TTTEEECCCNNNOOOLLLOOOGGG@@@ yyy DDDEEESSSAAARRRRRROOOLLLLLLOOO Revi st adeCi enci a, Tecnol og ayMedi oAmbi ent e VOLUMEN XI. AO 2013 SEPARATA

MINI-TANQUE DE EVAPORACIN CLASE A Y PLUVIMETRO DE BALANCN: SENSORES OPCIONALES PARA EL DISPOSITIVO ARDUDROP Miguel ngel de Pablo Hernndez yC. de Pablo S. UNIVERSIDAD ALFONSO X EL SABIO Escuela Politcnica SuperiorVillanueva de la Caada (Madrid) Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. Del texto: Miguel ngel de Pablo Hernndez y C. de Pablo S. Mayo, 2013 http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf De la edicin: Revista Tecnolog@ y desarrolloEscuela Politcnica Superior. Universidad Alfonso X el Sabio. 28691, Villanueva de la Caada (Madrid). ISSN: 1696-8085 No est permitida la reproduccin total o parcial de este artculo, ni su almacenamiento o transmisin ya sea electrnico, qumico, mecnico, por fotocopia u otros mtodos,sin permiso previo por escrito de la revista. http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf MINI-TANQUE DE EVAPORACIN CLASE A Y PLUVIMETRO: SENSORES OPCIONALES PARA EL DISPOSITIVO ARDUDROP Miguel A. de Pablo Hdez.1y C. de Pablo S. (1) Departamento de Geologa. Universidad de Alcal. Edificio de Ciencias. Campus Externo. Ctra. A-II km 33,600. 28871 Alcal de Henares, Madrid. Espaa. miguelangel.depablo@uah.es RESUMEN: En este trabajo se presentan dos nuevos sensores para el dispositivo electrnico ArduDrop, dirigido al estudio de la evolucin de la humedad del suelo y su relacin con parmetros ambientales. Estos dos nuevos sensores son un pluvimetro de balancn y un mini-tanque de evaporacin, desarrollados para medir la precipitacin y laevaporacin,aumentandoas,opcionalmente,lasvariablesmedidasporestedispositivo.Suconexines opcionalporquerequierenunmantenimientomselevadoqueeloriginalmenteplanificadoparaeste dispositivo.Ambosdispositivoshansidocreadosconunaelectrnicamuyreducidaquesimplificasu desarrollo y mantenimiento. Finalmente, se presentan algunos cdigos de programacin para el uso de ambos sensores con ArduDrop. PALABRAS CLAVE: Agua, Precipitacin, Evaporacin, Sensores, Open-hardware, Arduino. ABSTRACT In this work two new sensors are presented for the electronic device, ArduDrop, focused on the study ofthe evolutionofsoilmoistureanditsrelationtoenvironmentalparameters.Thesetwonewsensorsarearain gaugeandamini-evaporationtankdevelopedtomeasureprecipitationandevaporation,thusincreasing optionallyvariablemeasuredbythisdevice.Theirconnectionisoptionalbecausetheyrequirehigher maintenancethanoriginallyplannedforthisdevice.Bothdeviceshavebeencreatedwithaverysmall electronics that simplifies development and maintenance. Finally, some examples of programming codes are included for use both sensors with ArduDrop device. KEY-WORDS: Water, Precipitation, Evaporation, Sensors, Open-hardware, Arduino. SUMARIO:1.Introduccin,2.Fundamentoterico,3.MinitanquedeevaporacinClaseA,4. Pluvimetrodebalancn,5.Aplicaciones,6.Mejorasdeldispositivo,7.Conclusiones,8. Agradecimientos, 9. Referencias, 10. Direcciones web, 11. Anexos 4.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. 