Introducción
En el siguiente proyecto se transforma un objeto común en un IoT utilizando diferentes sensores, dispositivos y lenguajes de programación. Gracias al desarrollo del proyecto se controlan parámetros de temperatura y humedad para conseguir una óptima refrigeración de un acuario común, en épocas de altas temperaturas.
El principal objetivo del proyecto es aplicar conocimientos y habilidades para automatizar y digitalizar un objeto común, las cuales se pueden extrapolar al sector industrial.
El motivo por el cual un acuario debe de ser refrigerado se debe a que si la temperatura del agua aumenta por encima de 30ºC, las plantas acuáticas mueren y se desestabilizan los parámetros que permiten que los peces puedan vivir en condiciones favorables.
Se mostrará una visión general del proyecto sin profundizar excesivamente, debido a la complejidad del mismo, si se desea ampliar información no dudes en contactar conmigo!
Resumen
El proyecto consta de varias fases, las cuales se muestran a continuación de forma abreviada:
- Step 1: Diseño mecánico del dispositivo con Solidworks y posterior impresión en 3D (FDM).
- Step 2: Diseño y programación en Node-RED, Arduino y Python.
- Step 3: Puesta en marcha.
Implementación
Tipo de modelo de dispositivo
Es un modelo dispositivo-nube. Un servidor Node-Red (Broker) es instalado en una Rapsberry Pi.
La información es enviada a través del router. El proceso es gestionado a través de la Raspberry Pi con el protocolo MQTT.
Componentes del sistema
Los componentes que forman el sistema son los siguientes:
- Sistema de refrigeración.
- Camara de control.
- Sistema de alimentación automático.
Step 1
Se crea un diseño que permita abarcar toda la superficie para que la refrigeración sea más óptima permitiendo mantener la estética ocultando el cableado y conexiones en la parte posterior del acuario. Además este diseño permite sortear el foco de luz que debe de colocarse en la zona central del acuario.
El ángulo del soporte de los ventiladores, dirige el chorro de aire hacia el interior del recipiente reduciendo la temperatura por convección.
El mecanismo dispone de un rodamiento de bolas radial en donde va ajustada una varilla de acero acoplada al motor paso a paso, el cual transmite el movimiento.
El sistema de refrigeración se imprime con tecnología FDM (piezas color azul).
Step 2
Una vez diseñado el sistema mecánico, se procede con la programación. Para controlar el mecanismo de refrigeración, los parámetros de temperatura y humedad, la cámara y la dosificación de la comida, se utilizan los siguientes componentes:
- Raspberry pi 3B.
- 1 motor paso a paso Modelo: 28BYJ-48 + controlador ULN2003, 500mA.
- Camara raspberry pi.
- Sensor humedad y temperatura DHT11
- Comedero automático con motor corriente continua.
- 2 Relés.
- Tarjeta Arduino Uno.
El comedero automático comercial se modifica para ser controlado a través de un relé y se alimenta a 3V directamente a la fuente de alimentación. Originalmente el comedero se alimentaba a través de 2 pilas.
Utilizando el software Node-RED se crea el programa y la interfaz (dashboard) a la cual se puede acceder a través de la Ip pública del router.
En la dashboard se muestra la temperatura y humedad de la habitación donde se sitúa el acuario. El sensor de humedad y temperatura está conectado a una tarjeta Arduino Uno, de un proyecto independiente, que transmite los datos a la Raspberry Pi por cable USB.
El sistema de refrigeración se activa cuando la temperatura excede de 27º o cuando se activa de forma manual a través de la dashboard.
El sistema de alimentación, se programa a través de un «timerswitch» para activarse 3 veces al día en diferentes horarios. También se puede activar manualmente a través de la dashboard.
La cámara se activa manualmente a través de un interruptor.
Se le añade una capa de seguridad, añadiendo una contraseña y un usuario, para evitar intrusos en el sistema.
Step 3
Finalmente se realiza el montaje del sistema mecánico así como la electrónica y se comienzan a realizar pruebas.
Conclusión
- Se ha transformado un objeto común en un dispositivo IoT al añadir sensores, motores y softwares que nos permiten controlarlo remotamente a través de un servidor web.
- Se ha utilizado diferentes tecnologías para desarrollar el proyecto como la impresión 3D, Solidworks, programación en Node-RED, Arduino, Python y Linux.
- El sistema es seguro al añadir una capa de seguridad.
- El coste del proyecto es bajo y nos proporciona total control del mismo.
Si deseas convertir un dispositivo común en un IoT no dudes en contactar conmigo!
Juan Carlos Romero 