPIO y eso nos podría bastar para implementar un proyecto muy sencillo ya que incluye unas pocas salida básicas, pero generalmente necesitaremos más así que lo que haremos será conectarle por el puerto USB a un módulo Arduino que explicaremos seguidamente.

Arduino:

Se trata de una plataforma de Hardware Libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo. Está diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos de robótica, domótica, etc.  Arduino es capaz de controlar una gran variedad de sensores y dispositivos de entrada salida, por ejemplo, luz, temperatura, nivel de agua, accionar o interrumpir el flujo de corriente de diferentes aparatos.

Arduino se comunica mediante la transmisión de datos en formato serie y al ser todas sus especificaciones libres, existe una enorme gama de desarrollos hardware y software para él a un precio muy asequible. Llama la atención que una plaquita como esta con un precio tan barato permita ser utilizada tanto en en proyectos robóticos sofisticados con toda clase de sensores y motores paso a paso, como en cosas tan simples y baratas como los intermitentes de un escaparate. Esto es solo la presentación, habrá tiempo para hablar de él más adelante.

Para finalizar:

Esto tiene bastante de aventura. Ignoro hasta donde llegaremos en la resolución de estos retos, pero lo importante no será la solución, sino las ideas que surjan por el camino.

Tengo que ir  recopilando la información relevante, y hacer las pruebas oportunas. Intentaré compartir el máximo de información posible. Lo ideal sería recibir algún tipo de interactividad para hacer de esto un viaje en grupo rumbo a lo que cada uno considere que necesita de un acuario inteligente.

Si tenéis un acuario o un terrario y os veis tentados por este tipo de proyectos de bricolaje, comentarme que es lo que le pediríais a vuestro vivario inteligente y quizás podamos averiguar como conseguir aquello que vosotros necesitáis.

Este no es un proyecto cerrado. Vuestro interés por él proyecto puede marcar su rumbo y su duración haciéndolo más interesante.

(Continuará…)

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7 opiniones en “CAO-1: Cómo hacer un controlador de acuario por ordenador (Diseño básico)”

  1. En efecto hay muchas cosas interesantes publicadas y el vídeo ya lo había visto, pero el artículo no. Se están ofreciendo cantidad de soluciones comerciales basadas en Arduino.

    Hay miniautómatas con aspectos muy profesionales para instalaciones domóticas. No parecen Arduinos y sin embargo lo son: WK0100: Miniautómata

    Son gente que usan Arduino para vender soluciones completas de domótica y totalmente a medida. No me cabe duda de que esta gente, si son profesionales, con muy poco gasto, conseguirán unos estupendo margen de ganancia en cada instalación. Venden tecnología al que no tiene ni tiempo ni ganas de entenderlo, pero todo está al alcance de cualquiera que tenga algo de preparación. Por el precio de un Arduino merece la pena comprarlo solo para jugar si te gustan estas cosas

    En el caso de la acuariofilia somos tan pocos los aficionados que cualquier cosilla que se aparta de lo normal se dispara de precio. (Ley de oferta y la demanda). El bricolaje está especialmente indicado en estos casos, pero también hay que disfrutar del reto creativo por el camino.

    Muchas gracias por tu interés por este tema. Este es un blog muy reciente y necesita de personas con ganas de preguntar.

  2. Soy Abogado, me encanta la electronica aunque soy impirico practicamente, mi pregunta es: podemos controlar una valvula el nivel del agua? con un sensor recibir reportes sobre el PH, administrar el alimento? controlar el horario de la iluminacion y flitrado del acuario? colocar una pantalla touch para controlar el equipo y a la vez poder hacerlo desde la web? estamos hablando de domotica en el acuario, eso seria algo muy pero muy esperado y lo que hay no cubre todas las necesidades, por que si puedes controlar varios sensores, como de fosfato, nitrato, ph y dureza del agua, puedes tener un reporte diario de las condiciones del agua y esto no tienen precio, ya que puedes atacar el proble en el momento preciso y evitar bajas imnecesarias y gastos tambien, por ejemplo, si controlas el ph y la subida de los niveles de fosfato y amoniaco en el acurio, puedes evitar sin duda alguna la aparicion de algas, quien no se ha marchado de vacaciones y se queda preocuado por su acuario, o tiene que pedir a alguien que alimente a los peces y darle una clase de como hacerlo, lo mas seguro que lo hagan mal y dañen el agua etc, yo estoy seguro de que si se crea algo asi, lo pagaria con gusto, tendria que tener varios programas, por que de agua dulce, estan los plantados, los amazonicos, los de ciclidos, los de agua fria y estan los de agua salada, los de errecife, los tradicionales con sus payasos y anemonas y los marinos con peces como pequeños tiburones. En fin hay mucha tela que cortar y detalles a cuidar. saludos

  3. Para hacer test de nitritos, amoniacos, etc. Habría que desarrollar un robot capaz de seguir los pasos de los test comerciales. No es imposible, pero sí muy complicado. En realidad mi objetivo es poder controlar el acuario durante ausencias cortas. Son muchas las cosas que pueden hacerse. El enfoque de hacerlo todo desde la web supone un trabajo de software importante, pero merece mucho la pena y es en eso en lo que más me voy a enfocar. Pretendo que el sistema funcione como una caja negra con sensores. Todo debe poder hacerse a través de la web. Es cierto que cada acuario necesitará funcionalidades diferentes. El otro día vi un vídeo y comprobé que alguien controlaba por web el color de las luces del acuario. En efecto para gustos están los colores y a mí eso no se me habría ocurrido porque no me interesa. Si te interesan esto, intenta seguir esta serie de artículos y realiza tus propias prácticas.

    La mejor forma de cruzar un campo de minas es pisando sobre las pisadas del que va delante. Te animo a ello. Te vas a divertir. 😉

  4. hola! me parece una idea estupenda. Yo dispondo de una raspberry y un tanque de 680 litros. Con la raspberry he conseguido poder conectar una camara que tenia por casa y poder verla en el movil con ipviewer. tambien con un android conectado a un cargador y por medio de tasker me envia sms o whatsapp cuando se produce un fallo en el sumistro electrico, esto no seria muy complicado hacerlo desde raspberry pero necesitaria una bateria suplementaria y un modulo gsm puesto que si se va la corriente adios a la banda ancha y con un movil android viejo lo tienes solucionado. Ahora estoy con el tema de crear la estacion meterologica y tenia intencion de introducir un par de sensores en el acuario. seguire el blog de cerca a ver que se nos ocurre. saludos

  5. Supongo que tu cámara la conecta por USB al raspberry. Esa idea también se me había ocurrido a mí. Me alegra saber que funciona bien.

    Hace tiempo estudie la posibilidad de convertir raspberry en un servidor Web.

    CAO-6 Instalación de un servidor web doméstico en Linux.

    Lo cierto es que la aplicación en Arduino ha crecido tanto que he decidido hacer un fork del proyecto y la versión con interfaz web de mi controlador de acuario tardará un poco más porque tendré que pasarme al arduino DUE que tiene algunas incompatibilidades hardware con Arduino Mega.

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