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Automatización de invernaderos con CAO.

Invernadero

El proyecto CAO (Controlador de Acuarios por Ordenador) es muy adecuado para la automatización y control de todo tipo de vivarios.

Podemos hablar de dos grandes tipos de vivarios considerados en un sentido amplio. En primer lugar los domésticos : acuarios, terrarios, paludarios, aviarios, insectarios… Y en segundo lugar los dedicados a la productividad industrial: huertos, piscicultura, Zoos, granjas de todo tipo…

Cuando hablamos de invernaderos podemos considerarlos como domésticos o industriales dependiendo del uso que se les quiera dar, pero el tipo de sensores y actuadores que necesitaremos serán similares.

En cualquier caso, nuestro proyecto CAO estará siempre orientado al desarrollo de controladores basados en Arduino, lo cual no representa ningún tipo de limitación para ningún proyecto de este tipo.

Las líneas generales para este tipo de proyectos serían las siguientes:

Como mínimo conviene distinguir  dos partes. Una para potencias medias y altas y otra para el manejo de consumos bajos de energía.

La parte de potencia media y alta se encargará de los actuadores, tales como válvulas de paso de agua, motores,  relés, etc. Esta parte deberá estar alimentada de forma independiente y su conexión con la parte de baja potencia deberá estar correctamente aislada mediante opto-acopladores. Algunas placas de relés ya vienen diseñadas de esta forma y en caso contrario no es complicado usar optoacopladores.
La parte de baja potencia se usará para alimentar el controlador Arduino y los sensores que necesitemos. Se requerirá una fuente de alimentación con muy buen aislamiento. En caso contrario los sensores de alta sensibilidad que tienen un electrodo conectado a Tierra, como son por ejemplo los sensores de pH, podrían funcionar mal.
Yo últimamente uso poco los interfaces de botonera. Creo que tiene muchas más posibilidades diseñar un controlador basado en Arduino que sea totalmente autosuficiente  y para la monitorización y el control de operaciones usar una Interfaz inalámbrico Bluetooth para un Terminal Android con su correspondiente App.
Partiendo de estas líneas generales lo que faltaría es concretar las necesidades para cada instalación y en este cualquier persona interesada, no tiene más que preguntar.

Yo no poseo ningún invernadero, y por ello la parte mas valiosa de este artículo será el aporte que puedan hacer las personas que con sus comentarios aporten sus ideas, sus dudas, y su experiencia en este campo.

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Aislamiento galvánico para equipos de medida sumergidos.

Ya son bastantes las personas que me han consultado sobre ciertos problemas que aparecen al construir equipos electrónicos que usan sondas sumergidas.

Yo en CAO1 tuve muchos problemas con el sensor de temperatura DS18B20 hasta lograr aislarlo totalmente. El aislamiento eléctrico con el agua cuando usaba esta sonda debía de ser perfecto y por suerte lo conseguí. En el caso de las sondas de pH, conductímetros y sondas de potencial redox, etc., son sondas que siempre tienen contacto eléctrico con el agua.

Lo que he observado, es que cuando usaba el medidor de pH  que hice con Arduino y que estaba alimentado con pilas, todo funcionaba bien, pero en otros casos no siempre.

El diseño de CAO1 lo mezcla todo en un mismo equipo y cada vez estoy más convencido de que eso es una mala idea.

Yo actualmente, por varios motivos, trabajo en una nueva línea de proyectos que he denominado CaoBT donde el interfaz sería un terminal Android comunicado con Bluetooth y lo que me interesa comentar es que pienso hacer pequeños controladores especializados en lugar de controladores monolíticos. Alguno pensará que es un paso atrás, pero no es una decisión caprichosa.

Si alguien me pidiera integrar el máximo de funcionalidades en un proyecto de controlador de acuario, lo que intentaría evitar, siempre que se pueda, sería integrar las funciones que usan sensores sumergidos y las funciones que manejan dispositivos con potencia.

Me refiero especialmente a los sensores depH, porque están sumergidos, no pueden ser aislados porque intercambian iones a través de una membrana semipermeable y  manejan señales de milivoltios. Son demasiados sensibles a la falta de aislamiento en cualquier parte del equipo.

Las fuentes de alimentación para potencias importantes, no tienen buen aislamiento salvo que sean fuentes muy caras y especializadas. Para circuitos de baja potencia conseguir un buen aislamiento es más sencillo y barato

El tema de sensores, puede requerir alguna relación con actuadores que manejen cierta potencia y también habrá que tener cuidado con ellos.

Aislamiento en transformadores de las fuentes de alimentación

TransformadorEl principal problema ocurre en los transformadores de alimentación. La mayoría de ellos tienen bobinados que están muy próximos para así evitar pérdidas y aumentar el rendimiento, pero eso conlleva un efecto capacitivo que permite, que aunque la corriente contínua no pueda pasar desde la red eléctrica a los circuitos alimentados por un trasformador, con la corriente alterna no ocurra lo mismo.
El efecto capacitivo puede ser más o menos grande y permitirá que una pequeña parte de la corriente si pueda atravesar el transformador y cerrar el circuito con tierra.

Esto para la mayoría de las aplicaciones no tiene importancia, pero son suficientes para fastidiar las medidas de ciertos sensores sumergidos.