1. Introduccin EldispositivoelectrnicoArduDrop(dePablo,2010y2011)hasidodiseadoparala adquisicindedatosambientalesydelsueloconelobjetivodeestablecerlahumedad edfica.Paraello,eldispositivosediseconunadotacindesensoresquepermitan derivar, no slo el estado de la humedad del suelo, sino tambin las necesidades hdricas de lavegetacin(naturaloagrcola)y,endefinitiva,realizarunagestinadecuadadelos recursos hdricos, especialmente en aquellos lugares con menores recursos econmicos, ya queestedispositivoestbasadoenelusodehardwarelibreymediantesensores comerciales de bajo coste (de Pablo,2010 y 2011). UnacaractersticaimportantedeldispositivoArduDropesqueestdiseadoparala adquisicin de datos a lo largo de un ao de forma autnoma y sin mantenimiento alguno, con la grabacin de los datos en una tarjeta de memoria SD. Estos datos son recuperados anualmente y procesados con el fin de establecer las necesidades hdricas a lo largo de las distintasestacionesypocasagrcolas.Sinembargo,elusuariofinalpodrarequerirde estosdatosenunperiododetiempomuchomenor,inclusodeformadiaria.Aunquees posible obtener los datos del dispositivo cada vez que sea preciso, existe la posibilidad de realizarestacuantificacinmedianteuntanquedeevaporacin,yaquelaobservacin directa de la evaporacin ya dara, por si misma, una indicacin de las necesidades hdricas delazona.Eltanquedeevaporacinrequiereunmantenimientofrecuenteparaevitarla reduccindelaguadeltanqueosucolmatacinporpartedelaslluvias(ademsdesu limpieza).Enfuncindeldiseodeltanquedeevaporacin,stetambinservirapara poder medir la precipitacin. Sin embargo, para realizar esto de una forma ms precisa, es convenienteelusodeunpluvimetroquepermitarealizarmedidasmsdirectas,finasy completas. As, con los datos de precipitacin, evaporacin y temperatura, podra realizarse un balance hdrico en el punto de estudio, para periodos de tiempo ms cortos, aunque con un mantenimiento algo mayor que el originalmente pensado para el dispositivo ArduDrop. Porestemotivo,yparacubrirlasposiblesnecesidadesdealgunosusuarios,sehan desarrolladodosnuevossensoresparaeldispositivoArduDrop,unminitanquede evaporacindetipoClaseA(Sleight,1917;Allenetal.,1998),yunpluvimetrode balancn,conlosquemedirdeformacontinualaevaporacinylaprecipitacin, respectivamente.EstossensoressonopcionalesparaeldispositivoArduDrop,yaque requierenunmantenimientomuyfrecuente,algoqueestfueradelosobjetivosiniciales deldispositivo.Sinembargo,porelintersdelusuariofinal,podranconectarseconlos demssensoresdeldispositivo.Losdatosadquiridosporestossensores,quedaran grabadosenlatarjetadememoriaSDdeldispositivo,detalformaquepodranser analizados junto con el resto de los datos procedentes de los dems sensores, completando Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 5 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf los parmetros ambientales conocidos de la zona. Adems, como ya se ha mencionado, el controldelaevaporacinydelaprecipitacinpermitiran,juntoconlosdatosde temperaturadelaireadquiridosporeldispositivoArduDrop,realizarunbalancehdrico (ej.,SokolovandChapman,1981), loque, sinduda,ayudaraainterpretarydiscutir los datos de humedad y temperatura del suelo (de Pablo, 2010 y 2011). Por otro lado, el tanque de evaporacin diseado podra emplearse, incluso sin la necesidad deldispositivoArduDrop,simplementemediantelamedidadirectadelaalturadela lminadeaguaeneltanqueporeloperadordeldispositivo,realizandoalavezel mantenimientorequeridoporestetipodedispositivos(controldelacantidaddeagua disponible en el mini-tanque) y su limpieza. Aunque este tipo de dispositivos ya existe de forma comercial, sus grandes dimensiones y lasnecesidadesdeaguaymantenimientosonmayores,alavezquelossensoresparala medicin automtica y continua del nivel del agua, relativamente elevados. La sencillez de estosdispositivosyelbajocostedelossensoresnecesariosparasudesarrolloloshacen ideales paraserincluidoscomo sensoresdeldispositivoArduDrop,dejandoalaeleccin del usuario su conexin en funcin de sus necesidades y objetivos. En cualquier caso, los dos sensores que aqu se presentan han tenido los siguientes condicionantes: (1) bajo