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DISE O DE UN DISPO

INSTIT

ESCUELA SUPERIO

INGENIERIA EN

DISEO DE UN DISPO

QUE PARA OBTENER EL TIT

PRESENTA:

MARCO POLO

ASESOR:

ING. ERASMO VALVERDE TRUJILLO.

SITIVO ULTRAS NICO PARA EL USO DE AERO

TO POLITCNICO NACIONAL

DE INGENIERIA MECNICA Y EL

UNIDAD ZACATENCO.

COMUNICACIONES Y ELECTRO

TITULO:

ITIVO ULTRASNICO PARA EL USO DE AERO

TESIS

LO DE INGENIERO EN COMUNICACIONES Y E

UENTES GUERRA

ING. ERASMO VALVERDE TRUJILLO.

MXICO D.F. SEPTIEMBRE

ON A.

CTRICA

ICA.

ONA.

ECTRONICA.

2012

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DISEO DE UN DISPOSITIVO ULTRASNICO PARA EL USO DE AEROPONA.

AGRADECIMIENTOS

A MIS PADRES

S que jams les podre agradecer el amor que me han brindado a travs de la vida, pero este

logro es gracias a ustedes. Todo su apoyo ha permeado en la persona que hoy soy, le doy gracias

a Dios por tener unos padres excepcionales que han estado en cada momento conmigo,

inculcndome con su ejemplo la responsabilidad, honestidad y sobre todo el amor a lo que se hace

en cada accin. Muchas gracias por ser como son, los amo.

A MI HERMANA

Gracias por estar a mi lado en los momentos ms importantes de mi vida, eres un gran apoyo para

seguir adelante, te amo hermana.

A MIS FAMILIARES

Por ser personas que siempre han estado conmigo, quiero agradecer su apoyo, comprensin y

paciencia en todas y en cada una de las etapas de mi vida. Algunas estn presentes y otras en

mis recuerdos y en mi corazn. Les agradezco profundamente lo que hacen por m, pero sobre

todo, por el amor y apoyo que me dan.

AL PROFESOR ERASMO VALVERDE TRUJILLO

Por compartir sus conocimientos conmigo y apoyarme en el ltimo paso de mi carrera profesional,

sus consejos sern una enseanza para toda mi vida.

A MIS AMIGOS

Quienesde alguna manera han ayudado a fortalecer mi carrera. Salud.

AL INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Me llevo un gran orgullo al saber que pertenezco a esta gran institucin y me llevo los colores en el

alma como buen politcnico que soy. Huelum..

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NDICE

Objetivo.......Pg.1

Introduccin..........Pg.2Justificacin..................Pg.4

Capitulo 1 MARCO TERICO..Pg.5

1.1 Aeropona.........Pg.51.1.1 Ventajas ecolgicas.....Pg.51.1.2 Incremento en la exposicin al aire......Pg.61.1.3 Beneficios del oxgeno en las races.......................Pg.61.1.4 Otros beneficios del aire (CO2)....................................................................Pg.6

1.1.5 Agua y nutrientes hidro-atomizados............Pg.71.1.6 Como herramienta de investigacin.........Pg.71.1.7 Tipos de Aeropnicos......Pg.7

1.7.1 Unidades a baja presin... .....Pg.71.7.2 Dispositivos de alta presin...Pg.8

1.1.8 VENTAJAS DE LA AEROPONIA.....Pg.8a) Fcil y prctica... ....Pg.8b) Control sobre la nutricin vegetal.. .....Pg.8c) Buen desarrollo en diferentes variedades de planta....Pg.8

1.1.9 No hay competencia de nutrientes.......Pg.91.1.10 Ahorro de agua.......Pg.9

1.1.11 Produccin fuera de temporada..........Pg.91.1.12 El dao al medio ambiente..............Pg.91.1.13 Prevencin de contaminacin....Pg.101.1.14 Desventajas...Pg.10

1.1.14.1 Los nutrientes dependen directamente del productor............Pg.101.1.14.2 La inversin econmica...........Pg.11

1.2 Historia de los ultrasonidos...Pg.121.2.1 Generadores de ultrasonidos..Pg.131.2.2 Generadores ultrasnicos que utilizan campos elctricos..Pg.13

A) Vibracin longitudinal......Pg.15B) Vibracin transversal..Pg.17

1.2.3 Propagacin de ultrasonidos...Pg.181.2.4 Deteccin de ultrasonidos....Pg.191.2.5 Efectos de los ultrasonidos......Pg.191.2.6 Aplicaciones de los ultrasonidos..Pg.20

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1.3 Efecto Piezo elctrico..Pg.21 1.3.2 Altavoz piezo-elctrico...Pg.22

1.4 OsciladoresPg.231.4.1 Funcionamiento Del Circuito Integrado 555...Pg.231.4.1.1 Multivibrador Astable... Pg.24

1.5 Sensor HMZ433A1...................................................................................Pg.261.5.1 Termistor..Pg.26

1.6 Arduino UNO..Pg.28

1.7 Control Sistema de Lazo cerrado.Pg.29

Capitulo 2. Desarrollo...Pg.30

2.1 Problema a solucionar.......Pg.30

2.2 Diseo Dispositivo Ultrasnico....Pg.312.2.1 Principio De FuncionamientoPg.312.2.2Caractersticas Del Diseo............................... .............Pg.31

2.3 Elementos del diseo.Pg.342.3.1 MacronutrientesPg.34

A).Nitrgeno..Pg.3 4B) Fsforo.. ....Pg.35C) Potasio.. ....Pg.35D) Calcio.. ......Pg.35

E) Magnesio...Pg.3 6F) Azufre.. ...Pg.36

2.3.2 Micronutrientes......Pg.36A) Boro.. ..Pg.36B) Cobre..Pg.3 7C) Hierro.. Pg.37D) Magnesio...Pg.3 7E) Zinc.. ...Pg.38

2.3.3 Semillero......Pg.382.3.4 Fibra de coco..........Pg.382.3.5 Semilla de lechuga romana......Pg.39

2.3.6 Canastilla.....Pg.39

2.4 Control del dispositivo ultrasnico basado en temperatura yhumedad ....Pg.40

2.4.1 Problema de control de humedad y temperatura....Pg.402.4.2Como lo vamos a desarrollar...Pg.40

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2.5 Programa de control..Pg.41 2.5.1 Explicacin del programa...Pg.42

Capitulo 3. Pruebas y Resultados.Pg.45

3.1 Desempeo del dispositivo ultrasnico....Pg.453.1.1 Primeras pruebas del dispositivo ultrasnico antes de que fuera

encapsulado..........Pg.463.1.2 Prueba del dispositivo ultrasnico encapsulado....Pg.473.1.3 Prueba de.l control de humedad y temperatura...........Pg.483.1.4 Explicacin del control.......Pg.493.1.5 Medicin de Temperatura y Humedad........Pg.503.1.6 Medicin de Propagacin del Sonido en el Agua......Pg.513.1.7 Retroalimentacin del Consumo del Agua.....Pg.513.1.8 Tiempo de Cosecha de la Lechuga......Pg.52

CONCLUSIN..............................................................................Pg.54BIBLIOGRAFIAPg.55REFERENCIASPg.56APNDICEPg.57ANEXOSPg.58

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DISEO DE UN DISPOSITIVO ULTRASNICO PARA EL USO DE AEROPONA .

1

OBJETIVO

Disear y construir un dispositivo ultrasnico, para utilizarlo en el proceso de Aeropona,

mejorando el rendimiento productivo.

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2

INTRODUCCIN

Se desarrolla un dispositivo ultrasnico con sensor de humedad y temperatura controlado poruna tarjeta de adquisicin de datos llamada ARDUINO UNO, para los principios elementales y

fundamentales de la aplicacin llamada Aeropona.

El desarrollo de esta tesis esta empleado para el uso de la Aeropona, tomando como base los

problemas de la agricultura. Esto es con gran futuro en el aspecto ecolgico a nivel mundial, el

mtodo de la alimentacin a plantas mediante ondas ultrasnicas en un entorno de

nebulizacin1

El dispositivo ultrasnico tiene un funcionamiento llamado Piezo - Electricidad este fenmeno

es el que se encarga de hacer comprimir y expandir el cristal de cuarzo para generar ondas

ultrasnicas que a su vez hace que haya una reaccin fsica

areo nos proporciona una oportunidad de cultivar, ya que la utilizacin de este

sistema puede adaptar las condiciones especificas para el buen crecimiento de las plantas, sin

importar las condiciones externas del medio ambiente.

2

Los dispositivos ultrasnicos producen una nebulizacin del

en el agua y as obtener una

nebulizacin.

El dispositivo realiza la particularidad de alimentar a las plantas en un entorno areo o de

niebla, para que a su vez estas sean irrigadas de forma optima logrando un gran beneficio en

su crecimiento.

Humedad

Tomando en cuenta la dificultad que existe para controlar la humedad dentro de la Aeropona,

y en este caso de las plantas de lechuga que es del orden del 60% - 80% de variacin, que

depende de las condiciones climticas de cada zona, por lo que debern hacerse correcciones

hasta determinar el rango de produccin para cada rea o regin en particular, esto se

soluciona empleando el dispositivo ultrasnico.

agua a travs de vibraciones de

alta frecuencia, son extremadamente seguros, silenciosos, con flujo regulable y de muy bajo

consumo (tpicamente de 20W a 35 W). Su uso tpico es la restauracin de la humedad relativa

durante largos perodos de tiempo.

