{"id":5143,"date":"2022-05-12T19:31:55","date_gmt":"2022-05-12T17:31:55","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/?p=5143"},"modified":"2022-09-09T14:15:11","modified_gmt":"2022-09-09T12:15:11","slug":"memoria-sistemas-empotrados-y-de-tiempo-real-grupo-7-21-22","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.etsii.urjc.es\/dseytr\/memoria-sistemas-empotrados-y-de-tiempo-real-grupo-7-21-22\/","title":{"rendered":"Memoria Sistemas empotrados y de tiempo real: Grupo 7 21-22"},"content":{"rendered":"\n

Miembros del grupo<\/h2>\n\n\n\n

Javier Navarro Martinez<\/p>\n\n\n\n

Juan Montes Cano<\/p>\n\n\n\n

Cristian P\u00e9rez Corral <\/p>\n\n\n\n

Juan Antonio Gordillo Gayo<\/p>\n\n\n\n

El proyecto planteado es un huerto aut\u00f3nomo en el que la prioridad en el dise\u00f1o fue asegurar la modularidad del proyecto para que este pudiera ser f\u00e1cilmente ampliable mediante el uso de varias replicas de todo el m\u00f3dulo, y para que se pudiera transportar y desmontar parcialmente sin demasiada complicaci\u00f3n. Su desarrollo llev\u00f3 acabo en un par de meses y tuvo un coste total (sin contar herramientas ni el kit de arduino) de unos 80\u20ac.<\/p>\n\n\n\n

Productos<\/strong><\/td>Coste<\/strong><\/td><\/tr>
Caja<\/td>30\u20ac<\/td><\/tr>
raspberry pi<\/td>28,79\u20ac<\/td><\/tr>
Tierra, alambre y maceta<\/td>6.30\u20ac<\/td><\/tr>
bombilla, leds y socket bombilla<\/td>7,25\u20ac<\/td><\/tr>
Sensor de humedad de tierra<\/td>6,10\u20ac<\/td><\/tr>
TOTAL<\/strong><\/td>78.44<\/strong>\u20ac<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Debido a un problema del foro el siguiente Sway no se podia mostrarhttps:\/\/sway.office.com\/dSw2Hdpf2YBFBK39<\/a>, no obstante dejamos aqu\u00ed todo el contenido del mismo.<\/p>\n\n\n\n

Descripci\u00f3n del Proyecto  <\/h3>\n\n\n\n

Nuestro proyecto consiste en la realizaci\u00f3n de un huerto aut\u00f3nomo, es decir, una plantaci\u00f3n que no requiere una atenci\u00f3n muy alta sobre la misma, salvo el hecho de rellenar el dep\u00f3sito de agua para que se pueda producir el riego y el mantenimiento necesario de los sensores y dem\u00e1s elementos utilizados. Sin embargo, el resto de las acciones, como pueden ser el riego de las plantas o la necesidad de aplicar fr\u00edo o calor para el control de la temperatura, se conseguir\u00e1 todo de forma autom\u00e1tica, gracias a la activaci\u00f3n de los rel\u00e9s que usamos a partir de los datos recibidos por el Arduino desde los distintos sensores que tenemos en nuestro huerto. <\/p>\n\n\n\n

Dise\u00f1o del Proyecto <\/h3>\n\n\n\n

Con el fin de conseguir que nuestro ordenador central, encargado de controlar todos los dispositivos y tambi\u00e9n de hacerles llegar la corriente el\u00e9ctrica, pueda ser usado en otros huertos en los cuales se usen los mismos sensores que tenemos aqu\u00ed, hemos decidido separar el dise\u00f1o en dos cajas. <\/p>\n\n\n\n

Por un lado, tenemos el huerto, donde podremos encontrar tanto la plantaci\u00f3n correspondiente como los distintos sensores encargados de recopilar la informaci\u00f3n que necesitamos para el correcto cuidado de las plantas.  <\/p>\n\n\n\n

Por otro lado, nos encontramos con otra caja en la que se encuentran alojados todos los componentes electr\u00f3nicos, as\u00ed como el lugar donde llevamos a cabo la mayor parte de las conexiones que son necesarias para alimentar todos los componentes de nuestro proyecto. <\/p>\n\n\n\n

Por \u00faltimo, como medio de comunicaci\u00f3n entre ambas cajas, hemos decidido colocar fichas de conexi\u00f3n en ambas partes para establecer la conexi\u00f3n entre los sensores y los elementos que funcionan con corriente continua. Este no es el mejor sistema de conexi\u00f3n que hay, ya que no es precisamente c\u00f3modo para conectar y desconectar, pero es el que mejor se adecuaba a las limitaciones temporales y econ\u00f3micas que ten\u00edamos para desarrollar el proyecto. Una posible mejora en este aspecto, podr\u00eda ser la inclusi\u00f3n de un segundo Arduino en la parte del huerto y dos m\u00f3dulos wifis, una para cada Arduino, de manera que la transmisi\u00f3n de datos se hiciera a trav\u00e9s de este sistema o un sistema an\u00e1logo que funcione por radiofrecuencia. Para la transmisi\u00f3n de corriente entre una caja y otra la soluci\u00f3n podr\u00eda ser usar conexiones tipo \u201cplug-in\u201d. Sin embargo, a pesar de ser un sistema un poco rudimentario sigue consiguiendo nuestro prop\u00f3sito de modularizar el proyecto y simplificarlo lo m\u00e1ximo posible. Tambi\u00e9n cabe destacar que queremos tener un control total de la actividad del huerto, por lo que hemos a\u00f1adido una pantalla LCD a nuestra caja de c\u00f3mputo. <\/p>\n\n\n\n