coste, (2)bajomantenimiento,(3)bajasnecesidadesdeagua,y(4)compatibilidadconel dispositivo ArduDrop. Enestetrabajoserealiza,enprimerlugar,unarevisindelosfundamentostericosque rigenlamedicindelaevaporacinylaprecipitacin,ysurelacinconla evapotranspiracinyelbalancehdricoenunlugar.Acontinuacinsedescribeelmini-tanque de evaporacin desarrollado, su soporte y la electrnica que lleva asociado para la medicin de la evaporacin a travs del dispositivo ArduDrop. Posteriormente, se muestra unejemplodecmorealizarlacalibracindelmini-tanquedeevaporacinClaseA.Se seguirunesquemasimilarparaelpluvimetroconladescripcindelmismo,la electrnica requerida para su funcionamiento. En este trabajo se recogen adems ejemplos deloscdigos(Firmware)enlenguajeCaemplearconeldispositivoArduDroppara calibrar y adquirir datos. En cualquier caso, no se ha desarrollado un escudo especfico para estossensores,yaqueenfuturostrabajossepresentarunnuevodiseodeldispositivo ArduDrop que permita la conexin voluntaria de sensores sin necesidad de modificaciones enlaelectrnicaporpartedelusuariofinal,ascomootrasmuchasmejorasenla electrnicaylaalimentacindeldispositivo.Porltimo,enestetrabajosemuestran algunas de las aplicaciones de los datos recogidos por estos dos sensores en el estudio de la humedad del suelo y del balance hdrico en el terreno. 6.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. 2. Fundamento terico Como ya se ha revisado en los trabajos previos del dispositivo ArduDrop (de Pablo,2010 y2011),laabundanciaaguaenunterritoriodependedelascondicionesclimticas reinantes,perosupermanenciaenldependedediversosfactorescomoson(1)las caractersticas del propio terreno: textura, estructura, permeabilidad, composicin qumica, gradodealteracindelterreno,etc.,(2)lascaractersticastopogrficas:pendiente, orientacin, etc., y (3) la presencia de vegetacin: tipo, desarrollo, etc. Todos estos factores condicionanelbalancedeaguaenelterreno(Figura1)(ej.,Thornthwaite,1948;Palmer andHavens,1958;PereiraandPruitt,2004)demaneraquesecumplelasiguiente expresin: Entradas = Salidas Variacin del agua almacenada en el terreno [1] Figura 1: Esquema del balance hdrico en el terreno (de Pablo, 2010) Asuvez,laevapotranspiracinesunparmetroquemidelacantidaddeaguaquese evapora del terreno por efecto de las condiciones ambientales (temperatura, radiacin solar incidente, velocidad del viento, etc.), as como por efecto de la transpiracin por parte de la masa vegetal existente en el lugar, y que sta, a su vez, depende del tipo de vegetacin, su fase de crecimiento, la poca del ao, etc. (ej., Allen et al., 1998) as como tambin de las condicionesambientales. Evaporacinytranspiracinseconsideranconjuntamentedadas lasdificultadesparalamedidadestaltima,perolaevaporacinpuedeserms fcilmente medible mediante el uso de tanques de evaporacin (Allen et al., 1998). Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 7 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf Estostanquesdeevaporacinsonrecipientesdedistintostamaosyformas(aunque estandarizados) que contienen agua que se va evaporando de forma gradual en funcin de las condiciones ambientales, como se ha mencionado previamente. Como se ha tratado en trabajos anteriores (de Pablo,2010 y 2011), y tal y como demuestra unaampliabibliografa(ej.,Penman,1948;BlaneyandCridley,1950;Papadakis,1962; Monteith,1965;PriestleyandTaylor,1972;Jensen,1974;DoorenbosandPruitt,1977; Hargreaves et al., 1985, 2003; Hargreaves and Samani, 1991; Allen et al., 1998; Jacobs et al.,1998)lacuantificacindelaevapotranspiracinescomplejadebidoalavariedadde factoresimplicados,yalasdificultadesintrnsecasdelamedicin.Unodelosmtodos