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Picas de Terreno

Uno de los parámetros más importantes a la hora de cultivar son las características del terreno, parámetros como el nivel de abonado, humedad, temperatura... pueden ser decisivos a la hora de obtener un buen rendimiento. Por esto mismo desde el CDTIC nos decidimos a desarrollar una solución para medir estos parámetros y enviarlos a tiempo real a un servidor donde se pudiera monitorizar dichos datos.
Pica de Terreno V1
En este primer modelo, nos fijamos como objetivo optimizar el coste al máximo, tratando de crear un modelo asequible que permitiera desplegar un gran número de picas en la explotación. Además, nos permitió llevar la teoría a la práctica, experimentando con tecnología inalámbrica LoRaWAN e implementando modos de bajo consumo que alargaban la vida de la batería durante meses. Además, pusimos a prueba la pica en terreno real, pudiendo observar cómo estar a la intemperie afectaba a la carcasa y a los elementos electrónicos.


pinoutToda esta experiencia fue fundamental para replantearnos el proyecto, nos dimos cuentas de las limitaciones que teníamos usando el microcontrolador ATMEGA32u4, la limitación que nos aportaba el disponer solo de 1 lectura de capacidad del suelo, así como la poca resistencia estructural que tenía la carcasa con el material que habíamos escogido, todo ello nos llevó a rediseñar el proyecto teniendo como objetivo:
•    Utilizar un micro de bajo consumo y con mayor memoria.
•    Dotar a la pica de más sensores.
•    Hacer una carcasa más robusta.
•    Incluir un panel solar para asegurar la duración de la batería.
Esta pica fué probada durante unos meses en entorno real para determinar cuales podían ser sus puntos flacos y mejorarlos en las siguietnes versiones.

Pica-terreno-integracion

Pica de Terreno V2
En este nuevo diseño la pica de terreno se ha dividido en 3 placas distintas, una placa principal que cuenta con el sistema de control y comunicaciones, así como de gestión de batería y 2 placas que conforman la estaca que irá enterrada en terreno. Se ha optado por esta configuración para hacer el sistema mucho más versátil, ya que sin cambiar la placa controladora es posible rediseñar la estaca si se desea tomar medias a mayor profundidad.
picav2
El controlador principal utilizado en esta pica es un ATSAMD21G18A-U que cuenta con 256Kb de memoria de programa, 32Kb de memoria de datos, 48 pines E/S y una velocidad de funcionamiento que es capaz de llegar hasta los 96MHz, además cuenta con un gran número de puertos entre el que destaca USB nativo integrado.

Características a Destacar

La autonomía como siempre es un factor clave a la hora de desarrollar dispositivos que estén integrados en zonas donde no existe la posibilidad de conectarnos a una fuente de energía o que haga poco viable el sustituir las baterías regularmente.

En este desarrollo se ha integrado el uso de un panel solar de 5v y 0.2W como soporte para poder incluir una mayor cantidad de sensores. Esta parte dota al proyecto de una mayor complejidad y rompe la optimización que se había creado para el modelo anterior, es por ello que la parte de carga y gestión de batería es desconectable, haciendo que el prototipo pueda ponerse a pleno sol (cargando la batería) o bajo un árbol (en la sombra) y funcionar como lo había hecho hasta ahora.

Las baterias que se han usado en este proyecto son de Ion-Litio de 3.7v y 1000mAh dotando al mismo de una autonomía de 90 días con el funcionamiento normal, en el que se le ha programado un envio de información cada hora.

Los consumos de la placa en los distintos modos de funcionaiento son:

Modo

Carga batería activa

Carga  batería desactivada

Normal

13mA

13mA

Dormido

518µA

490µA

 

La sensórica es otro de los puntos a destacar, en esta versión hemos integrado en la parte de la estaca un sensor capacitivo así como resistivo, contanco la pica con 2 sensores externos configurables que en nuestro caso son un dendrómetro (para medir el crecimiento del tallo) y un sensor de temperatura sumergible que permite medir la humedad de las raices.

Envolvente

En el modelo desarrollado en la edición pasada, la envolvente jugó un papel crucial, haciendo que algunos de los prototipos quedaran dañados al deteriorarse el material o no ser totalmente estancos, es por ello por lo que en esta edición hemos determinado crear un diseño mucho más robusto, con materiales que no se degraden y modificar el diseño para evitar la entrada de humedad.
Pica de terreno V2

La envolvente ha sido fabricada íntegramente utilizando técnicas de impresión 3D, usando para ello una impresora DLP con resina fotosensible que aporta un gran acabado y una gran resistencia a la intemperie.

El diseño real es como el mostrado en la imagen de la izquierda, donde puede apreciarse la envolvente en color verde, conteniendo dicha carcasa toda la electrónica del sistema y la batería que lo alimenta, como elementos externos tan solo cuenta con la estaca (para medir la resistividad y capacidad de terreno), la antena, el panel solar y 2 latiguillos para la conexión de los sensores externos.
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