1Nebulizacin: consiste en la formacin de partculas lquidas muy pequeas que permanecen mezcladas ensuspensin con el gas2Fsica: Ciencia que estudia las propiedades de la materia y de la energa, considerando tan solo los atributos capacesde medida.
http://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Alta_frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Alta_frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua

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3

Temperatura

La temperatura para el proceso de crecimiento de las lechugas es de 14-18 grados

centgrados. Las variaciones dentro del dispositivo ultrasnico pueden ocasionar graves

problemas, sobre todo retraso en el crecimiento de las plantas, por lo que es aconsejable llevar

un registro, con el objeto de prever y corregir las oscilaciones.

Control.

Para hacer funcionar el dispositivo es necesario la utilizacin de una tarjeta de adquisicin de

datos llamada ARDUINO UNO y un sensor dehumedad3y temperatura4

el cual nos va a decir

el rango que tenemos que ocupar para la adecuada irrigacin de nuestras hortalizas.

La manipulacin del dispositivo ultrasnico es por medio de un programa que controla la

humedad y temperatura.

3Humedad:Cantidad de vapor de agua presente en el aire.4Temperatura: Cualidad que representa el estado trmico de los cuerpos y es un valor indicativo de la energa cinticade las molculas de dichos cuerpos

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4

JUSTIFICACIN

El cambio climtico en nuestro planeta ha provocado estragos en todos los

ecosistemas, los cuales han generado que la agricultura sufra las consecuencias, en el caso

que nos ocupa las hortalizas han dejado de crecer por las variaciones en las propiedades tanto

del suelo como del ambiente, es por ello que se plantea solucionar este problema diseando un

sistema de crecimiento medianteondas de ultrasonido5

5Ondas de ultrasonido: Es una

, para en un determinado tiempo lograr

recuperar los ecosistemas y cultivar cualquier tipo de planta en el lugar que se desee.

onda sonora cuya frecuencia supera el lmite perceptible por el odo humano (es decir,elsonido no puede ser escuchado por laspersonas ya que se ubica en torno al espectro de 20.000 Hz).
http://definicion.de/onda/http://definicion.de/onda/http://definicion.de/sonido/http://definicion.de/personahttp://definicion.de/personahttp://definicion.de/sonido/http://definicion.de/onda/

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Capitulo 1. MARCO TERICO

1.1 Aeropona

Aeropona es el proceso de cultivar plantas en un entorno areo o de niebla sin hacer uso

de suelo. La palabra "Aeropona" viene de los trminos griegos aero y ponos que significan

respectivamente aire y trabajo"6

1.1.1 Ventajas ecolgicas

. Los cultivos aeropnicos difieren de los convencionales

cultivos hidropnicos y crecimiento in vitro. Como se usa agua para transmitir nutrientes, a

veces equivocadamente se habla de los aeropnicos como un tipo de hidropona.

El principio bsico de la Aeropona es hacer crecer las plantas en un entorno cerrado o

semicerrado, pulverizando las races colgantes y el bajo tallo con una disolucin acuosa rica

en nutrientes. Las hojas y corona, a menudo llamadas dosel, se extienden hacia arriba. Las

races de la planta estn separadas por la estructura de apoyo. Muchas veces se comprime

espuma alrededor del tallo bajo y se inserta en una apertura en la cmara aeropnica, lo que

disminuye el trabajo y los gastos; para plantas ms grandes se usa un enrejado que mantiene

el peso de la vegetacin y sus frutos.

El crecimiento aeropnico est considerado seguro y ecolgico por producir cosechas de forma

natural manteniendo las plantas saludables. La principal ventaja ecolgica de los aeropnicos

es la conservacin de agua y energa. Comparado con los hidropnicos, los aeropnicos

ofrecen unos requerimientos de agua y energa menores por cada metro cuadrado de cultivo.

Cuando se usan de forma comercial, los aeropnicos usan una dcima parte del agua

necesaria con otros mtodos para hacer crecer la cosechapero esto puede reducirse aun ms

llegando a una veinteava parte.

6du Toit, L.J., H.W. Kirby and W.L. Pedersen (1997). Evaluation of an Aeroponics System to Screen Maize Genotypesfor Resistance to Fusarium graminearum Seedling Blight. Plant Disease 81(2): 175-179.

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6

1.1.2 Incremento en la exposicin al aire

Los cultivos areos optimizan el acceso al aire para un crecimiento exitoso. Los materiales y

dispositivos que sostienen y soportan a las plantas aeropnicas las mantienen aisladas de

enfermedades o agentes patgenos7

1.1.3 Beneficios del oxgeno en las races

. Una caracterstica de un verdadero cultivo aeropnico es

que provee todas las necesidades de la planta por s mismo.

La presencia de oxgeno en la rizosfera (zona de las races) es necesaria para que haya uncrecimiento saludable de la planta. Como los aeropnicos se cultivan con aire en combinacin

con microgotas de agua, casi cualquier planta puede crecer hasta la madurez en el aire,

siempre y cuando cuente con suficiente oxgeno, agua y nutrientes.

Algunos cultivadores favorecen los sistemas aeropnicos sobre los hidropnicos debido a que

la aireacin aumentada de los nutrientes hace que llegue ms oxgeno a las races de las

plantas, estimulando su crecimiento y ayudando a prevenir la formacin de patgenos.

El aire limpio se abastece de oxgeno, el cual es un purificador excelente para las plantas y el

entorno aeropnico. Para que la planta tenga un crecimiento natural debe tener acceso sin

restricciones al aire. Permitiendo que las plantas crezcan de forma natural para un desarrollo

fisiolgico exitoso. Entre ms confinado8

1.1.4 Otros beneficios del aire (co2)

sea el sistema, mayor ser la probabilidad de que la

presin enferme la planta y al entero sistema aeropnico.

Las plantas en un verdadero aparato aeropnico tienen acceso 100% a concentraciones

de dixido de carbono que van desde las 450 ppm pulsaciones por minuto hasta las 780 ppmpor fotosntesis. A una milla (1,6km) sobre el nivel del mar, la concentracin de CO 2en el aire

es 450 ppm durante el da. Por la noche, el nivel sube hasta los 780 ppm. A menor elevacin el

nivel ser ms alto. En cualquier caso, el aparato de cultivo areo ofrece a las plantas la

capacidad de tener acceso pleno a todo el CO2 en el aire para la fotosntesis de acuerdo a

cada especie.

7Patgenos: Elemento o medio que origina y desarrolla las enfermedades=grmenes.8Confinado: Enviar o desterrar obligatoriamente a alguien a un lugar del que se le impide salir

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1.1.5 Agua y nutrientes hidro-atomizados

Un equipo de Aeropona requiere el uso de rociadores, pulverizadores9

1.1.6 Como herramienta de investigacin

, nebulizadores u otros

dispositivos para crear una fina niebla de solucin, necesaria para entregar los nutrientes a las

races. Los sistemas aeropnicos son normalmente sistemas de ciclo cerrado que proporcionan

macros y micro-ambientes, adaptados para mantener un cultivo areo de forma constante y

confiable. Se han desarrollado muchas innovaciones para facilitar la pulverizacin y la

nebulizacin aeropnica.

Una variante de la tcnica de la niebla es el uso de nebulizadores de ultrasonido que crean

neblinas de nutrientes en sistemas aeropnicos de baja presin.

Poco despus de su desarrollo, la Aeropona se posicion como una valiosa herramienta de

investigacin. Los aeropnicos brindan a los investigadores una forma no invasiva de examinar

las races en desarrollo. Esta nueva tecnologa puso su disposicin una mayor cantidad y

variedad de parmetros experimentales utilizables en sus trabajos.

La capacidad de controlar con precisin los niveles de humedad en la raz y la cantidad deagua suministrada hace a la Aeropona ideal para el estudio del estrs hdrico.

1.1.7 Tipos de Aeropnicos

1.1.7.1 Unidades a baja presin

En la mayora de los jardines aeropnicos de baja presin, las races de las plantas se

suspendern a partir del depsito de la solucin nutritiva o dentro de un canal conectado al

mismo. Una bomba de baja presin enva la solucin de nutrientes a chorros o mediante

transductores10

9Pulverizadores: Utensilio que sirve para esparcir un lquido en gotas muy finas.10Transductores: Dispositivo que transforma el efecto de una causa fsica, como la presin, temperatura, la dilatacin,

humedad, en otro tipo de seal, normalmente elctrica.

de ultrasonido, que luego la gotean o la drenan de nuevo al depsito. A medida

que las plantas crecen hasta alcanzar la madurez dentro de estas unidades, las zonas secas

de las races tienden a sufrir, lo que impide la absorcin adecuada de nutrientes. Por razones

de costo, estas unidades no cuentan con purificadores de nutrientes, as como de la adecuada

remocin de inconsistencias, desechos y patgenos indeseables. Estas unidades suelen ser

adecuadas para aeropnicos de banco y para demostraciones de los principios de Aeropona.

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1.1.7.2 Dispositivos de alta presin

En los aeropnicos con tecnologa de alta presin, la niebla es generada por una bomba de

alta presin, la cual se utiliza normalmente en el cultivo de cosechas de alto valor y

especmenes de plantas que pueden compensar los altos costos de instalacin de este mtodo

de horticultura11

Los sistema de Aeropona a alta presin incluyen tecnologas para la purificacin del aire y el

agua, la esterilizacin de nutrientes, polmeros

.

12livianos y sistemas de suministro de nutrientes

presurizados13

Existe un control sobre la nutricin vegetal gracias al uso de

.

1.1.8 Ventajas de la Aeropona

a) Fcil y prctica.

La fcil y sencilla prctica de la Aeropona hace que se pueda iniciar a grande o pequea

escala de produccin, debido a que nosotros daremos las condiciones y nutrientes para que la

planta tenga un crecimiento ptimo y una mejor produccin.

b) Control sobre la nutricin vegetal

soluciones nutritivas y por lo tanto

mayor calidad del producto superando en mucho los productos convencionales.

c) Buen desarrollo en diferentes variedades de planta

Como las condiciones y la nutricin de la planta son controladas para el buen crecimiento de

esta, hay una mejora de las propiedades organolpticas14

del fruto, tanto el sabor como las

propiedades nutritivas. As mismo gracias al control sobre los nutrientes que recibe la planta,

puede haber un cultivo exitoso en cualquier especie o variedad vegetal.