ms fiables, pero ms complejos y costosos para medir este parmetro, son los lismetros: parcelas de terreno constituidas como sistemas cerrados respecto al terreno circundante, en el que se controla todo el agua entrante y saliente. Las diferencias observadas en stos es, por tanto, debida a la evapotranspiracin. Dada la complejidad de este sistema de medida, sehaoptadoenmuchasocasionesporsepararlamedidadelaevapotranspiracinen evaporacin y transpiracin, siendo posible medir la primera de ellas y derivar, a partir de ese dato, la evapotranspiracin mediante el uso de ecuaciones empricas basadas en datos experimentales (ej., Allen et al., 1998).

Para medir la evaporacin se emplean recipientes (denominados tanques) rellenos de agua enlosquesecontrolaelniveldelaguacada24h(generalmentealas7h)aunqueen ocasionestambincada12o6horas).Ladiferenciaentrelasmedidases,portanto,la evaporacin.Sinembargo,lacantidaddeaguaevaporadadeestostanquesdependeasu vezdediversosfactorescomoeltamaodeltanque(dimetroyprofundidad),los materiales en los que est construido, el grado de ventilacin del recipiente, etc. Para poder tenervalorescomparativosdeevaporacin,sehanestablecidounascaractersticas estandarizadas de tanques, existiendo dos tanques de evaporacin normalmente empleados: El primero denominado Clase A, es un recipiente metlico de 120 cm de dimetro y 25 cm deprofundidad,queserellenadeaguahastaunos5cmpordebajodelborde(ynunca puedevaciarsepordebajode7,5cmdelmismo).Esterecipienteestsobreelevado respectodelterrenomedianteunsoportedemadera(quedebelevantarelrecipientedel suelo), para favorecer la ventilacin y aislar el recipiente del terreno. El segundo tipo de tanque de evaporacin se denomina Sunken Colorado, y consiste en un recipiente cuadrado de metal, de 92 cm de ladoy46 cm de altura, apoyado directamente sobreelterreno.Esterecipienteserellenadeaguahasta5cmdelborde,ynuncadebe vaciarsepordebajode7,5cmdeste.Elmantenimientodeambostiposdetanques consiste nicamente en rellenar con agua el recipiente para que se mantenga dentro de los 8.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. niveles de trabajo, y aliviarlo de agua en caso de precipitaciones, y la limpieza del mismo (hojas, polvo, etc.). Ladiferenciadedosmedidasconsecutivasdelaalturadelniveldelaguaeneltanque representalaevaporacinparaeseperiododetiempo(comosehamencionado, generalmentede24horas),expresadoenmm/da.Esevalordepende,noslodelas caractersticasdelpropiotanque,sinotambindelascondicionesambientales,radiacin, velocidaddelviento,situacinyalturadelavegetacincircundante,ytemperaturay humedadambiental,principalmente.Porestarazn,lostanquesdeevaporacinsuelenir acompaadosdeinstrumentosmeteorolgicos(comolosincluidoseneldispositivo ArduDrop) para la medida de estos parmetros. Conocidalaevaporacinatravsdelasmedidaseneltanque,esnecesariocalcularla evapotranspiracinpotencialodereferencia(ET0).Paraello,existendiversosmtodos empricos basados en mltiples experimentos, mediante los que se deriva la ET0 a partir de la evaporacin medida y de los valores de temperatura, humedad, velocidad del viento, etc.Con dichos modelos se ha comprobado la relacin entre la cantidad de agua que se evapora en el tanque y las condiciones climticas externas. Dada la sencillez y economa de este mtodo de clculo de la evapotranspiracin mediante tanquedeevaporacin,esun mtodo muyempleadoen todoel mundo.Estoasuvezha facilitadoqueexistangrancantidaddedatosdisponiblesdeevapotranspiracincalculado mediante estas ecuaciones, lo que ha permitido elaborar tablas de referencia en las que se simplifican los valores