\n\"e5755e6a-54da-48bc-97a6-56929b3da579\"<\/a>\n<\/div>
Esta imagen presenta el esquema el\u00e9ctrico del dise\u00f1o, pudi\u00e9ndose apreciar el uso de un esquema el\u00e9ctrico mixto donde las conexiones  5v del Arduino a los sensores\/pantalla LCD asi como las conexiones a tierra se han omitido por claridad.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Problemas encontrados <\/h3>\n\n\n\n

Una de las primeras ideas que se plante\u00f3 en este proyecto fue el uso de un mando infrarrojo para la gesti\u00f3n local de los par\u00e1metros que controlan el comportamiento del huerto. Tras realizarse diversas pruebas con Tinkercad, se intent\u00f3 llevar a la pr\u00e1ctica la idea, pero no se logr\u00f3 que el detector infrarrojo funcionase de acuerdo a nuestros requisitos. Sin embargo, logramos suplir estas necesidades con creces con el control casi total del Arduino remotamente v\u00eda SSH y uso de scripts Python que hac\u00edan uso del puerto Serial del Arduino. <\/p>\n\n\n\n

Durante la etapa de montaje del proyecto, las mayores dificultades que se han encontrado han sido en su mayor\u00eda program\u00e1ticas, como es el caso de la gesti\u00f3n del lector de temperatura (DHT11), el cual debido a que bloqueaba el sistema se decidi\u00f3 implementar mediante el uso de protothreading. Lo cual, al igual que en el caso del mando se pudo realizar durante la etapa de pruebas, pero a la hora de implementarlo encontramos diversos problemas con la importaci\u00f3n de la librer\u00eda TimedAction y RTOS por lo que finalmente se decidi\u00f3 gestionar las llamadas mediante variables temporales haciendo uso de millis().  <\/p>\n\n\n\n

Por otro lado, la implementaci\u00f3n de mostrar los datos en la pantalla no result\u00f3 ser tan f\u00e1cil como se plante\u00f3 en un principio, tuvimos problemas con la representaci\u00f3n de floats y con la asignaci\u00f3n de cursores para respetar el formato. Sin embargo, tras realizar pruebas logramos el resultado deseado. <\/p>\n\n\n\n

Uno de los mayores problemas que nos encontramos y que condicionaron absolutamente el dise\u00f1o del proyecto fue la variedad de voltajes necesarios. Tuvimos que usar 12V, 5V y corriente alterna, esto nos oblig\u00f3 a\u00f1adir un transformador a 12V y a usar rel\u00e9s para poder controlar estos voltajes desde el Arduino. <\/p>\n\n\n\n

Tambi\u00e9n tuvimos problemas con la comunicaci\u00f3n bidireccional entre Arduino y Raspberry, tuvimos que dise\u00f1ar un protocolo para que ambos dispositivos pudiesen comunicarse sin ning\u00fan problema. <\/p>\n\n\n\n

Finalmente, a la hora de implementar el servidor SSH, y tras haber montado toda la estructura de la caja, nos dimos cuenta de que el cabezal que alimentaba a la Raspberry (que no era el mismo con el que testeamos fuera de la caja), no ten\u00eda suficiente potencia lo que no solo imposibilitaba el uso del servidor, sino que tambi\u00e9n inhabilitaba que el Arduino iniciase correctamente por estar alimentado por la Raspberry. <\/p>\n\n\n\n

Reparto de tareas y desarrollo de las mismas  <\/h3>\n\n\n\n

En muchos puntos del proyecto hemos decidido no hacer un reparto de tareas como tal, sino reunirnos todos para poder poner nuestras ideas en com\u00fan y llegar as\u00ed a una mejor soluci\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n

Primeramente, realizamos un dise\u00f1o b\u00e1sico para la caja del huerto e hicimos una primera compra de los componentes que vimos necesario, entre los que se incluyen una caja, tierra, semillas de tomate, alambre y el tubo usado para regar, ya que sin estas cosas nos era imposible empezar a montar nada. Paralelamente \u00edbamos organizando te\u00f3ricamente la estructura del proyecto y anotando las posibles dificultades que tendr\u00edamos, as\u00ed como los objetivos principales y las metas a corto plazo. <\/p>\n\n\n\n