11Horticultura: Como una rama de la agricultura que se orienta hacia el cultivo intensivo de las plantas utilizadas

directamente por el hombre12

Polmeros: Se definen como macromolculas compuestas por una o varias unidades qumicas que se repiten a lolargo de toda una cadena.13

Presurizados: Mantener la presin atmosfrica de un recinto a niveles normales para los humanos,independientemente de la presin exterior14Organolpticas: Las propiedades de los cuerpos que se pueden percibir por los sentidos.
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1.1.9 No hay competencia de nutrientes

En los cultivos aeropnicos, los vegetales alcanzan tamaos sorprendentes en poco tiempo por

lo que permite que sean cosechados antes de tiempo, esto se debe a que no hay una

competencia de nutrientes. En las lechugas, donde en tierra su ciclo antes del consumo es de

aprox. 3.5 meses, cuando en Aeropona, en latcnica de raz flotante las podemos cultivar en

un mes aproximadamente a partir de su germinacin.

1.1.10 Ahorro de agua

El gran problema en Mxico y todo el mundo es el abasto de agua, este es un elemento vital

tanto para la planta como para el ser humano, es por eso que con la ayuda de la Aeropona

podremos optimizar el uso de este recurso entre 80 y 90% de un ahorro de agua que se puede

reciclar y utilizar.

1.1.11 Produccin fuera de temporada

Las condiciones de nuestro invernadero son artificiales esto nos da la facilidad de poder

producir hortalizas sin importar los ciclos de agricultura. Una de las grandes ventajas de la

aeropona es que en un invernadero se pueden producir vegetales fuera de temporada, y as

obtener mayores dividendos econmicos al no estar sujetos a las condiciones del mercado.

1.1.12 El dao al medio ambiente

En la actualidad el problema de contaminacin del suelo por los fertilizantes, la erosin que

presentan estos y la destruccin de los bosques y selvas, nos lleva a implementar nuevas

estrategias para suministrar la demanda alimenticia, es por eso que los cultivos aeropnicos

son una alternativa para disminuir el dao al suelo que ha sido ocasionado durante muchos

aos, de esta manera ayudamos a reducir el dao al medio ambiente.
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1.1.13 Prevencin de contaminacin

Como se menciona antes, las condiciones del invernadero son controladas, lo que nos facilita

controlar, combatir y evitar la presencia de microorganismos15

Es por esto ltimo que es tan importante trabajar sobre un

.

sustrato16

Permiten obtener cultivos ms homogneos y, de forma especial, favorecen el desarrollo de

un sistema radicular

desinfectado, ya que la

Aeropona nos da la oportunidad de trabajar sobre un medio esterilizado, lo cual es valorado

por muchos consumidores.

Por ser un cultivo sin tierra, el cultivo aeropnico ofrece la ventaja de no necesitar grandes

terrenos para que rinda frutos y no depende de la calidad del suelo, sino de la solucin. Los

implementos y costos la hacen rentable.

17

15Microorganismos: son aquellos seres vivos ms diminutos que nicamente pueden ser apreciados a travs de unmicroscopio

ms homogneo.

Mayor eficiencia del agua utilizada, lo que representa un menor consumo de agua por

kilogramo de produccin obtenida.

Respecto a los cultivos establecidos sobre un suelo normal, los cultivos aeropnicos utilizan

los nutrientes minerales de forma ms eficiente.

1.1.14 Desventajas

1. 1.14.1 Los nutrientes dependen directamente del productor.

As como en la tierra la planta depende del productor, la diferencia es que en la Aeropona los

nutrientes para que la planta se desarrolle dependen directamente del productor.

16Sustrato:Todo tipo de material orgnico o inorgnico que encerrado en un contenedor sirve de soporte fsico para el

cultivo de una planta y que en su condicin de materia puede o no aportar nutrientes.17

Sistema radicular: Es el conjunto de races que soportan a la planta al sustrato.

Esta constituido por una raz primaria, secundarias, y pelos absorbentes.
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1.1.14.2 La inversin econmica

En cuestin econmica existe una diferencia amplia ya que la inversin inicial de un cultivo

aeropnico es mayor a la inversin de un cultivo en tierra, ya que se requiere el equipo

indispensable para echar a andar el proyecto.

La mala informacin sobre el cultivo, los costos excesivos que se promueven, hacen parecer a

la Aeropona como una tcnica de otro mundo e inalcanzable para la mayora de la gente.

Fig. 1 Inversin para el Sistema
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1. 2 Historia de los ultrasonidos

En el ao 1883, Galton investig los lmites de la audicin humana, fijando la frecuencia

mxima a la que poda or una persona. Lleg a la conclusin de que los sonidos con

frecuencias inaudibles por el ser humano, presentaban fenmenos de propagacin similares al

resto de las ondas sonoras, aunque con una absorcin mucho mayor por parte del aire.

A partir de entonces, se empez a investigar en temas relacionados con la generacin de

ultrasonidos:

Los hermanos Curie descubrieron la piezo electricidad en 1880. Fueron Lippmann y

Voigt en la dcada de los 80 del siglo XIX quienes experimentaron con el llamado

efecto piezo elctrico inverso, aplicable realmente a la generacin de ultrasonidos,

como veremos.

Joule en 1847 y Pierce en 1928 descubrieron el efecto magneto estrictivo18

A lo largo del siglo XX, se han producido grandes avances en el estudio de los

ultrasonidos, especialmente en lo relacionado con aplicaciones: acstica

, directo e

inverso.

19

subacutica,

medicina, industria. Concretamente, Langevin lo emple durante la primera guerra

mundial para sondeos subacuticos, realizando un sencillo procesado de las ondas y

sus ecos. Richardson y Fessenden, en la dcada de los aos 10 idearon un mtodo

para localizar icebergs, con un procedimiento similar al utilizado hoy en da (mtodo de

impulsos). Mulhauser y Firestone, entre 1933 y 1942 aplicaron los ultrasonidos a la

industria y a la inspeccin de materiales.

Fig. 2 Grfica de una onda ultrasnica.

18Magneto estrictivo: Las vibraciones en forma de sonido son causadas por la f recuencia de las fluctuaciones delcampo

19Acstica: Es una rama de la fsica interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido y ultrasonido, es decir ondasmecnicas que se propagan a travs de la materia.

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1.2.1 Generadores de ultrasonidos

La idea bsica para generar ultrasonidos es bastante simple. Los generadores o transductores

son unos aparatos que constan de un elemento, llammosle primario o transformador, que est

en contacto con el medio y que transforma una seal elctrica, magntica o mecnica en una

onda ultrasnica. La seal "fcil" de generar (elctrica, magntica, mecnica), es proporcionada

por el elemento secundario.

Esq.1 Generador ultrasnico.

En la primera etapa convierte las ondas elctricas en energa mecnica, y en la segundaconvierte la energa mecnica en energa acstica.

Las ondas producidas, hacen vibrar el medio, lo cual es coherente con el concepto de ondasonora (onda de presin). Los generadores se disearn con el objetivo de radiar la mayor

cantidad de potencia acstica posible: se usar la frecuencia de resonancia.

1.2.2 Generadores ultrasnicos que utilizan campos elctricos

Las seales elctricas son sencillas de conseguir. Cmo se transforman en ondas sonoras?

La idea es acudir al llamado efecto piezoelctrico inverso. El efecto directo, la piezoelectricidad

es un fenmeno que consiste en la aparicin de cargas elctricas en las caras de determinados

cristales cuando se ejerce sobre ellos una presin o traccin mecnica. Varios son los cristales

que poseen esta propiedad; entre ellos podemos destacar el cuarzo, la turmalina o la sal de

Rochelle. Todos estos cristales se caracterizan por tener ciertos ejes fundamentales: ptico,

elctrico y mecnico, careciendo todos ellos de centro de simetra.

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14

Fig.3 Cristal de cuarzo, corte en X Beranek 20

20Beranek, L. L., Acoustics, Acoustical Society of America, 5

Th ed, (1996).

Existe una relacin directa entre el esfuerzo mecnico ejercido y la carga aparecida,

apareciendo un valor mximo cuando el cristal es cortado perpendicularmente al eje polar.

Segn las dimensiones y forma de un cristal poseedor de este efecto, existe una llamada

frecuencia de resonancia, que es aquella para la cual un esfuerzo mecnico provoca la mayor

aparicin de cargas posible (en picos de amplitud). Los esfuerzos mecnicos que se aplican

sobre el cristal pueden ser de traccin o de compresin; la diferencia entre los efectos de

ambos est en el signo de la carga aparecida nicamente.

Si se aplica un campo elctrico sobre un material piezoelctrico. Hablamos pues del efecto

piezoelctrico inverso, que es el que verdaderamente se utiliza en la prctica para la

generacin de ondas ultrasnicas.

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15

Fig. 4 Lavibracin del cristal puede ser de dos tipos esencialmente. Beranek21

A) Vibracin longitudinal

Ec.1

Donde: /y es la deformacin longitudinal del cristal, s22es el inverso del mdulo de Young

del cristal medido paralelamente al eje Y, Fyes la fuerza de compresin paralela a la direccin

Y, Syes el rea de la seccin transversal perpendicular a Y (l

xlz), d

12es el coeficiente

piezoelctrico de deformacin del cristal y Exes la diferencia de potencial entre las superficies

del material. En el segundo miembro de la ecuacin, el primer trmino representa el esfuerzo

longitudinal producido por una fuerza de compresin mientras que el segundo es el esfuerzo

adicional en la direccin y producido por efecto piezoelctrico inverso.