de stas ecuaciones para conseguir una expresin como la siguiente: ET0 (mm/da) = Kpan x E (mm/da) [2] donde Kpan es la denominada constante del tanque, que vara entre 0 y 1, de tal forma que su valor es 1 cuando la transpiracin es nula, y el agua nicamente se evapora, pero no hay plantasquelotranspiren.Diferentesestudiosexperimentaleshanpermitidotabularlos valores de Kpan en funcin de la velocidad del viento, la humedad relativa, o la ubicacin deltanquerespectoalavegetacincircundante,evitandoaselusodelosclculos matemticos ms elaborados (ej., Allen et al., 1998). Por otro lado, existen muchos trabajos que estudian la relacin entre la evaporacin medida (E)ylosdistintosmtodosempricosdeclculo,llegandoadistintasconclusionesen funcin de las condiciones climticas de cada regin y cada poca del ao. Al igual que el tanque de evaporacin permite medir las salidas del sistema (ecuacin [1]), Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 9 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf las entradas (naturales en forma de precipitacin, o artificiales en forma de riego) pueden sermedidasmedianteelusodeunpluvimetro.Existendistintosmodelosmsomenos complejos para la medida de la precipitacin, pero el ms extendido es el pluvimetro de balancn. ste tipo de dispositivos consiste en dos recipientes simtricos respecto de un eje sobre el que se balancean al llenarse desde un colector situado inmediatamente por encima querecogelaprecipitacinenelreacubiertaporelcolector.Laelectrnicainternadel dispositivo cuenta (mediante distintos mecanismos dependiendo del modelo comercial) el nmero de balanceos, por lo que sabiendo el volumen de agua que cabe en cada uno de los recipientes del balancn, da una medida de la precipitacin en un tiempo determinado en el rea cubierta por el colector. El clculo necesario, por tanto, para obtener la precipitacin en mm/m2 requiere el uso de la siguiente expresin: P = (B * Vb)/ A [3] Siendo Pla precipitacin medida en mm/m2 para el periodo de tiempo considerado; B es el nmero de balanceos medidos por el dispositivo (adimensional); Vb es la capacidad en mm deagua,decadaunodelosrecipientesdelbalancn;yAeselreadelcolectordel pluvimetro,enm2.Lamedidadelaprecipitacinpuedehacersedeformainstantnea, horaria (el total acumulado durante esa hora), diaria (la suma de lo acumulado en todo el da), etc. En funcin de la aplicacin o del objetivo de los clculos a realizar, se requerir de uno u otro valor. Con los datos facilitados por estos dos dispositivos (tanque de evaporacin y pluvimetro) y los datos de la temperatura del aire, es posible ya realizar un balance hdrico en el punto de estudio. As, (1) la suma de la evapotranspiracin potencial calculada con los datos del mini-tanquedeevaporacinclaseA,(2)lasumadelasprecipitacionesmedidasconel pluvimetrodebalancn,y(3),lamediadelatemperaturadelperiodoconsiderado (generalmentemensual),esposiblecompletarunatabla(Tabla1)apartirdelacualse realiza el balance hdrico (ej., Sokolovand Chapman, 1981), SepOctNovDicEneFebMarAbrMayJunJulAgoAnual T (C) 14,916,118,319,820,519,819,119,218,617,816,314,8 P (mm) 6,93,15,117,782,0179,3105,0110,4138,360,018,45,5731,7 ET0 (mm) 45,749,170,181,592,084,981,980,671,165,253,045,2820,2 Tabla 1: Ejemplo de datos necesarios para elaborar un balance hdrico. 10.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. 