El riego es importante para la vida de la planta, ya que aporta minerales y nutrientes necesarios para que la planta pueda crecer. El sistema NFT brinda lo necesario además de mantener un producto limpio.
+El funcionamiento del circuito del Sistema NFT de la figura 3.27 se basa en un sistema fotosensible para el riego de la planta de jitomate. El Microcontrolador tiene la función de sensar el nivel de Agua para que cuando no se optimo no se encienda la Bomba de Agua y así evitar posibles averías.
Para el funcionamiento de dicho circuito se dividió en tres etapas, a continuación se explica cada una:
A) Etapa fotosensible
B) Etapa de comparación para la protección de la bomba de agua C) Etapa de activación bomba de agua de corriente alterna
La fotorresistencia o LDR (Light-Dependent-Resistor) es un componente fotosensible a la luz. Ha diferencia de la resistencia fija donde el valor no varía, la fotorresistencia tiene la particularidad de variar su valor en función de la luz que incide sobre ella, cuanto más luz recibe más bajo es su valor y cuanto menos luz recibe más alto es su valor. Como se muestra en la figura 3.28.
Etapa Fotosensible
MSP430 Circuito Protector Bomba de Agua
82 :
En la figura 3.29 se puede observar un par de circuitos para la conexión de esta etapa. La diferencia que hay de un circuito al otro es la posición de la LDR y la resistencia fija y como consecuencia obtendremos una tensión de salida diferente en ambos circuitos. Este circuito se conoce como un divisor de Voltaje, en este caso formado por una resistencia fija en serie con la LDR.
En ambos circuitos se tiene un voltaje de entrada, este voltaje se reparte por las dos resistencias ya que están en serie (ley de mallas de Kirchhoff), la tensión de la LDR y la fija dependerá de la resistencia eléctrica de ambas.
Fig. 3.29.- Configuración LDR. 3.28.-Funcionamiento circuito fotosensible.
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El funcionamiento en la figura 3.29 del circuito de la izquierda es como sigue: cuando incide luz sobre la LDR esta baja su resistencia eléctrica aumentando la tensión sobre la resistencia fija, como consecuencia obtendremos un tensión de salida baja (Nivel lógico 0), por contra si mantenemos la LDR en la oscuridad aumenta su resistencia eléctrica disminuyendo la tensión en extremos de la resistencia fija y obteniendo una tensión de salida alta (Nivel lógico 1).
El circuito en la figura 3.29 de la derecha tiene un comportamiento inverso al de la izquierda por la disposición de las resistencias. Su funcionamiento es como sigue: si aplicamos luz sobre la LDR baja su resistencia y en consecuencia obtenemos una tensión de Salida alta (Nivel lógico 1), en la oscuridad aumenta su resistencia y tenemos en su salida un nivel bajo (Nivel lógico 0).
Con la explicación anterior se llegó al diseño de la etapa del circuito, el cual cuando inicia su funcionamiento cuando la luz del día comienza a incidir sobre dicho circuito, y dura un aproximado de 3horas, esto último depende de las condiciones climatológicas. Para una mejor explicación se analiza la parte del circuito de la que se está haciendo mención en la figura 3.30. Hacia transistor configurado como interruptor. Fig. 3.30.- Etapa Fotosensible.
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La función del Amplificador operacional es actuar como comparador no inversor; un comparador es un circuito analógico que monitorea dos entradas de voltaje, una llamada Voltaje de referencia (Vref) y el otro es llamado voltaje de entrada (Vin). Cuando Vin se eleva por encima o cae por debajo del Vref el estado de la salida del comparador cambia. En la figura 3.31 se muestra la configuración que se utilizó:
Para la etapa de activación, se observa en la figura 3.32, de todo el sistema se utilizó un transistor para la activación del MSP430, el transistor seleccionado fue el TIP31C, para tener la seguridad que actuara como interruptor se hicieron los siguientes cálculos con la configuración mostrada:
Cuando el Vin excede a Vref cambia la salida de un estado
bajo a alto.
Fig. 3.31.- Comparador no Inversor.
Hacia regulador Del
comparador
85 Datos:
Vin= 8.65Volts
Analizando por mallas para obtener el valor de las resistencias, las ecuaciones quedan de la siguiente manera:
�
= � � +
� �………. (3.6)
��
= � � +
� �…………..(3.7)
Despejando de Ecu. (3.7) para obtener RC
� =
� −� � ��
………….. .
)
Sustituyendo Valores:
� =
� − . �= . Ω………. .
)
Valor comercial 10 Ω, el regulador LF33CV, basando la información en su hoja de especificaciones mantiene un consumo de 500mA, para corroborar que valor de resistencia elegir se hace con ley de Ohm:
86
� =
�………. .10)
Sustituyendo Valores en(3.10): � = Ω = �… … … . .
De (3.6) se obtiene:� =
���−� � � �………. .12)
Para obtener � :ℎ =
��…………..(3.13)
De (3.13) � =ℎ =� �= �… … … . .
Sustituyendo Valores en la ecuación (3.7):
� = − .
87
Valor comercial 470 Ω, para corroborar que valor de resistencia elegir se hace con ley de Ohm:
� =
��………(3.16)
Sustituyendo Valores en (3.8):� =
�Ω=
.
�………. .17)
Por último para el diseño de este Circuito se tiene que tomar en cuenta la resistencia para la carga del Triac, por lo que se hacen los siguientes cálculos para determinar su valor de la misma, así como los Watts necesarios para obtener un buen desempeño.
Los Datos de la Bomba de Agua que se utiliza para el riego en el Sistema NFT, se muestran en la figura 3.30.
Aplicando simplemente la Ley de Ohm, obtenemos los datos de la resistencia a utilizar para la carga del Triac.
� =
��………. .18)
Voltaje AC (V) Corriente (A) Valores Ideales 120V 0.68A Valores Reales 130V 0.64A Tabla. 3.5.- Características Bomba de Agua88 Sustituyendo Valores en (3.18):
� = . � = . Ω………. .
Valores Comerciales
Comprobando Valor a utilizar:
� =
�Ω= . �………. .
� =
8 Ω�= . �………. .21)
Para calcular los Watts a los que se tiene que poner la resistencia para soportar la Carga:
� = � ∗
………(3.22)
Sustituyendo Valores en la ecuación (3.22):
� = . � = �
………. .23)
Ω . Ω
89