Los bobinados primario y secundario pueden estar más o menos separados, tal y como se aprecia en la imagen siguiente, (un bobinado está arriba y el otro abajo), con lo cual el aislamiento no será perfecto pero algo es algo.

Transformador Bobinados separados.

Yo en mi acuario de 150L donde tengo instalado un Arduino con Leds dimeados, cuando meto una de las puntas del polímetro en mi acuario y toco con los dedos la otra punta, obtengo una lectura de 3v de corriente alterna cuando la iluminacion está apagada. Cuando la iluminación está encendida mido algo más 3.5v.

La medida de la intensidad que circula a través de mi cuerpo es tan baja que el polímetro marca cero incluso en la escala de los microamperios.  Se trata de una micro derivación que no logra hacer saltar el diferencial porque es muy pequeñña.

Es decir, se cierra el circuito con tierra a través de mi cuerpo. Esto ocurre pese a usar calzado con suelas de goma. Hay un retorno a tierra de muy baja intensidad, pero el voltaje que se detecta es en este caso de unos 3 voltios. Es evidente que algo así no puede ir bien para un instrumento de medida que mide milivoltios en un electrodo sumergido.

Otras estrategias

Las estrategias pueden ser muy variadas. Algunas veces se opta por aislar en otro punto de este circuito de derivación. Por ejemplo se puede actuar aislando los sensores que usan I2C. mediante circuitos especializados.  pH Mini, Shield for Arduino Mini

En generál existen circuitos que permiten la intercomunicación entre circuitos totalmente aislados y que usan acopladores ópticos. Usarlos es un sistema muy eficaz para separar circuitos pero lógicamente deben usar sistemas de alimentación diferentes y como mínimo el controlador que incluyan sensores sumergidos debe de tener un buen aislamiento de la red eléctrica y de otros circuitos conectados a la red eléctrica.

Conclusiones:

Mi recomendación es que la parte de iluminación y todo lo que requiera cierta potencia se haga  con un Arduino diferente. El Arduino con sensores puede ser alimentado con un alimentador de menos potencia y gracias a ello es más fácil encontrar alguno con un buen nivel de aislamiento.

Creo que las fuentes de alimentación que tienen un aislamiento bastante aceptable son las que se usan con los móviles, pero solo sirven para potencias bajas.

 

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CAO1 versión 1.0.X

CAO1 es un software para el Control de Acuarios por Ordenador basado en Arduino. Esta pensado para aficionados a la acuariofilia que deseen fabricar un controlador de acuarios que se ajuste a sus necesidades particulares. Tanto este libro sobre CAO1 como el propio software, se distribuyen bajo licencia Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike.

Versión 1.0.2 BETA, 26-Septiembre-2014

Es un fichero Zip. Descomprimeló y sigue las intrucciones del fichero Leeme.html

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Proyecto CAO

Página principal del proyecto CAO

 

Primer proyecto CaoBT (Refrigerador de acuario)

El día 22 de octubre se publicaron los fuentes del proyecto. El primero de una serie CaoBT que usa BlueTooth.

Más adelante se publicarán nuevos proyectos de esta serie.

Qué es CAO

CAO es proyecto para la automatización de acuarios basado en Arduino. El software del proyecto es de descarga gratuita con licencia de uso  Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike (CC by-nc-sa).

¿Qué es CAO1?

CAO1 es la primera versión de mi software para proyecto CAO. Se trata de  un software para el sistema de Control de Acuarios por Ordenador CAO1 basado en Arduino. Existe un libro sobre CAO1 que contiene explicaciones muy detalladas y es de gran interés para los que comienzan con CAO. El caso que que ya no me interesa ofrecerlo desde Amazón  y ahora ofrezco la descarga totalmente gratis en formato ODT o PDF  desde mi Dropbox.

  ➡ Los enlaces para descargar el libro son los siguientes:  CAO1.odt  o  CAO1.pdf

Si tienes problemas con las descargas contacta conmigo.

Enlaces para hacer preguntas sobre CAO:

Recientemente he decidido reconsiderar el lugar para atender dudas. Ahora como lugar preferente para hacer preguntas sugiero usar los comentarios en este post. Para ello puedes usar este o cualquier otro post donde se hable de CAO. Ello sin perjuicio de continuar atendiendo a los comentarios y preguntas que me lleguen a través de otras páginas. La razón es que deseo potenciar mi permalink www.ciberdroide.com que para algo lleva años pagando el dominio.

Contacto privado con el autor:

Si se trata de un tema que puede interesar a más personas conviene usar los comentarios para que todos puedan compartirlo y aprender.

En caso contrario, use el formulario de contacto con el autor.

Lugar principal de descarga:  Descargas CAO desde DropBox

Los contenidos vienen empaquetados en ficheros ZIP.  Incluyen los fuentes y la documentación de una o más aplicaciones.

Lista de contenidos:

Vídeos publicados:

Todos los vídeos fueron publicados en mi canal de Youtube acastro008 . Tienes una lista de ellos en  Relación de vídeos del proyecto CAO

Artículos relativos al proyecto CAO publicados hasta la fecha:

Histórico de artículos de CAO en el blog AcuBioMed.

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