3. Mini-tanque de evaporacin Clase A 3.1. Descripcin del dispositivo El Mini-tanque de evaporacin diseado es similar a los dispositivos de Clase A, aunque de menores dimensionesy de diferente material,consistente en unrecipiente cilndrico de 6 cm de altura, y 11,4 cm de dimetro, de plstico blanco de 0.5 mm de espesor. Las dimensiones de este recipiente lo hacen suficientemente pequeo para poder ser ubicado en cualquier lugar, sin necesidad de grandes espacios abiertos, mientras que el material delqueestconstruidopermitequeelaguanosecalientecomoloharasifuese metlico, como los tanques comerciales, lo que, dadas las dimensiones del mini-tanque diseadoproduciraunaimportanteevaporacindebidaafactoresdelpropiotanquey no climticos o ambientales. Para la medicin de la altura del agua en el recipiente de forma automtica, se ha optado pordesarrollarunsensorcapacitativobasadoenotrostrabajospreviosconsimilar objetivo (Pal y Barik, 2010). Este sensor consiste en dos lminas de aluminio de 1 mm deespesor,pegadasalexteriordelrecipiente,conunaseparacinde2mmentreellas por cada lado. Pegado a cada una de estas lminas, en su parte central, y de arriba abajo, sehaubicadounalminadecobrequesirvecomomaterialconductorsobreelque realizar las conexiones del cableado requerido. Con el objetivo de impermeabilizar este conjunto, y dar mayor rigidez al mismo, se ha recubierto de cinta adhesiva que evita, la entrada de humedad y la separacin entre las lminas de aluminio y cobre. Los extremos de las lminas de cobre que sobresalen del conjunto por la parte inferior, constituyen los bornesparalaconexindeloscablesdemedidaycomunicacindedatosdelmini-tanque de evaporacin con el dispositivo ArduDrop. Conelfindeaislarlaparteelectrnicadelaintemperie,seintrodujoelconjunto anteriormentedescritoenelinteriordeotrorecipientecilndricosimilaralprimero, quedando,elconjuntosensordeldispositivoentreambosrecipientes,selladosentres con silicona para evitar la filtracin de humedad al espacio entre ellos. En el interior del recipienteloscablesseencuentranconectadosadostornillosqueatraviesanel recipienteexteriorensubase,sirviendo,asuvez,comoanclajedelrecipienteconel soporte aislante que se describe a continuacin. Finalmente, en el interior del recipiente sehaubicado,pegadaaunodesuslaterales,unapequeareglaparamedirdeforma manuallaalturadelalminadeaguaenelrecipiente.Estopermitir,porunladoel calibradodeldispositivo,y,porelotro,lacomprobacinmanualdelaalturadela Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 11 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf lminadeaguasinnecesidaddeemplearningndispositivodeadquisicindedatos, como puede ser el dispositivo ArduDrop. Figura 2: Mini-tanque de evaporacin clase A (A), su soporte (B), y detalle del sistema de medida directa adicional (C). 3.2. Plataforma Al igual que ocurre con los tanque de evaporacin de Clase A comerciales, el recipiente debeestaraisladodelasuperficiedelterrenomedianteunaplataformademadera,que permite el flujo de aire por todos los lados del recipiente. Por este motivo se ha diseado unaplataformademaderaaescalaempleandolistonesde130x15x1mmdelongitud, anchurayespesor,respectivamente.Estoslistonesestasdispuestoshorizontalmentey separados entre s 10 mm. Sobre ellos se sita el recipiente. Para soportar estos listones, sehaubicadootrodeformaperpendicularalquesehanclavadodichoslistones.Asu vez, estos dos travesaos, de 130x25x4 mm, se apoyan sobre cuatro patas de madera de 25x25x4mmparapermitirquepermanezcahorizontalsobreelterrenoenelquese ubique,controladomedianteunnivelesfricodeburbujasobrelaplataforma.El recipiente se encuentra sujeto a la plataforma mediante dos tornillos situados en la base que, a su vez, como se ha mencionado anteriormente, sirven de conectores para la parte electrnica del dispositivo. A C B 12.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. 