Sensor de Temperatura y Humedad para uso industrial.

Título

Sensor de Temperatura y Humedad para uso industrial.

Participantes

David Julian Baron Pastran
Tania Lorena Castellanos Jiménez
Lizeth Andrea Orduz Porras

Abstract

The Internet of Things (IoT), allows improving the quality of life of people, either by simplifying their activities or by alerting them to possible threats that affect life.
By means of the temperature and humidity sensor there is an advance warning so that the user can carry out his activities according to the obtained data, One of the possible uses is for the cultivation and the production of foods in a certain place.
By means of the Beaglebone card, the DHT11 sensor and the Ubidots platform, the values will be acquired so that the end user can implement the device in the desired area.

Problema

El uso o aplicación de este sensor de humedad y temperatura, puede dar solución y ayudar a problemas en los que se tenga en cuenta el estado climático presente, una gran problemática hoy en día es el calentamiento global al que estamos expuestos lo que genera que la conservación de productos alimenticios no sea eficiente, también que los cultivos agrícolas se pierdan, y que equipos tecnológicos o medicamentos se dañen debido a que no se cuenta con los niveles de refrigeración adecuados, entre otros problemas que pueden ser generados por el cambio climático, de esta manera el sensor de humedad y temperatura puede obtener datos que informen y prevengan estos problemas generando alertas etc.

Diseño (Arquitectura HW)

La tarjeta Beaglebone permite capturar los datos arrojados por el sensor y de allí poder tener control desde la plataforma Ubidots.
Con el fin de que el usuario pueda tener control y alarma frente algún evento sucedido.
La tarjeta Beaglebone se encuentra instalado el sistema operativo Linux, desde el cual va a realizar la adquisición de los valores del sensor para poder comunicarnos con la plataforma Ubidots, desde donde se realiza el control de los datos y se configuran las alarmas con el fin de que el usuario lo pueda implementar esta herramienta en cultivos o bodega

Tania1.png

Funcionamiento

Se toman los valores del sensor de temperatura y humedad, por medio de la tarjeta Beaglebone, debido a que el sensor arroja los datos de forma digital, se ubica el Pin 8_6 para adquirir estos datos, una vez capturados el valor de los datos se procede a visualizarlos en Ubidots con el fin de tener un control de los valores de temperatura y humedad para un entorno industrial.

Esquemático del Montaje

TANIA3.png

Características del Sensor

El sensor que se utilizó para el desarrollo del proyecto fue el sensor de temperatura y humedad DHT11, utiliza un sensor capacitivo de humedad y un sensor termisor de temperatura cuyo fin es medir el aire circundante, este sensor no es tan preciso y exacto en la toma de datos ya que maneja una precisión invariante, Un ventaja es que el sensor DHT11 proporciona salida de datos digital y tiene un bajo costo. Como desventaja es un sensor que solamente lee datos enteros lo que no lo hace tan preciso.

sensor.png

Algunas características del sensor

1. Maneja una alimentacion entre 3Vdc y 5 Vdc
2. Rango de Temperatura 0° a 50°
3. Señal de salida Digital
4. Rango de medida de humedad de 20% a 90% RH
5. Tiempo de respuesta 1 segundo.

Posibles aplicaciones

Alguno de los usos de este proyecto pueden ser:

  • Agricultura: El sensor puede ser utilizado para cultivos en los que se tome la temperatura y si esta demasiado alta se active un sistema de riego. Tambien se puede medir la humedad que tiene la tierra y colocar una alarma que informe su estado.
  • Industria textil: Si se tiene ropa inteligente el sensor puede medir la temperatura que este en el exterior y modificarla de acuerdo al clima, como quitar mangas etc.
  • Alimentos: Se puede utilizar para medir la temperatura a la que están expuestos los alimentos y asi por medio de un refrigerador aumentar o disminuir esta temperatura.
  • Farmacológica: En caso de que los medicamentos se dañen por estar expuestos a altas o bajas temperaturas el sensor puede informar por medio e alertas la temperatura correspondiente.
  • Conservación y almacenamiento: El sensor de humedad y temperatura puede establecer rangos para conservar objetos, comida, elementos tecnológicos etc.

Dificultades encontradas

Mientras el desarrollo del proyecto, las dificultades que se encontraron fueron:

  • Almacenamiento de los datos en documento
  • Importación de valores en Ubidots
  • Configuración permanente de la tarjeta Beaglebone
  • Almacenamiento de los datos cuando se desconecta de Internet
  • Importación de los datos cuando se conecta a Internet

CONFIGURACIÓN

Configuración en PC

Los siguientes pasos, son usados para instalar el sistema operativo con el que la tarjeta Beaglebone va a trabajar. Se realiza la aclaracion de que la imagen y escritura se debe realizar en la microSD

  1. Descargar la imagen de ubuntu, desde el siguiente link (http://elinux.org/BeagleBoardUbuntu#BeagleBone_White.2FBlack.2FGreen)
  2. Descargar e instalar el programa 7-zip
  3. Descargar e instalar Image Writer for Windows