.

En este caso, el campo elctrico y la fuerza vibratoria aparecida tienen lugar en el mismo eje.

Las ecuaciones que describen el comportamiento del cristal son no lineales. Sin embargo, en

un cristal de cuarzo cortado en X, como el que se ve en la figura anterior, las expresiones son

ms sencillas. Concretamente:

21Beranek, L. L., Acoustics, Acoustical Society of America, 5Th ed, (1996).

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16

El valor de la densidad superficial de carga aparecida por efecto piezoelctrico se muestra a

continuacin:

Ec.1.2

xse define como la constante dielctrica del cuarzo medida paralelamente al eje X cuando el

cristal est libre de fuerzas externas. El primer trmino del segundo miembro representa ladensidad de carga superficial que aparece sobre las caras paralelas de un condensador plano

y el segundo, la densidad de carga adicional generada por efecto piezoelctrico directo.

Combinando las ecuaciones anteriores se llega a una relacin entre la carga aparecida y la

deformacin longitudinal:

Ec.1.3Hechas estas consideraciones, la potencia acstica radiada a un medio con resistencia R:

Ec.1.4

Y la frecuencia de resonancia22

Ec.1.5

es:

22Frecuencia de resonancia: Se denomina a aquella frecuencia caracterstica de un cuerpo o un sistema que alcanzael grado mximo de oscilacin.

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17

Donde es la densidad del material.

Ntese que la potencia radiada es proporcional al cuadrado del potencial aplicado. Este

mtodo se emplea cuando los ultrasonidos deseados son de frecuencias inferiores a los 100

KHz.

B) Vibracin transversal

Ec.1.6

.

El campo elctrico y la fuerza vibratoria aparecida se producen en ejes perpendiculares. Las

ecuaciones del cristal en este caso son:

Ec.1.7

En este caso, /x es el esfuerzo transversale11es el coeficiente de esfuerzo piezoelctrico y

c11es el coeficiente de rigidez elstico del cristal. Los resultados finales:

- Potencia acstica radiada a un medio con resistencia R:

Ec.1.8

- Frecuencia de resonancia:

Ec.1.9

Anlogos formatos comparando con el caso de vibracin longitudinal. Este tipo de vibraciones

se suelen utilizar para generar ultrasonidos a altas frecuencias.

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18

1.2.3 Propagacin de ultrasonidos

Las ondas producidas, hacen vibrar el medio, lo cual es coherente con el concepto de onda

sonora. Los generadores se disearn con el objetivo de radiar la mayor cantidad de potencia

acstica posible: se usar la frecuencia de resonancia.

La posterior transmisin de estas ondas depende, en gran medida, del medio. Cada medio

tiene una impedancia23

Existen las llamadas ondas de dilatacin

distinta, lo cual hace variar la velocidad de propagacin entre otras

variables. Es importante darse cuenta de que medios con impedancias muy distintas provocan

grandes reflexiones. Evitar el aire en la transmisin puesto que una capa de este gas podra

anular la propagacin de la onda ultrasnica, dada la alta atenuacin que proporciona.

24

Tipo de onda

(longitudinales), que hacen variar el volumen del

material a travs del cual se propagan; y ondas de distorsin (transversales), que no provocan

variacin en el volumen aunque los lmites del medio pueden ser modificados. Una

combinacin de ambas son las llamadas ondas de superficie. Se trata de ondas que viajan a

una distancia muy pequea de la superficie del medio. Tabla resumen:

Gas Lquido Slido Movimiento de partcula Aplicacin

Longitudinal S S SCompresin y relajacin a lolargo del eje de propagacin

Pruebas,mediciones,...

Transversal No Muy poco SDesplazamiento perpendicularal eje de propagacin

Pruebas,soldadura,resonancia,...

Superficie No No S

Elptico con alta atenuacin

por debajo de la superficie

Pruebas desuperficie para

partes con difcilacceso.

Tabla. 1 Tipos de ondas

23Impedancia: Es una magnitud que establece la relacin (cociente) entre la tensin y la intensidad de corriente.24Dilatacin: Variacin del volumen de un cuerpo por la accin del calor, que separa las molculas y disminuye ladensidad.

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19

Fenmenos ondulatorios tpicos, tales como la reflexin 25, refraccin 26y difraccin 27

1. 2.4 Deteccin de ultrasonidos

tienen

lugar, en ondas ultrasnicas, de manera anloga a otros tipos de ondas. La longitud de onda es

muy pequea, lo cual tiene efectos apreciables en fenmenos como la difraccin. Este tipo de

ondas pueden considerarse como planas, con propagacin rectilnea debida al pequeo valor

de su longitud de onda; la energa, por tanto, no puede desplazarse a travs de

discontinuidades.

Sistemas de deteccin y medida de ultrasonidos. Estos sistemas son importantes puesto que,

en ciertas ocasiones, necesitaremos medir un campo ultrasnico para conocer sus

caractersticas; otras veces, la energa recibida habr que convertirla en otro tipo de energa; y

habr otros casos en los que el objetivo ltimo sea simplemente la deteccin cualitativa de los

ultrasonidos.

1.2.5 Efectos de los ultrasonidos

Quiz el efecto fsico ms importante es la denominada cavitacin28

Frecuencia. A mayores frecuencias, el tiempo dado a la burbuja para que crezca y

afecte al sistema es pequeo, por lo que el efecto de la cavitacin es menor.

. Este fenmeno seproduce en los lquidos y su causa no es nicamente el ultrasonido. La idea es que la onda, si

tiene amplitudes grandes, provoca variaciones de presin. Todo lquido tiene un punto llamado

tensin de vapor; cuando nos situamos por debajo de dicho valor de presin, el lquido pasa a

estado gaseoso, lo que genera bolsas de vapor (cavidades). Las burbujas viajan hacia una

regin de mayor presin y chocan entre s. Cuando esto ocurre, la presin aumenta muchsimo,

llegando incluso a los 800 Mpa (mega pascales) y tambin la temperatura (5000C). Como

podemos imaginar, esto es algo tremendamente peligroso puesto que puede destruir

superficies de contencin, tuberas y dems. La cavitacin depende de muchos aspectos:

Viscosidad. Cuanto ms viscoso es un lquido, menor es el efecto de la cavitacin.

25Reflexin: Cambio en la direccin o en el sentido de la propagacin de una onda.26Refraccin: Modificacin en la direccin y velocidad de una onda al cambiar el medio en que se propaga.27Difraccin: Dispersin de un rayo de luz cuando es interceptado por un obstculo, como otro rayo, un cuerpo opacoo una abertura estrecha.28

Cavitacin: O aspiraciones en vaco es un efecto hidrodinmico que se produce cuando el agua o cualquier otrofluido en estado lquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresin del fluido debidoa la conservacin de la constante de Bernoulli.

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20

Temperatura. Cuanto mayor es la temperatura, la cavitacin tiene lugar para

intensidades acsticas menores.

Presin externa. El aumento de este factor provoca una mayor violencia en la colisin

de las burbujas.

Intensidad. En general, a mayor intensidad ultrasnica, mayor es el efecto de este

fenmeno.

Tambin puede ocurrir que cuando una onda ultrasnica intensa incida sobre una superficie de

separacin entre un lquido y el aire se lance hacia arriba un chorro de lquido y se produce unafina niebla.

1. 2.6 Aplicaciones de los ultrasonidos

Numerosos son los factores que intervienen en los ultrasonidos y son claves para el estudio de

sus aplicaciones: frecuencia, potencia radiada, duracin de las radiaciones, prdidas en el

medio. Hay que considerar los efectos sobre el medio: desplazamiento de las partculas,

presin acstica.

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21

1.3 Efecto Piezo-Elctrico:

Es un fenmeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones

mecnicas adquieren una polarizacin elctrica en su masa, apareciendo una diferencia de

potencial y cargas elctricas en su superficie. Este fenmeno tambin se presenta a la inversa,

esto es, se deforman bajo la accin de fuerzas internas al ser sometidos a un campo elctrico.

El efecto Piezo-Elctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un

voltaje exterior o campo elctrico, recuperan su forma.

Cuando se comprime el cristal, los tomos ionizados (cargados) presentes en la estructura de

cada celda de formacin del cristal se desplazan, provocando la polarizacin elctrica de ella.

Dada su capacidad de convertir la deformacin mecnica en voltaje elctrico, y el voltaje

elctrico aplicado en deformacin mecnica, los cristales piezoelctricos encuentran un basto

campo de aplicaciones.

Fig. 5 Propiedades de los cristales Piezo Elctricos.

Los materiales piezoelctricos son cristales naturales o sintticos que no poseen centro de

simetra. El efecto de una compresin o de un cizallamiento29

29Cizallamiento: Recorte o fragmento de metal que resultan tras su manipulacin

consiste en disociar los centros

de gravedad de las cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este modo dipolos

elementales en la masa y, por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies

enfrentadas.

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22

Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carcter piezoelctrico de forma

natural (cuarzo, turmalina) y los llamados ferroelctricos 30 , que presentan propiedades

piezoelctricas tras ser sometidos a una polarizacin (tantalio de litio, nitrato de litio, bernilita en

forma de materiales monocristalinos 31

Fig.6 Altavoz Piezo-Elctrico

y cermicas o polmeros polares bajo forma de

microcristales orientados).

1.3.1 Altavoz piezo-elctrico

Un altavoz es un transductor electroacstico, es decir, convierte energa elctrica en energa

acstica. Esta conversin tiene lugar en dos etapas: la seal elctrica produce el movimientodel diafragma del altavoz y este movimiento produce a su vez ondas de presin (sonido) en el

aire que rodea al altavoz.

