Aeroponic V3 – Controlado por Arduino

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Nos últimos meses eu estava construindo uma nova versão do meu sistema de controle Aeroponic. Desta vez, larguei o Raspberry Pi e mudei para o Arduino. Uma das razões para mudar para o Arduino é que ele é um microcontrolador e não possui sistema operacional. Assim o sistema não travará, em caso de falta de energia. O Raspberry pi, por outro lado, roda Linux e com falhas frequentes de energia pode corromper o sistema operacional. O novo sistema possui todos os recursos da versão antiga, além de alguns recursos adicionais.

Decidi usar o Arduino Nano, mas para o meu desenvolvimento usei clones baratos que me custaram cerca de 200 INR (≈3 USD). O nano ocupa pouco espaço e pode ser conectado a um PCB. Também projetei uma PCB para unir todas as peças, o que veremos em breve.

Passei por várias iterações de design de PCB, inicialmente começando com módulos de relé integrados, depois decidi remover os módulos de relé integrados e conectar módulos de relé externos. Usei relés externos porque eles são fáceis de substituir se queimarem ou se você precisar de uma bomba d'água com uma corrente nominal diferente.

Aplicativo móvel: Assim como na versão anterior criei um aplicativo Android para controlar o sistema, mas desta vez escrevi um aplicativo nativo. Anteriormente, usei Cordova para construir o aplicativo.

Comunicação: O aplicativo móvel e o Arduino se comunicam via Bluetooth. Para isso usei um módulo Bluetooth HC-06, mas para simplificar não incluí um módulo WiFi. Talvez em uma versão posterior eu possa incluir WiFi ou usar o Arduino MKR1000, que possui WiFi integrado.

Poder: O sistema funciona em 12V DC. A placa pode ser alimentada de duas maneiras diferentes: conecte um adaptador de alimentação de 12 V com um conector cilíndrico padrão de 2,1 mm ou use um conversor DC e forneça energia através de um terminal de parafuso normal.

Controlando a bomba de água : Uma das partes cruciais de um sistema Hidropônico/Aeropônico é a ciclagem da água em intervalos periódicos. Uma bomba de água é usada para circular a água. O controlador deve ser capaz de ligar o motor em intervalos regulares e mantê-lo ligado por um período pré-configurado, por exemplo, o motor deve funcionar a cada 30 minutos por um período de 3 minutos. Essas configurações podem ser definidas no aplicativo móvel.

Alimentador de nutrientes: Na Aeropônica/Hidropônica os fertilizantes (chamados de nutrientes) são misturados à água. Normalmente precisaríamos adicioná-lo manualmente, mas o sistema usa duas bombas dosadoras para adicionar nutrientes que podem ser acionadas de duas maneiras, seja através do aplicativo móvel ou pressionando manualmente um botão. Através do aplicativo móvel, podemos especificar a proporção em ml de nutrientes e água para a mistura.

Misturador de nutrientes:Use um pequeno criador de ondas para misturar os nutrientes enquanto os adiciona.

Manter o nível de água do reservatório: É importante que você não deixe a bomba d'água secar, pois isso praticamente garantirá que você terá que comprar uma nova. Por esse raciocínio usei sensores de nível de água na versão mais recente para monitorar o nível da água. O sistema utiliza uma válvula solenóide, que está conectada a uma fonte de água. Quando o nível da água cai abaixo de um determinado nível, a válvula é acionada e começa a encher o reservatório. Quando a água atinge um determinado nível, a válvula é desligada novamente.

Passei muito tempo projetando a placa e criei uma placa muito simples com módulos de relé externos conectáveis. Sou novo no mundo da PCB e da eletrônica e tive que passar minhas noites montando o sistema em uma placa de circuito para ver como cada um dos componentes se comportaria. Para mim programar é fácil, mas brincar com componentes eletrônicos não. Por fim, criei um design de placa. A próxima grande tarefa foi encontrar um fabricante para a placa protótipo. Entrei em contato com vários fornecedores e alguns nunca responderam. Eventualmente, escolhi Protocircuits para produzir o PCB.

A Protocircuits fabricou uma placa linda para mim. Gravei várias placas em casa, mas isso foi incrível. Passei mais uma noite soldando os componentes na placa, veja abaixo a placa montada: