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Title: Sistema de control climático de bajo costo para invernadero basado en FPGA
metadata.dc.creator: CARLOS DUARTE GALVAN
Keywords: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA;CIENCIAS TECNOLÓGICAS
metadata.dc.date: Jun-2011
Description: Actualmente la agricultura está cambiando de acuerdo a los requerimientos de la nueva sociedad, asegurar la reserva de alimentos a través de prácticas como el ahorro del agua, reducción del uso de sustancia químicas, manejo apropiado del espacio de cultivo y además garantizando cultivos ricos en nutrientes son las nuevas tendencias. Los invernaderos han mostrado ser una alternativa viable para alcanzar las metas anteriormente mencionadas. Sin embargo, el uso de invernaderos en la agricultura protegida conlleva varios problemas, los más importantes están relacionados con las condiciones climáticas generadas en el interior del invernadero, donde controlar la temperatura y humedad son los principales problemas a resolver por la ingeniería. El presente trabajo se enfoca en proponer un nuevo esquema para el control de invernaderos, donde el uso de comunicaciones inalámbricas y una fusión de plataformas tecnológicas incluyen microcontroladores y arreglos de compuertas programables en campo (FPGA¿s) faciliten las herramientas necesarias para modular la administración de este sistema. Se propone cambiar el concepto de tablero central de control por entidades inalámbricas capaces de monitorear las variables de interés y, a través de etapas de potencia activar o desactivar los dispositivos mecatrónicos implementados en el invernadero. Debido a esta necesidad, se desarrollaron diversos módulos de procesamiento, comunicación e instrumentación y control. A lo largo del invernadero se distribuyen en puntos de interés unidades remotas integradas por módulos de procesamiento basado en microcontroladores capaces de medir una variedad de sensores primarios para estimar variables como temperatura, humedad relativa, radiación y concentración de dióxido de carbono (CO2). Estos módulos de procesamiento envían esta información a un coordinador (FPGA) que es el responsable de administrar la red de sensores inalámbrica (WSN), adquirir y guardar los datos y tomar las debidas acciones de control. Estas acciones de control serán transmitidas de manera remota a módulos destinados a controlar los actuadores del invernadero. Adicionalmente se dispone de una interfaz gráfica de usuario donde se muestran las lecturas de los diferentes sensores.
Nowadays agriculture is changing according to the requirements of new society, ensuring food supply through practices such as save water, eliminating the use of agrochemicals substances, reducing the needed planted surface and also guarantee high rich in nutrients are the new tendencies. Greenhouses have shown to be a reliable solution to achieve these goals. However, application of greenhouses in protected agriculture leads serious problems, most important are related to the inside greenhouse climate conditions where the control of temperature and relative humidity are the main objectives of engineering. The present work focuses in propose a new control scheme for greenhouse applications, where Wireless communications combined with a fusion of technological platforms like microcontrollers an Field Programmable Gates Arrays (FPGA¿s) provide the necessary tools to modular the system management. It is proposed to change the concept of central control panel for wireless entities capable of monitoring the variables of interest and, through power amplifiers turn on or off the mechatronic devices available in the greenhouse. Due to this requirement, different processing, communication and instrumentation modules where designed. This microcontroller based modules where distributed along the greenhouse, connected to instrumentation modules capable to read a variety of primary sensor to measured important variable how temperature, relative humidity, radiation and carbon dioxide concentration (CO2). Microcontroller-based Processing modules send the information to their coordinator (FPGA-based processing module) which manages the Wireless Sensor Network (WSN), acquired and save data and take the necessary control actions. These control action will be transmitted remotely to the modules responsible to control de greenhouse actuators. Additionally a Graphic Unit Interface was designed to show the different sensors readings.
URI: http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/276
Other Identifiers: Control theory
Controlador climático
Greenhouse
Invernadero
Microclimate controller
Teoría de control
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