Una vez claro estos puntos, nos pusimos con la parte importante del proyecto, la que consiste en juntar todos los componentes electr\u00f3nicos con nuestro Arduino y realizar todas las comunicaciones y conexiones necesarias, esta parte es la que sin duda m\u00e1s tiempo nos ha llevado, ya que adem\u00e1s ser compleja de ejecutar, tambi\u00e9n nos han aparecido diferentes problemas. <\/p>\n\n\n\n

Como esta parte era bastante m\u00e1s extensa y f\u00e1cilmente divisible, decidimos que era mejor realizar un reparto de tareas y cuando lo tuvi\u00e9ramos todo listo por separado, juntarlo todo para comprobar su correcto funcionamiento. Decidimos hacerlo de la siguiente manera:  <\/p>\n\n\n\n

  • Muestra de datos en la pantalla e investigaci\u00f3n del control de la misma por infrarrojos. Protothreading. Juan Antonio Gordillo. <\/li>
  • Dise\u00f1o del c\u00f3digo de todos los sensores, actuadores y del montaje y funcionamiento del servidor SSH. Juan Montes y Cristi\u00e1n P\u00e9rez. <\/li>
  • Montaje de las conexiones internas de la caja y de la correcta gesti\u00f3n de la corriente alternar y la corriente continua. Javier Navarro. <\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Luego de tener cada uno nuestra parte y tener todo probado y testeado en conjunto, pasamos finalmente al dise\u00f1o de la caja exterior y la colocaci\u00f3n de los componentes en la misma, de tal forma que encapsulamos todos los elementos posibles, dejando visibles el Arduino, Raspberry y rel\u00e9s, para que se pudiera ver a trav\u00e9s de la tapa transparente cuando se activa y desactiva cada uno. <\/p>\n\n\n\n

    El \u00faltimo paso fue volver a comprobar que todo funcionaba correctamente una vez que se qued\u00f3 integrado en la caja contenedora y tambi\u00e9n, preparar los cables que se encuentran en el lado del huerto para evitar posibles cortocircuitos al entrar en contacto con el agua. Tambi\u00e9n los acomodamos de forma que estuvieran los m\u00e1s ordenados posibles. <\/p>\n\n\n\n

    Casos de Uso <\/h3>\n\n\n\n

    La gran modularidad y la capacidad de modificar las constantes que regulan el comportamiento del huerto, permiten que este se adapte (dentro de sus limitaciones) a cualquier cultivo que se le quiera introducir. Debido a que se busca que el cultivo mantenga unas condiciones constantes, los casos de usos se limitan a activar los diferentes elementos del huerto para que estos fuercen las condiciones que se le han solicitado.  <\/p>\n\n\n\n

    De esta forma, si la temperatura cayese por debajo de la temperatura m\u00ednima, el dispositivo encender\u00eda la bombilla principal (con una gran potencia para que genere calor), as\u00ed como en el caso de que la temperatura se elevase por encima de la temperatura m\u00e1xima, el dispositivo activar\u00e1 los dos ventiladores en los laterales del huerto para intentar disminuirla.  <\/p>\n\n\n\n

    En el caso de la luz, si los sensores de luz no detectan la suficiente luz los LEDs intentar\u00e1n suplir esta necesidad de luz activ\u00e1ndose. <\/p>\n\n\n\n

    Para el riego tenemos un detector de humedad de la tierra, si \u00e9ste no detecta suficiente humedad se activar\u00e1 la bomba que permitir\u00e1 un riego por goteo <\/p>\n\n\n\n

    En este sentido, el c\u00f3digo del Arduino se ha limitado a una sucesi\u00f3n de lecturas de los diferentes sensores y de condicionales para tratar las situaciones en que las eventualidades del huerto se alejasen de lo establecido, as\u00ed como de un c\u00f3digo de escritura para la pantalla para mostrar los datos y la gesti\u00f3n del puerto Serial para la comunicaci\u00f3n con la Raspberry y con ello con el servidor. <\/p>\n\n\n\n

    El protocolo de comunicaci\u00f3n entre Raspberry y Arduino consiste en dos scripts: <\/p>\n\n\n\n

    • osiris.py: El primer script de Raspberry enviar\u00e1 al Arduino una letra T, H o L, y el Arduino devolver\u00e1 su valor actual de Temperatura, Humedad o Luz. <\/li>
    • osiris_actions.py: El segundo script permite a la Raspberry editar los valores m\u00e1ximos y m\u00ednimos de temperatura, humedad y luz, usando el formato ST<numero> para cambiar la temperatura m\u00e1xima a dicho n\u00famero, St<numero> para cambiar la temperatura m\u00ednima, Sl<numero> para cambiar el porcentaje de luz m\u00ednima, SH<numero> para cambiar el porcentaje de humedad en la tierra m\u00e1ximo. <\/li><\/ul>\n\n\n\n

      Adem\u00e1s aqu\u00ed dejamos un video en el que se puede contemplar el proyecto en f\u00edsico y en el que mostramos como funciona y las diferentes situaciones en las que nuestro huerto activar\u00e1 sus diferentes elementos para mantener las condiciones adecuadas para que nuestros cultivos puedan crecer sin problemas. <\/p>\n\n\n\n

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