La cantidad de aire que debe moverse depende de la potencia sonora deseada y de la

frecuencia. Es muy difcil construir un altavoz que funcione en todo el espectro de frecuencias

audible. Para producir un nivel acstico determinado a bajas frecuencias, es necesario mover

una gran cantidad de aire, mientras que en los agudos se obtiene el mismo nivel acstico con

una menor cantidad de aire. Por tanto, normalmente compramos sistemas de altavoces, dos,

tres o incluso ms, montados en la misma carcasa junto con un circuito elctrico.

30Ferroelctricos: propiedad emprica de materiales dielctricos no centrosimtricos, que poseen por lo menos dos

estados orientacionales31Monocristalinos: material en el que la red cristalina es continua y no est interrumpida por bordes de grano hasta losbordes de la muestra.

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23

1.4 Osciladores

Un oscilador es un sistema capaz de crear perturbaciones o

cambios peridicos o cuasiperidicos 32

En electrnica un oscilador es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en

una corriente que vara de forma peridica en el tiempo (corriente peridica); estas oscilaciones

pueden ser senoidales, cuadradas, triangulares, etc., dependiendo de la forma que tenga laonda producida. Un oscilador de onda cuadrada suele denominarse multivibrador y por lo tanto,

se les llama osciladores slo a los que funcionan en base al principio de oscilacin natural que

constituyen una bobina L (inductancia

en un medio, ya sea un medio material (sonido) o

un campo electromagntico (ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, rayos X, rayos

gamma, rayos csmicos).

33)y un condensador C (Capacitancia34

El temporizador 555 se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los

ms importantes estn: como multivibrador astable

), mientras que a

los dems se le asignan nombres especiales.

Un oscilador electrnico es fundamentalmente un amplificador cuya seal de entrada se toma

de su propia salida a travs de un circuito de realimentacin.

1.4.1 Funcionamiento Del Circuito Integrado 555

35

32Cuasiperidicos: El tipo de evolucin temporal que presenta un fenmeno fsico que sin ser peridico repite una yotra vez condiciones arbitrariamente cercanas a una posicin previa del sistema.33Inductancia: Es el campo magntico que crea una corriente elctrica al pasar a travs de una bobina de hiloconductor enrollado alrededor de la misma que conforma un inductor.34

Capacitancia: Es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga elctrica.35

Astable: es un multivibrador que no tiene ningn estado estable, lo que significa que posee dos estados "cuasi-estables" entre los que conmuta, permaneciendo en cada uno de ellos un tiempo determinado. La frecuencia deconmutacin depende, en general, de la carga y descarga de condensadores.

y como multivibrador monoestable. Puede

tambin configurarse para generar formas de onda tipo Rampa.

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24

1.4.1.1Multivibrador Astable

Esq. 2 De La Aplicacin De Multivibrador Astable 555

Su funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular)

continua de ancho predefinido.

La seal de salida tiene un nivel alto por un tiempo t1 y un nivel bajo por un tiempo t2. La

duracin de estos tiempos depende de los valores de R1, R2 y C, segn las formulas:

[segundos]

Formula. 1

Formula 1.1

[segundos]

Formula 2

Formula 2.1

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25

La frecuencia con que la seal de salida oscila:

+

Formula 3

El perodo es simplemente:

Formula 4

Con frecuencia variable, debemos variar la capacidad de condensador, ya que si el cambio lo

hacemos mediante los resistores R1 y/o R2, tambin cambia el ciclo de trabajo o ancho de

pulso (D) de la seal de salida segn la siguiente expresin:

Formula 5

Recordar que el perodo es el tiempo que dura la seal hasta que sta se vuelve a repetir (Tb -

Ta).

Si se requiere una seal cuadrada donde el ciclo de trabajo D sea del 50%, es decir que el

tiempo t1 sea igual al tiempo t2, es necesario aadir un diodo en paralelo con R2. Ya que las

frmulas, para hacer t1 = t2 sera necesario que R1 fuera cero, lo cual en la prctica no

funcionara.

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1.5 Sensor HMZ433A1

Algunas de las caractersticas del sensor son:

Es econmico

Entrega una salida lineal de voltaje para la lectura de humedad que va de 0 a 3.3 volts

Tiene un termistor integrado del tipo NTC para medir la temperatura

Tamao reducido

Se alimenta con 5 voltios

Bajo consumo de corriente

Imagen. 1 Del sensor HMZ433A1

1.5.1 TermistorUn Termistor (es un resistor sensible a la temperatura). La palabra que mejor describe a los

termistores es la sensibilidad. El termistor exhibe gran cambio en el parmetro resistencia en

funcin de pequeos cambios de temperatura. Los termistores estn generalmentecompuestos de materiales semiconductores y existen bsicamente dos tipos: los de coeficiente

negativo de temperatura (NTC) y los de coeficiente positivo de temperatura (PTC). Los

primeros son los ms usados y disminuyen su resistencia con el incremento de temperatura.

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Humedad relativa

La humedad relativa es la humedad que contiene una masa de aire, en relacin con la mxima

humedad absoluta que podra admitir sin producirse condensacin, conservando las mismas

condiciones de temperatura y presin atmosfrica. Esta es la forma ms habitual de expresar la

humedad ambiental. Se expresa en tanto por ciento. %

Formula. 6

Donde

Es la presin parcial de vapor de agua en la mezcla de aire;

Es la presin de saturacin de vapor de agua a la temperatura en la mezcla de aire;

y

Es la humedad relativa de la mezcla de aire que se est considerando.

La importancia de esta manera de expresar la humedad ambiente estriba en que refleja muyadecuadamente la capacidad del aire de admitir ms o menos vapor de agua, lo que, en

trminos de comodidad ambiental para las personas, expresa la capacidad de evaporar la

transpiracin, importante regulador de la temperatura del cuerpo humano.

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1.6 ARDUINO UNO

Arduino es una plataforma de electrnica abierta para la creacin de prototipos basada en

software y hardware flexibles y fciles de usar. Se cre para artistas, diseadores, aficionados

y cualquiera interesado en crear entornos u objetos interactivos.

Arduino puede tomar informacin del entorno a travs de sus pines de entrada de toda una

gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea controlando luces, motores y otros

actuadores. El microcontrolador en la placa Arduino se programa mediante el lenguaje de

programacin Arduino (basasdo en Wiring) y el entorno de desarrollo Arduino (basado en

Processing). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin necesidad de conectar a

un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y comunicar con diferentes tipos de

software (p.ej. Flash, Processing, MaxMSP).

Las placas pueden ser hechas a mano o compradas montadas de fbrica; el software puede

ser descargado de forma gratuita. Los ficheros de diseo de referencia (CAD) estn disponibles

bajo una licencia abierta, se es libre para adaptarlo a cual quier nesecidad.

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1.7 Control Sistema de Lazo cerrado

Los sistemas de control realimentados se denominan tambin sistemas de control de lazo

cerrado. En la prctica, los trminos control realimentado y control en lazo cerrado se usan

indistintamente.

En un sistema de control en lazo cerrado, se alimenta al controlador la seal de error de

actuacin, que es la diferencia entre la seal de entrada y la salida de realimentacin (que

puede ser la seal de salida misma o una funcin de la seal de salida y sus derivadas y/o

integrales) a fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor conveniente. El

trmino control en lazo cerrado siempre implica el uso de una accin de control realimentando

para reducir el error del sistema.

Esquema 3 control sistema de lazo cerrado

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Capitulo 2. Desarrollo.

2.1 Problema a solucionar.

Creacin del diseo de un dispositivo ultrasnico controlado para el uso de la Aeropona

Diag. 1 De mi Dispositivo Ultrasnico Controlado

El sistema contiene una tarjeta de adquisicin la cual nos proporcionar el control de nuestrosistema, el cual se basa principalmente en la deteccin de datos como humedad y temperatura,para nuestro caso necesitamos rigurosamente tener una humedad entre el 60 - 80% y unatemperatura de 14 - 18 centgrados, dependiendo de los valores detectados por el sensor, latarjeta de adquisicin de datos determinar si el sistema del dispositivo ultrasnico y ventiladornecesita estar encendido o apagado.

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31

2.2 Diseo Dispositivo Ultrasnico

2.2.1 Principio De Funcionamiento

La onda ultrasnica es generada con un transductor piezoelctrico. Se determina la frecuencia

de resonancia, la distancia entre dos resonancias sucesivas corresponde a media longitud de

onda, .

2.2.2 Caractersticas Del Diseo

El transductor ultrasnico debe tener resonancias naturales de mxima eficiencia en las

bandas de altas frecuencias de inters. Para ello, se seleccion un transductor, de una

frecuencia de resonancia determinada por un barrido de frecuencias del orden de 1 a 3 MHz.

El amplio rango de frecuencias es til para estudiar eventuales efectos tales como cavitacin y

dispersin.

En particular, el transductor piezoelctrico es un disco con un radio de aproximadamente

15mm. El ensamble del transductor con la celda es uno de los aspectos crticos para garantizar

la eficiencia y directividad de la radiacin ultrasnica, y preservar la nebulizacin del lquido

contenido. El valor de la frecuencia para hacer nebulizar el agua es de 1,7 MHz

El sistema funcionar automticamente con ayuda de la tarjeta de adquisicin de datos y el

sensor de humedad y temperatura, el cual ser programado para que encienda el sistema en

un determinado lapso de tiempo, activando en primer instancia el circuito generador de pulsos

el cual producir la frecuencia de 1.7 MHz necesaria para que el transductor piezo-elctrico sea

el encargado de nebulizar la solucin nutritiva y alimentar de esta manera a los cultivos que se

tengan disponibles.

Un oscilador 555 es la base del circuito, y la frecuencia se calcula mediante la frmula:

f = 1.44 / (R1+ 2R2) C

Formula 7

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32

Para obtener el valor del capacitor que nos genere la frecuencia de 1.7MHz despejamos de la

siguiente manera:

C= 1.44 / (R1+ 2R2) f..3.2

Sustituyendo valores:

C= 1.44 / (22K + 2(22K)) 1.7MHz

Formula 7.1

C = 12.83 pF

Al sustituir el valor del capacitor de 12.83pF en la frmula se obtiene el valor de frecuencia de

1.7MHz.

La salida de este integrado ser conectada a una etapa de potencia formada por un transmisor

de potencia TIP41.

Con una alimentacin de 24V obtenemos una corriente de 1,200mA en el transmisor, que

corresponde a una potencia consumida de 20W aprox.

El circuito completo del generador se muestra en la Fig. 9. En la Tabla 2 se encuentran los

componentes electicos que se utilizan en la construccin del dispositivo ultrasnico. En la Fig.

10 aparece la pequea placa de circuito impreso.

Tabla 2. Componentes Electrnicos.

Componentes Electrnicos

R1 22K

R2 22K

R3 1K

C112.83 pF ocomercial

0.1uf, 15pF

PT Piezoelctrico

CI 555

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Fig.7 Circuito Generador

Fig. 8 Placa del circuito impreso.

Con ayuda del generador de ultrasonido se enfocara la potencia de la seal al recipiente que

contiene la solucin nutritiva, para que se logre el fenmeno de nebulizacin y conducir est

nube hacia donde se localizan las hortalizas de raz flotante.

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2.3 Elementos del diseo

2.3.1 Macronutrientes.

Una Solucin Nutritiva ideal para preparar hasta 1000 litros con la cual nutriremos a nuestras

hortalizas.

Fig.9 Solucin Nutritiva.

Como su nombre lo indican estos son requeridos en mayor proporcin por las plantas:

A) Nitrgeno

Fig. A) Nitrgeno

Promueve rpido crecimiento vegetativo. Permite que las plantas realicen de le mejor manera

la fotosntesis, y que fabriquen protenas, hormonas, vitaminas y enzimas.

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B) Fsforo

Fig. B) cido Fosfrico.

Su papel ms relevante lo tiene en las etapas de enraizamiento y floracin. Es muy necesario

para la formacin de semillas dentro del fruto, por lo tanto las hortalizas que desarrollan fruto,demandan ms este elemento.

C) Potasio

Fig. C) Sulfato de Potasio o el Nitrato de Potasio

El potasio juega un papel muy importante en la formacin, crecimiento y desarrollo de las

races y tubrculos. Este elemento lo proporciona el Sulfato de Potasio o el Nitrato de Potasio,

este ltimo tiene la ventaja que es rpidamente absorbido y asimilado en grandes cantidades

por la planta y no deja residuos en el suelo como en el caso de los sulfatos o cloruros.

D) Calcio

Fig. D) Nitrato de calcio

El suministro de calcio es sumamente indispensable en la fase de crecimiento ya que se

requiere para la formacin de nuevas clulas.

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E) Magnesio

Fig. E) Sulfato de magnesio

Ayuda a la formacin y crecimiento de las hojas.

F) Azufre

st presente en toda la planta e interviene en la formacin de protenas, aminocidos,

enzimas y vitaminas.

Este elemento ya est presente dentro de los "Sulfatos", como el Sulfato de Potasio y el Sulfato

de Magnesio, por lo que no es necesario adicionarlo de manera independiente a la formulacin

si ya se est trabajando con los sulfatos necesarios.

2.3.2 Micronutrientes

Como su nombre lo indica, son nutrientes que requieren las plantas en proporciones

considerablemente menores a los Macronutrientes.

A) Boro

Fig. A) cido Brico.

Es indispensable para la fijacin de nitrgeno y para que el floema (conducto por donde la

planta trasporta los nutrientes) cumpla su funcin. Influye en las 16 funciones de la planta,

entre ellas la floracin, la germinacin del polen y el crecimiento de los frutos.

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B) Cobre

Fig. B) Sulfato de cobre

Este elemento acta como vehculo para el oxgeno, ayudando a la respiracin de las plantas.

Este elemento te lo proporcionan sales como el Sulfato de cobre.

C) Hierro

Fig. C) Sulfato ferroso

Sin hierro no se produce clorofila; por lo que su accin resulta imprescindible para el desarrollodel follaje. El elemento lo proporcionan sales como el Sulfato Ferroso.

D) Magnesio

Fig. D) Sulfato de Manganeso.

Ayuda a las semillas a formar carbohidratos en la germinacin. El elemento lo proporcionan

sales como el Sulfato de Manganeso.

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E) Zinc

Fig. E) Sulfato de Zinc

Permite la fijacin del nitrgeno en la planta, y forma parte de sus enzimas y hormonas:

El elemento lo proporcionan sales como el Sulfato de Zinc.

2.3.3 Semillero

Fig.10 Semillero

Un Semillero o Germinador con capacidad para Germinar hasta 200 plntulas.

2.3.4 Fibra de coco

Fig. 11 Fibra de coco para germinar o peat moss agrolita

Una bolsa con 250 gramos de fibra de coco que servir como sustrato para germinar nuestras

hortalizas. Sirve para germinar las semillas en la primera etapa de desarrollo de la Aeropona.
http://www.hydroenvironment.com.mx/catalogo/index.php?main_page=product_info&cPath=78_80&products_id=245

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2.3.5 Semilla de lechuga romana

Fig.12 Semilla de lechuga romana

Un paquete de aproximadamente 500 semillas de lechuga Romana, especie ideal para

cultivarse bajo este sistema.

2.3.6 Canastilla

Fig.13 Canastilla

3 canastillas para Raz Flotante, las cuales estn diseadas para sostener las hortalizas en el

sistema.

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2.4 Control del dispositivo ultrasnico basado en temperaturay humedad.

2.4.1Problema de control de humedad y temperatura

Verificar el rango que vamos a utilizar para la produccin de hortalizas y fijarlo para que nuestro

dispositivo encienda y apague cuando est dentro y fuera de este rango adecuado.

Imagen 2 Del Sensor De Humedad Y Temperatura HMZ- 433 A1

2.4.2 Cmo lo vamos a desarrollar

Con la implementacin de ultrasonido con una frecuencia de 1.7Mhz para que con esta

frecuencia haga nebulizar el agua y tengamos irrigadas nuestras hortalizas.

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2.5 Programa de control

Con una tarjeta de adquisicin de datos ARDUINO UNO, Sensor De Humedad Y TemperaturaHMZ- 433 A1 y un ventilador iniciamos la programacin, para el control del dispositivoultrasnico.

float pinTemperatura = 3;

float pinHumedad = 2;

float tempValor ;

float humValor ;

int ledPin=13;

int Pin=12;

void setup()

{

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(Pin, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

tempValor = ( 5.0 * analogRead(pinTemperatura) * 100.0) / 1024.0;

humValor = ( 1.4 * analogRead(pinHumedad) * 100.0) / 1024.0;if (humValor

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}

Serial.print("Temperatura (Celsius) = ");Serial.println(tempValor);

Serial.print("Humedad (%) = ");Serial.println(humValor);

delay (1000);

}

2.5.1 Explicacin del programa.Pin 2 humedad

Pin 3 temperatura

Utilizaremos el pin 2 y 3, les pondremos un nombre de lectura tipo float.

float pinTemperatura = 3;

float pinHumedad = 2;

Variable float donde guardaremos la humedad y la temperatura respectivamente.

float tempValor ;

float humValor ;

Declaramos el pin 13 como salida la cual ocupar para habilitar un relevador que a

su vez encender y apagara el dispositivo ultrasnico.

Y el pin 12 del ARDUINO UNO estar configurado como salida para habilitar un

ventilador el cual encender cuando el dispositivo ultrasnico este apagado y

apagara cuando el dispositivo ultrasnico este encendido.

int ledPin=13;

int Pin=12;

pinMode(ledPin, OUTPUT);

pinMode(Pin, OUTPUT);

Iniciamos el puerto serie para poder monitorizar.

Serial.begin(9600);

Funcin para repetir el contenido indefinidamente.

void loop()

{

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tempValor = ( 5.0 * analogRead(pinTemperatura) * 100.0) / 1024.0;

humValor = ( 1.4 * analogRead(pinHumedad) * 100.0) / 1024.0;

if (humValor

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if (humValor

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Capitulo 3. Pruebas y Resultados.

3.1 Desempeo del dispositivo ultrasnico.

Especificacin

Resonancia de frecuencia 1.7MHz ~ 3.0MHz

Gama de energa 2,5 W ~ 20W

Salida de Niebla (caudal) de 10 ml / h ~ 400 ml / h

El tamao de gota (dimetro) 2 micras ~ 4 micras, Curso De La Vida 10.000 H Del Dispositivo Ultrasnico

Esq.4 Dispositivo ultrasnico

El dispositivo ultrasnico genera una frecuencia de 1.7 MHz, dicha frecuencia es la que se

necesita para nebulizar el agua, no se puede utilizar un rango menor a 1 MHz debido a que no

se logra el efecto de nebulizacin en el agua y no se podra alimentar al sistema.

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3.1.1 Primeras pruebas del dispositivo ultrasnico antes de que fueraencapsulado.

Imagen 3 Dispositivo ultrasnico sin encapsular

En la imagen se muestra el dispositivo ultrasnico que consta de un piezo elctrico, el cual

genera una frecuencia de 1.7MHz la cual provoca que el agua tenga una reaccin de

nebulizacin como se muestra en las siguientes imgenes.

Imagen 4 Dispositivo ultrasnico iniciando la reaccin de compresin

Cuando se enciende el dispositivo ultrasnico, el piezoelctrico se comprime y se expande

produciendo un choque de molculas de hidrogeno con oxgeno haciendo el efecto de la

nebulizacin.