Configuración en Beaglebone

Una vez instalada la microSD en la tarjeta Beaglebone, se procede a instalar los software para realizar el screen desde donde se obtendrán los datos. Esta configuración se realiza desde el terminal de Ubuntu.
1. Se identifica que el sistema operativo reconoce la tarjeta Beaglebone con el siguiente comando

ls /dev/ttyUSB0

2. Dentro del terminal de Ubuntu, se identifican los puertos eth que tiene y la dirección IP

ifconfig

3. Se procede a establecer una dirección IP al puerto eth2

sudo ifconfig eth2 192.168.7.1/30 broadcast 192.168.7.3
ip.png

4. Una vez identificada la tarjeta Beaglebone, se procede a instalar el screen desde donde se realizará la configuración necesaria para obtener los datos del sensor y que dicha tarjeta tenga acceso a Internet.

sudo apt-get install screen

5. Una vez instalado el screen se procede a conectarse directamente a la tarjeta Beaglebone. El número con el que termina el comando indica la velocidad con la que va trabajar el puerto USB, se comportara como un puerto serial.

sudo screen/dev/ttyUSB0 115200

6. Una vez estando en el screen pide los siguientes datos Login: ubuntu | Password: temppwd, el ingreso se relaciona en la siguiente imagen

screen.png

7. La siguiente configuracion es la que permite establecer el puerto como un puerto de acceso a Internet, es decir el que da acceso a la Beaglebone a Internet, para facilidad decidimos escribir los comando en un script llamado sh.nuevastec.sh, que se debe ejecutar por cada vez que se inicie el sistema operativo.
Los comandos que se encuentran en el script son:

sudo ip addr 192.168.7.1/24 dev USB0
sudo iptables -A FORWARD -o eth0 -i USB0 -s 192.168.0.0/24 -m conntrack --ctstate NEW -j ACCEPT
sudo iptables -A FORWARD -m conntrack --ctstate ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
sudo iptables -t nat -F POSTROUTING
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
sudo iptables-save | sudo tee /etc/iptables.sav

8. Para verificar la conexión con la tarjeta Beaglebone, se hace

ping 192.168.7.2
ping1.png

9. Una vez en el screen se procede a configurar la ruta estatica, es decir el gateway o puerto por el cual va a comunicarse con Internet

sudo route add default gw 192.168.7.1

10. Una vez realizado esto se hace ping a la dirección 8.8.8.8 correspondiente al servidor de Google con el de verificar que la tarjeta Beaglebone tiene acceso a Internet, la imagen a continuación verifica la conexión a Internet.

ping.png

11. En el terminal se realiza la siguiente configuración para agregar el nombre del servidor:

sudo /etc/init.d/networking stop
sudo ip route add default via 192.168.7.1
vi /etc/resolv.conf
nameserver 8.8.8.8
sudo /etc/init.d/networking restart

12. Una vez realizados todos los pasos anteriores se procede a realizar una actualización de los programas desde la terminal

sudo apt-get update

13. Debido a que el sensor DHT11 realiza la obtención y caracterización de los datos de forma digital, se instala la siguiente librería que permite la obtención de los valores de temperatura y humedad, la instalación de dichas librerías se hace en el screen.

cd Adafruit_Python_DHT/examples

14. Para obtener los datos se ejecuta el siguiente comando

sudo ./AdafruitDHT.py 11 p8_11
Las siguientes imagenes relacionan los pasos anteriores.
libreria.png muestra.png

15. El siguiente comando se ejecuta para que el valor de la variable en Ubidots cambie, es dependiente de la configuracion en Ubidots.

curl -X POST -H "Content-Type: application/json" -d '{"value":0}' https://things.ubidots.com/api/v1.6/variables/582e53e27625423bdf84faec/values/?token=roUj0QLdPnuUlX2qNJx973ftgKXbhE

Configuración en Ubidots

Como se mencionaba anteriormente por medio de la plataforma Ubidots, se almacenarán los datos obtenidos desde la Beaglebone

  1. Registrarse en el Ubidots
  2. En la pestaña Source se crea un nuevo proyecto, para la práctica se llama Nuevas Tec
  3. Una vez creado, ingresamos al proyecto y se crean las variables necesarias
  4. El valor de la variable ira cambiando según los datos obtenidos por el sensor.

La siguiente imagen relaciona los pasos anteriores

u1.png
  1. Obtenemos el valor de token y el ID de la variable
  2. Los valores anteriores nos arrojan un codigo que sera usado para obtener los valores desde la Beaglebone
u2.png
  1. Ya establecidos los valores y obteniendo el codigo, pasamos a la tarjeta Beaglebone e ingresamos el código
  2. Desde allí podemos ver que el valor de la variable va cambiando según los datos obtenidos del sensor.
u3.png

Código Fuente

1. Script para ejecutar en la terminal de Ubuntu
nuevastec.sh

Documento en PDF

New Techoologies USTA_Proyecto 3 Proyecto Tdl.pdf

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