Sistema de irrigação inteligente utilizando ESP32

Introdução

Com a falta de chuvas que atinge grandes regiões espalhadas pelo mundo inteiro, é de grande importância pensarmos em soluções para aproveitar da melhor forma possível esse bem tão essencial para a vida, que é a água. Pensando nisso, é de suma importância que todos nós economizem água, principalmente em lavouras de plantação. Desta forma esse projeto proposto tem como objetivo, a implementação de um sistema de irrigação inteligente, onde a planta vai receber de água a quantidade adequada para seu desenvolvimento. O sistema de irrigação proposto se dá por meio de gotejamento, que será aplicada diretamente em cada planta, o que reduzira o consumo de água e também o desperdício. A fim de realizar a automação do processo de irrigação localizada, utilizará um módulo ESP32, baseado no conceito de IoT (Internet das Coisas), montando uma central controladora de fluxo de água através da junção de uma bomba submersa e sensores de temperatura e umidade. Dessa forma o projeto estará visando a sustentabilidade de pequenas áreas de cultivo, aumentando a eficiência do plantio e diminuindo perdas com recursos hídricos, tornando mais rentável o setor da agricultura. Esse projeto tem como objetivo principal desenvolver um sistema capaz de controlar o bombeamento de água, através da umidade do solo. Este circuito possuirá automatização em seus acionamentos.

A horta do campus é de fundamental importância, pois a mesma não conta com fins lucrativos, mas sim ser auto suficiente, oferecendo hortaliças, auxiliando numa alimentação balanceada para os alunos do campus.

Objetivo

Um led, deverá acender e logo em seguida, acionar a bomba submersa quando a umidade do solo indicar valor abaixo de 30%(trinta por cento), e apagar logo após a umidade atingir um valor superior ao minimo estabelecido.

Objetivo específico

O projeto tem como intuito principal o desenvolvimento de um código, utilizando a plataforma dashboar, e  aplicar para omitimização de uma horta que fica nas dependências do Instituto Federal, Campus Catanduva-SP. Tal horta, já conta com instalação de um sistema de irrigação automatizado em dois módulos agroflorestais. O sistema utiliza um microcontrolador Arduino que recebe a informação programada e ativa as válvulas de solenóide, acionadas por relés, ligando ou desligando a irrigação. Porém esse projeto que já está em andamento/funcionamento, encontra alguns desafios que por através deste projeto, espera se resolver. Um dos problemas mencionado por um servidor do campus, é e que o atual sistema com Arduino, precisa ser reprogramado frequentemente. Então esse trabalho propõe que essa alteração possa ser feita remotamente pela dashboard.

Matérias e Métodos.

Nesse trabalho usaremos um microcontrolador ESP32 cujo o mesmo apresenta-se como um meio inovador no desenvolvimento de projetos automatizados além do clássico módulo de comunicação Wi-Fi apresenta um sistema com processador Dual Core, Bluetooth híbrido e múltiplos sensores embutidos, tornando a construção de sistema como internet das coisas (IoT) muito mais simples e compacto.Usaremos também outros componentes eletrônicos e também desenvolver um código na plataforma Arduino que vai se cumunicar com a Esp32.

As características da placa são as seguintes:

• CPU: Xtensa® Dual-Core 32-bit LX6;
• Memória ROM: 448 KBytes;
• Clock máximo: 240MHz;
• Memória RAM: 520 Kbytes;
• Memória Flash: 4 MB;
• Wireless padrão 802.11 b/g/n;
• Conexão Wifi de 2.4Ghz (máximo de 150 Mbps);
• Antena embutida na placa;
• Conector micro USB para comunicação e alimentação;
• Wi-Fi Direct (P2P), P2P Discovery, P2P Group Owner mode e P2P Power Management;
• Modos de operação: STA/AP/STA+AP;
• Bluetooth BLE 4.2;
• Portas GPIO: 11;
• GPIO com funções de PWM, I2C, SPI, etc;
• Tensão de operação: 4,5 ~ 9V;
• Conversor analógico digital (ADC).

Sensor DHT11

É um sensor de umidade e temperatura que permite fazer leituras de temperaturas entre 0 a 50 Celsius e umidade entre 20 a 90%

As características do sensor DHT11 são as seguintes:

• Faixa de medição de umidade: 20 a 90%
• Faixa de medição de temperatura: 0° a 50°C
• Alimentação: 3-5VDC (5,5VDC máximo)
• Corrente 200uA a 500 mA
• Precisão de umidade de medição: +/- 5,0% UR
• Precisão de medição de temperatura: +/-2.0 °C
• Tempo de resposta: 2s
• Dimensão: 23x12x5mm (incluindo os terminais)

Sensor de umidade do solo higrômetro

É um sensor feito para detectar as variações de umidade no solo, sendo que quando o solo está seco a saída do sensor fica em estado alto, e quando úmido em estado baixo.

As características do sensor  são as seguintes:

• Tensão de operação: 3,3-5v
• Sessibilidade ajustável via potenciômetro
• Saída digital e analógica
• Fácil instalação
• Led indicador para tensão (vermelho)
• Led indicador para saída digital (verde)
• Comparador LM393
• Dimensões PCB 3x1,5cm
• Dimensões sonda 6x2cm
• Comprimento cabo 21cm

 

 

 

 

Bomba Submersa

São bombas de recalque de elevado rendimento, concebida para circulação ou bombeamento de água em tanques, aquários ou lagos. Uma das maiores vantagens é que ela pode ser utilizada tanto em água doce quanto salgada devido ao seu impeller de cerâmica que evita corrosão. Ela é facilmente desmontável, permitindo que manutenções rotineiras sejam extremamente mais fáceis, evitando qualquer problema na bomba, como um impeller obstruído ou até mesmo danificado.

As caracteristicas da bomba submersa são:

• Alta eficiência com baixo consumo energético
•  Elevada vazão e coluna d'água
•  Impeller em cerâmica, que permite uso em aquários de água doce ou salgada
•  Corpo resistente construído em plástico ABS
• Tela de proteção que evita que peixes entrem na bomba, assim como maiores resíduos que possam danificar o impeller
• Indicada para sumps, lagos, cascatas e fontes
• Fácil montagem e desmontagem para manutenções preventivas
•  Suporte com fortes ventosas, que evitam que a bomba se movimente
•  Acompanha kit de conexões

Parte do código

#include
#include
#include
#include "DHT.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"

#define DHTPIN 4 
#define DHTTYPE DHT11

const char* ssid = "Flamengo";
const char* password = "997565941";

const char* mqtt_server = "henriqueifsp.duckdns.org";

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

const int bomba = 26;
const int bomba2 = 32;
const int umidade = 34;

long lastMsg = 0;
char msg[50];
int value = 0;
float h, hu, t;

//*****************************************************
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  dht.begin();
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  //client.setCallback(callback);
  //xTaskCreate(leumidade_task, "le umidade", 5000, NULL, 3, NULL);
  xTaskCreate(letemperatura_task, "le temperatura", 5000, NULL, 4, NULL);
  pinMode (bomba, OUTPUT);
  pinMode (bomba2, OUTPUT);
}

Conclusão

Apesar das dificuldades encontradas devido a pandemia da COVID-19, o resultado foi satisfatório e o projeto atendeu o propósto inicial. Embora não tenha sido possível uma aplicação física do protótipo na horta do campus, os acionamentos funcionaram perfeitamante e o código que foi desenvolvido poderá ser utilizado futuramente para a continuidade de implementação da irrigação na horta do campus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ID:54] Autor:Henrique da Silva - Criado em: 2021-05-26 15:13:33 - [ Compartilhar ]