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Imagen. 5 Dispositivo ultrasnico encendido

Efecto que produce el dispositivo ultrasnico, con el cual deseamos irrigar y llevar el control

adecuado para nuestras hortalizas.

3.1.2 Prueba del dispositivo ultrasnico encapsulado

Imagen 6. Dispositivo ultrasnico encapsulado.

Prueba del dispositivo ultrasnico encapsulado sumergido en agua para crear un ambiente

areo.

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Imagen 7. Dispositivo ultrasnico encapsulado encendido

Prueba del dispositivo ultrasnico encapsulado creando un ambiente areo para la irrigacin delas plantas

3.1.3 Prueba del control de humedad y temperatura

Imagen. 8 Potencimetro 50k y capacitor 0.1

El capacitor va conectado al pin 2 para el uso de la humedad y el potencimetro va conectadoal pin 3 para el uso de la temperatura

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Imagen.9 Tarjeta de adquisicin de datos con sensor de humedad y temperatura

Primera prueba en deteccin y humedad y temperatura al mismo tiempo.

3.1.4 Explicacin del control

Diag. 2 Del funcionamiento de un control automtico

El sistema de medicin consta del rango de temperatura y humedad que tenemos en el

dispositivo, que censa y pasa el dato al sistema de control, el cual se encarga de calcular si es

correcto el valor y en consecuencia encender o apagar nuestro dispositivo.

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3.1.5 Medicin de Temperatura y Humedad

Imagen.10 Temperatura y humedad

Valores correctos que nos muestra el control del dispositivo ultrasnico, adecuados para lairrigacin de las hortalizas.

Imagen.11 De medidor de humedad analgico

Este medidor de humedad, fue utilizado como parmetro para calibrar mi sensor de humedad.

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3.1.6 Medicin de Propagacin del Sonido en el Agua

Resonancia de frecuencia 1.7MHz ~ 3.0MHz a esta frecuencia logr nebulizar el agua.

Imagen.12 De nebulizacin del agua

En esta imagen observamos com se nebuliza el agua a 1.7MHz

3.1.7 Retroalimentacin del Consumo del Agua

La retroalimentacin del consumo de agua se realizara por gravedad, en cuanto el sistema se

apague la gravedad va a hacer que los nutrientes regresen al dispositivo ultrasnico y as

iniciar nuevamente el procedimiento.

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3.1.8 Tiempo de Cosecha de la Lechuga

En el proceso de hidropona una cosecha de hortalizas como la lechuga puede tomar unos 40

das; mediante la Aeropona este periodo se reduce a solo 28 das. As se pueden obtener

hasta 13 cosechas por ao.

Imagen.13 Semillero con fibra de coco

Proceso para germinar lechugas en semillero con fibra de coco y primeros nutrientes para el

uso de aeropona.

Imagen 14 lechugas en pocos das

Primeros das de germinacin de las lechugas.

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Imagen.15 Lechuga en proceso final

Observamos satisfactoriamente la produccin de una hortaliza a base del dispositivo

ultrasnico controlado por la humedad y la temperatura.

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CONCLUSION

El proyecto desarrollado, tiene como fin primordial, el poner los conocimientos de Ingeniera al

servicio de la comunidad agrcola, que ha sufrido como ningn otro sector, los embates del

cambio climtico, traducindose en desforestacin de las areas antes de cultivo y que hoy da

sufren por la ausencia de agua. El proyecto tiene como fin lograr un crecimiento mayor y en

menor tiempo de cualquier producto, llmese hortaliza, fruto o vegetal, lograr esto traer como

resultado beneficios tanto ecolgicos como econmicos.

Se creo un prototipo que aunado a los principios de la aeropona nos permitan optimizar todos

los recursos, tanto naturales como de ingeniera, para as hacer frente a los difciles tiempos

actuales.

Los resultados que arrojaron los clculos matemticos nos dan la seguridad de que el proyecto

tiene viabilidad, para su utilizacin en cualquier escala y en cualquier tipo de terreno, obvio es

decir que con cualquier producto. El prototipo creado nos da la satisfaccin de saber que la

ingeniera y los procesos ultrasnicos deben producir mejores condiciones de vida para los

agricultores, as como mayores dividendos econmicos. De igual forma la racionalizacin delos recursos naturales

En el caso que nos ocupa, se utilizo una hortaliza (lechuga) que tal como se comprob

responde, en un alto porcentaje a la utilizacin de los principios de la aeropona, controlados

por dispositivos electrnicos de tecnologa de punta.

Se implement un dispositivo ultrasnico, que con la frecuencia adecuada logro nebulizar el

agua, a base de transductores piezo elctricos de cuarzo, el valor especifico encontrado para

la nebulizacin, es de 1.7 MHz Con este proceso se logra la irrigacin de las plantas, as comoel suministro de nutrientes, por medio de la nube generada, al contacto de las ondas

ultrasnicas con el agua, como es el proceso tradicional de la Aeropona.

Con el control de humedad y temperatura a base de un sensor, se implemento el tiempo de

encendido y apagado del dispositivo ultrasnico a travs de la tarjeta de adquisicin de datos

Arduino UNO, para que este tuviera una buena respuesta en la irrigacin de las hortalizas y un

ahorro de agua del 90% comparado con un cultivo hidropnico, logrando un mejor monitoreo y

mayor control, para un buen rendimiento del dispositivo ultrasnico.

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BIBLIOGRAFIA

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REFERENCIAS

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http://www.lpi.tel.uva.es

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APNDICE

Lista de Precios

Cantidad Unidades Producto Precio

1 Gramo Gramo de Semilla Lechuga Simpson $7.50

1 Pieza Semillero de 98 Cavidades Redondas $22.00

250 GramosBolsa de 250 Gramos de Fibra de Coco 80-20 para

germinacin$14.00

0.5 Metro Tubo de PVC de 1. m de largo y 4 pulgadas de dimetro $38.00

2 Tapas Tapas para el Tubo PVC $15.00

2 Coples Coples para el Tubo de PVC $9.00

1.5 Kilogramos Kilogramo de Solucin Nutritiva para Hortalizas $129.00

10 Piezas Bolsas para cultivo de 35*35 $21.30

10 Piezas Vaso o Canastilla para raz flotante $32.90

1Litros

Costal de 100 Lts de mezcla de Sustrato30% Agrolita, 30% Vermiculita, 40% Peat moss + 6Kg/m3

fertilizante de liberacin contralada

$199.95

2Piezas Resistencias de 22 k

$1.00

1Pieza Resistencias de 1 k

$1.00

1Pieza Capacitor variable 15pF

$25.00

1Pieza Circuito integrado 555

$9.00

1 Pieza Transductor piezo elctrico $300.00

1 Pieza Tarjeta de adquisicin de datos Arduino uno $540.00

1 Pieza Sensor de humedad y temperatura hmz- 433 $150.00

2 Pieza Relevadores $22.00

1 Pieza Ventilador $45.00

Total $1581.65

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ANEXOS

Arduino UNO

Figura parte frontal de la tarjeta de adquisicin de datos ARDUINO UNO

Figura parte posterior de la tarjeta de adquisicin de datos ARDUINO UNO

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V is in de con jun to

Arduino Uno es una placa electronica basada en el ATmega328. Cuenta con 14 entradas / salidasdigitales pines (de las cuales 6 se puede utilizar como salidas PWM), 6 entradas analgicas, un osciladorde cristal de 16 MHz , una conexin USB, un conector de alimentacin, una cabecera ICSP, y un botn dereset. Contiene todo lo necesario para apoyar el microcontrolador, basta con conectarlo a un ordenadorcon un cable USB o el poder con un adaptador de CA a CC o batera para empezar.El Uno se diferencia de todas las juntas anteriores en que no utiliza el chip controlador FTDI USB-to-serial. En su lugar, ofrece la Atmega16U2 ( Atmega8U2 hasta R2 versin) programado como unconvertidor de USB a serie.Uno de la placa tiene una resistencia de traccin de la lnea de HWB 8U2 a tierra, por lo que es ms fcil

de poner en modo DFU . De la junta directiva tiene las siguientes caractersticas nuevas:

1,0 pinout: aadido pines SDA y SCL que estn cerca de la pin AREF y dos pasadores de otros nuevoscolocados cerca de la pin RESET, el IOREF permitir que los escudos de adaptarse a la tensinsuministrada desde la tarjeta. En el futuro, los escudos sern compatibles tanto con la tarjeta que utilice elAVR, que operan con 5V y con el Arduino Debido que operan con 3.3V. El segundo es un pasador noconectado, que est reservado para usos futuros.

REINICIAR Stronger circuito. Atmega 16U2 reemplazar el 8U2.

