Sistema doméstico de riego con control inalámbrico

Cobos León, Sara (2020). Sistema doméstico de riego con control inalámbrico. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Sistema doméstico de riego con control inalámbrico
Author/s:
  • Cobos León, Sara
Contributor/s:
  • Rodríguez Lacruz, Manuel César
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Electrónica de Comunicaciones
Date: 8 October 2020
Subjects:
Freetext Keywords: Comunicación inalámbrica; Sistema de riego
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Este Proyecto de Fin de Grado se centra en el desarrollo de un sistema de riego inalámbrico. Durante su transcurso se han abarcado todas las fases, desde su diseño a su puesta en funcionamiento. La problemática en la cual se enfoca este proyecto es la aplicación de un sistema de riego en un ámbito doméstico y su fin es el de facilitar lo máximo posible el riego haciendo que sea una labor sencilla y exenta de esfuerzo. La característica principal y diferenciadora de este sistema reside en que se trata de un sistema inalámbrico en el que además se pueden detectar anomalías como las pérdidas de agua. La comunicación, aparte de ser inalámbrica es bidireccional, de este modo los mensajes de error se pueden enviar para subsanar los problemas de manera rápida. El sistema de riego cuenta con unas especificaciones iniciales y restricciones a partir de las cuales se ha elaborado el sistema. Con respecto a la comunicación inalámbrica, se ha usado una comunicación basada en radiofrecuencia, que más específicamente utiliza la modulación ASK (Amplitude Shift Keying) en una banda dedicada a las aplicaciones industriales, científicas y médicas (ISM) cuya frecuencia central es de 433.92 MHz. Otro de los elementos clave son las electroválvulas basadas en solenoide, mediante las cuales se controla la distribución del agua en todo el terreno. Para que la apertura y cierre de las electroválvulas se produjera de manera adecuada se ha añadido un controlador o driver con elementos de circuitería que ha sido necesario diseñar y probar previamente. Cobra también especial importancia dentro del proyecto la placa de circuito impreso (PCB) del sistema en la que se instalan todos los componentes implicados en el sistema, como la fuente de alimentación, los drivers de las electroválvulas o el módulo transceiver, encargado de la comunicación inalámbrica junto con la antena a través de la cual se transmiten y reciben los mensajes implicados en la comunicación. Con respecto al código del sistema de riego, se ha seleccionado un microcontrolador basado en Cortex-M. La aplicación que corre sobre el sistema está basada en CMSIS, una librería que ofrece numerosas ventajas a la hora de reutilizar el código y permite la creación de una aplicación del sistema de riego funcional y eficiente. La metodología que se ha llevado a cabo en el proyecto ha consistido en dividir el desarrollo del sistema en varias fases. El primer paso ha implicado medidas, cálculos y simulaciones que han sido necesarios para determinar el valor de algunos componentes. Más tarde, se procedió al diseño de la PCB y una vez recibida, a su montaje con todos los elementos hardware implicados. Una vez hecho esto, se comenzó a desarrollar el código de la aplicación del sistema de riego. Es por ello por lo que el sistema de riego ha supuesto un proceso gradual en el cual se ha pasado por diversas fases de diseño hasta obtener el sistema final. Como conclusión, este proyecto abarca una cantidad notable de tecnologías y elementos que pertenecen a distintos campos de aplicación de las telecomunicaciones. Todo esto, hace que el sistema de riego suponga una propuesta completa, en la que sobre todo se puede ver el avance a lo largo de las distintas fases de desarrollo, observando el recorrido desde el diseño inicial hasta un sistema de riego funcional que se adapta a unos requerimientos específicos. Abstract: This Final Grade Project is based on a wireless irrigation system. During its development, all the phases have been addressed, from its design to its start up. The problem that this project tries to provide a solution for is the application of an irrigation system to a domestic environment and its goal is to make the irrigation task as easy and effortless as possible. The main and outstanding feature of this project is that it is a wireless system in which anomalies like water loss can be detected. Communication is not only wireless but is also bidirectional, therefore, error messages can be sent to fix problems in a quick way. The irrigation system has been elaborated from some initial specifications and restrictions. As far as the wireless communication is concerned, a radiofrequency communication has been used, more specifically the ASK (Amplitude Shift Keying) modulation in a band dedicated to industrial, scientific, and medical applications (ISM) whose central frequency has a value of 433.92 MHz. Another key element are the solenoid-based electrovalves, that are used to control the water distribution in the totality of the terrain. To get a smooth opening and closure of the electrovalves a driver has been used. This driver uses diverse hardware elements which have undergone design and testing phases. The printed circuit board ( PCB) is also a very important factor because it is the element in which all the components implied in the system are placed. These components include the power supply, electrovalves drivers or the transceiver module, throughout which the wireless communication takes place alongside with the antenna, that is responsible of the communication message sending and receiving. As far as the code goes, a microcontroller based on Cortex- M has been selected. The application running is based on CMSIS, a library that offers numerous advantages when it comes to code reutilization. It allows the development of an application for the irrigation system that is functional and efficient as well. The methodology has consisted in dividing the system development in different phases. The first step has included measurements, calculations, and simulations, all of them necessary to determine the value of some components. Afterwards, the PCB was designed and once it was received, all the hardware elements were placed in it. Once this was done, the application code was developed. Because of this, the irrigation system has been a gradual process in which several design phases have taken place until the final system was obtained. As a conclusion, this project englobes a notorious quantity of technologies and elements that belong to different application areas in telecommunications. All the above, makes the irrigation system a complete design, in which the progress of the several development phases can be contemplated, starting from the initial design to a functional irrigation system that adapts to some specific requirements.

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Item ID: 66532
DC Identifier: https://oa.upm.es/66532/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:66532
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 26 Mar 2021 06:33
Last Modified: 25 May 2021 22:30
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