"Uno" significa uno en italiano y se nombra para conmemorar el prximo lanzamiento de Arduino 1.0. ElUno y la versin 1.0 ser la versin de referencia de Arduino, movindose hacia adelante. El Uno es elltimo de una serie de placas Arduino USB y el modelo de referencia para la plataforma Arduino,

Microcontroladores ATmega328

Tensin de funcionamiento 5V

Voltaje de entrada (recomendado) 7-12V

Voltaje de entrada (limites) 6-20V

Digital I / O Pins 14 (de los cuales 6 proporcionan salida PWM)

Pines de entrada analgica 6

Corriente por I DC / O Pin 40 mA

Corriente DC por Pin 3.3V 50 mA

Memoria Flash32 KB ( ATmega328 ) de los cuales 0,5 KB utilizado por gestor dearranque

SRAM 2 KB ( ATmega328 )

EEPROM 1 KB ( ATmega328 )

Velocidad del reloj 16 MHz

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P oder

El Uno Arduino puede ser alimentado a travs de la conexin USB o con una fuente de alimentacinexterna. La fuente de alimentacin se selecciona automticamente.Externa (no USB) de potencia puede venir con un adaptador de corriente alterna a corriente continua(pared-verruga) o la batera. El adaptador se puede conectar al conectar un centro de 2.1mm-positivoclavija en jack de alimentacin de la placa. Conduce de una batera se pueden insertar en losencabezados de pines Gnd y Vin del conector de alimentacin.La junta puede operar en un suministro externo de 6 a 20 voltios. Si se proporcionan menos de 7V, sinembargo, el pin de 5V puede proporcionar menos de cinco voltios y el tablero puede ser inestable. Si seutiliza ms de 12V, el regulador de voltaje se puede sobrecalentar y daar la placa. El rangorecomendado es de 7 a 12 voltios.Los pines de alimentacin son como sigue:

VIN.La tensin de entrada a la placa Arduino cuando se utiliza una fuente de alimentacin externa (enlugar de 5 voltios de la conexin USB o de otra fuente de alimentacin regulada). Se puede suministrartensin a travs de esta clavija, o, si el suministro de tensin a travs de la toma de poder, acceder a l atravs de esta clavija.

5V.Este pin como salida una 5V regulada por el regulador en el tablero. La junta se puede suministrarcorriente, ya sea a partir de la entrada de alimentacin (7 - 12 V), el conector USB (5V), o el pasador deVIN de la junta (7-12V). El suministro de tensin a travs de los pines de 5V o 3.3V no pasa por elregulador, y puede daar la placa. No se lo aconsejo.

3V3.Una tensin de alimentacin 3,3 generado por el regulador de a bordo. Consumo de corrientemxima es de 50 mA.

GND.pins de tierra.

Memor ia

El ATmega328 tiene 32 KB (con 0,5 KB utilizado para el gestor de arranque). Tambin tiene 2 KB deSRAM y 1 KB de memoria EEPROM.

E nt r ada y sa l ida

Cada uno de los 14 pins digitales en el Uno se puede usar como una entrada o salida,utilizando pinMode, digitalWrite, y digitalRead funciones. Funcionan a 5 voltios. Cada pin puedeproporcionar o recibir un mximo de 40 mA y tiene una interna de pull-up resistor (desconectada pordefecto) de 20-50 kOhms. Adems, algunos pines tienen funciones especializadas:

Serie:. 0 (RX) y 1 (TX)Se utiliza para recibir (RX) y transmitir (TX) datos serie TTL. Estos pines estnconectados a los pines correspondientes del ATmega8U2 USB-to-Serial TTL chips.

Las interrupciones externas:. 2 y 3Estos pines pueden ser configurados para activar una interrupcinen un valor bajo, un flanco ascendente o descendente, o un cambio en el valor.

PWM:. 3, 5, 6, 9, 10, y 11Proporcionar 8-bit de salida PWM con la analogWrite () funcin. SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).Estos apoyo pins comunicacin SPI utilizando la biblioteca

de SPI . LED: 13.Hay un built-in LED conectado al pin digital 13. Cuando el pin es de alto valor, el LED est

encendido, cuando el pasador es bajo, es apagado.El Uno tiene 6 entradas analgicas, con la etiqueta A0 a A5, cada uno de los cuales proporcionan 10 bitsde resolucin (es decir, 1024 valores diferentes). Por defecto se mide desde el suelo a 5 voltios, aunquees posible cambiar el extremo superior de su rango usando el pin AREF y la analogReference lafuncin. Adems, algunos pines tienen funciones especializadas:

TWI: A4 o A5 y SDA pin o pines SCL.Apoyo TWI comunicacin con la biblioteca de alambre .Hay un par de otros pines en la pizarra:

AREF.Tensin de referencia para las entradas analgicas. Se utiliza con analogReference).

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Restablecer.Traiga esta lnea LOW para reiniciar el microcontrolador. Normalmente se utiliza paraagregar un botn de reinicio a los escudos que bloquean el uno en el tablero.

Comunicac in

Arduino Uno tiene un nmero de instalaciones para la comunicacin con un ordenador, Arduino uno, uotros microcontroladores. El ATmega328 ofrece UART TTL (5V) de comunicacin serial, que estdisponible en los pines digitales 0 (RX) y 1 (TX). Un ATmega16U2 en los canales de mesa estacomunicacin serie a travs de USB y aparece como un puerto COM virtual con el software en elordenador. El firmware '16U2 utiliza los controladores estndar USB COM, y no hay ningn controladorexterno es necesario. Sin embargo, en Windows, un archivo. inf se requiere . El software de Arduinoincluye un monitor de serie que permite simples datos de texto que se envan desde y hacia la placaArduino. El RX y TX LED en el tablero parpadea cuando los datos se transmiten a travs del chip USB a

serie y la conexin USB al ordenador (pero no para la comunicacin en serie en los pines 0 y 1).Una biblioteca SoftwareSerial permite la comunicacin serial en cualquiera de los pines digitales de laUNO.El ATmega328 tambin es compatible con I2C comunicacin (TWI) y SPI. El software de Arduino incluyeuna librera Wire para simplificar el uso del I2C bus.

P r ogr amac in

Arduino Uno se puede programar con el software Arduino. Seleccione "Arduino Uno de los Herramientas>Panel de men (de acuerdo con el microcontrolador en la placa).El ATmega328 en la Arduino Uno viene preburned con un gestor de arranque que le permite cargar nuevocdigo a la misma sin el uso de un programador de hardware externo. Se comunica con eloriginal STK500 protocolo ( de referencia ,archivos de cabecera C ).Tambin puede pasar por alto el gestor de arranque y programar el microcontrolador a travs del ICSP

(programacin In-Circuit Serial).El ATmega16U2 (8U2 o en los tableros de REV1 y REV2) Cdigo fuente del firmwaredisponible. El ATmega16U2 / 8U2 se carga con un cargador de arranque DFU, que puede ser activadopor:

En Rev1 juntas: conectar el puente de soldadura en la parte posterior de la tarjeta (prximo el mapa deItalia) y luego reiniciar el 8U2.

En Rev2 o placas posteriores: hay una resistencia que tirar de la lnea 8U2/16U2 HWB a tierra, por lo quees ms fcil de poner en modo DFU.

Automt ico (S o f twar e ) Rese t

En lugar de requerir una prensa fsica del botn de reposicin antes de una carga, el Arduino Uno est

diseado de una manera que permite que se restablezca por software que se ejecuta en un ordenadorconectado. Una de las lneas de control de flujo por hardware (DTR) de la ATmega8U2 / 16U2 estconectado a la l nea de reposicin de la ATmega328mediante un condensador de 100nanofaradios. Cuando esta lnea se afirma (tomado bajo), la lnea de restablecimiento pasa el tiemposuficiente para restablecer el chip. El software de Arduino utiliza esta capacidad que le permite cargar elcdigo con slo pulsar el botn de subida en el entorno Arduino. Esto significa que el gestor de arranquepuede tener un tiempo de espera ms corto, como la disminucin de DTR puede estar bien coordinadacon el inicio de la carga.Esta configuracin tiene otras implicaciones. Cuando el Uno se conecta a un ordenador con Mac OS X oLinux, se restablece cada vez que se realiza una conexin a la misma desde el software (a travs deUSB). Para el siguiente medio segundo o as, el gestor de arranque se ejecuta en la ONU. Mientras queest programado para ignorar datos mal (es decir, nada, adems de una carga de nuevo cdigo), seinterceptan los primeros bytes de datos enviados a la junta despus de abrir una conexin. Si unesquema que se ejecuta en la placa recibe una sola configuracin o de otros datos cuando se inicia por

primera vez, asegurarse de que el software con el que se comunica espera un segundo despus de abrirla conexin y antes de enviar los datos.

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El Uno contiene una traza que se puede cortar para desactivar el auto-reset. Las almohadillas a amboslados de la traza se pueden soldar juntos para volver a habilitarla. Ha marcado "RESET-ES". Tambinpuede ser capaz de desactivar el reinicio automtico mediante la conexin de una resistencia de 110 ohmde 5V a la lnea de reset.

US B P r o tecc in con t r a sobr ecor r ien te

Arduino Uno tiene un Polyfuse reseteable que protege los puertos USB de tu ordenador de cortocircuitosy sobrecorrientes. Aunque la mayora de las computadoras ofrecen su proteccin interna, el fusibleproporciona una capa adicional de proteccin. Si hay ms de 500 mA se aplica al puerto USB, el fusibleautomticamente romper la conexin hasta que el cortocircuito o una sobrecarga se retira.

Car ac te r s t icas f s icas

La longitud mxima y la anchura del PCB Uno son 2,7 y 2,1 pulgadas, respectivamente, con el conectorUSB y el conector elctrico que se extiende ms all de la dimensin anterior. Cuatro agujeros de tornillopermiten la junta que se une a una superficie o caso. Tenga en cuenta que la distancia entre los pinesdigitales 7 y 8 es de 160 milsimas de pulgada (0,16 "), no un mltiplo de la separacin de 100 milsimasde pulgada de los otros pasadores.

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Sensor de humedad hmz-433 a1

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Circuito integrado 555

Descripcion de sus terminales

Pines del 555.

GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentacin, generalmente tierra.

Disparo (normalmente la 2): Es en esta patilla, donde se establece el inicio del tiempo de

retardo, si el 555 es configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando

este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentacin. Este pulso debe ser de

corta duracin, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedar en alto

hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

Salida (normalmente la 3): Aqu veremos el resultado de la operacin del temporizador, ya

sea que est conectado como monostable, astable u otro. Cuando la salida es alta, el

voltaje ser el voltaje de alimentacin (Vcc) menos 1.7 Voltios. Esta salida se puede obligar

a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4).

Reset (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de

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