3.3. Electrnica La parte electrnica del dispositivo es muy sencilla y consiste, como se ha mencionado, enunsensorcapacitativoformadopordosplacasdematerialconductorenvolventesal recipiente,yseparadasentres2mm,siguiendoelmodelopropuestoporPalyBarik, (2010).Estesensorcapacitativodevuelveunvalorelevadocuandoexisteunmaterial conductivo entre ambas piezas del sensor. Como el agua es ms conductivo que el aire, amedidaqueelrecipienteserellenadeagua,losvalorescapatitativos(enunidades arbitrarias) son paulatinamente mayores. La capacidad sensitiva de este conjunto viene dado por un sencillo circuito en el que se trata de medir el tiempo que tarda en descargarse el condensador constituido por las dos placasdealuminio,quedepender,comosehadicho,delmaterialqueseencuentre entreambasplacas(PalyBarik,2010).As,unadelasplacasescargadacon+5Vy mediante la otra se mide el tiempo que tarda en descargarse este voltaje. De esta forma, el circuito final del dispositivo es my sencillo y econmico, consiste nicamente en una resistencia(680K)yuncondensadorcermico(0.1F),talycomosemuestraenla Figura 3. Figura3:Esquemadelcircuitoelectrnico(izqda.)yelectrnicadelmini-tanquede evaporacin Clase A (dcha.). Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 13 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf 3.4. Cdigo de ejemplo Lalecturadelaalturadelalminadeaguaenelinteriordelrecipientees fcilmentemediblemedianteelusodelalibreraCapSense(Link1)enelentornode desarrolloArduino,paralamedicindelacapacitanciamedianteelusodedospins digitales de la placa Arduino que constituye el ncleo del dispositivo ArduDrop. Acontinuacinsemuestraunpseudocdigo(Cuadro1)delfuncionamientodel cdigo capaz de leer el sensor capacitativo que constituye este dispositivo, transformarlo en altura de lmina deagua medianteel uso de la ecuacin de calibracin previamente obtenida,yelclculodeladiferenciadealturadelalminadeaguarespectoauna medicin anterior (Anexo 1). Cuadro1: Pseudocdigo de ejemplo para el funcionamiento del tanque de evaporacin 1. Definicin de los pins 2. Declaracin y configuracin de las libreras 3. Definicin de las constantes y variables 4. CONFIGURACIN INICIAL 4.1. Configuracin de los pins 4.2. Configuracin de la comunicacin por el puerto serie (*) 4.3. Mostrar la pantalla de inicio en el puerto serie (*) 4.4. Inicio del reloj virtual 5. DESARROLLO DEL PROGRAMA 5.1. No ejecuta ninguna accin espera a las 7 de la maana para medir 5.2. Mide el nivel del agua en el tanque 5.3. Almacena el valor y calcula el nivel 5.4. Calcula la diferencia entre el valor medido con la medicin del da anterior 5.5. Muestra el resultado en el puerto serie. 5.6. Espera a medir de nuevo al da siguiente. Elcdigomostradoenelcuadro1esunejemplodelasposibilidadesdemedicin,no muestraelpseudocdigoempleadocuandoelsensorseencuentraintegradodentrodel dispositivo ArduDrop, aunque el fundamento es el mismo. 14.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. 4. Pluvimetro de balancn 4.1. Descripcin del dispositivo Elpluvimetrodebalancnhasidoeldispositivoseleccionadoparalamedicindela precipitacinporsusencillezmecnicayelectrnica.Sudiseoestbasadoenun recipientecilndricode11,4cmdedimetro,y13,5cmdealtura,deplsticode0,5 milmetros de espesor, en cuya parte superior se encuentra un recipiente cnico (con un reade78,5cm2ensubase)invertidoyabiertoporsupice,cuyoobjetivoeselde recogerelaguadeprecipitacin(oriego)ydirigirlohacialosrecipientesde7.2mlde capacidad,simtricossobreunejecilndrico.Estosrecipientesestnrealizadosenun material rgido pero resistente, como es el metacrilato de 2 mm de grosor. El fondo del recipiente,connumerosasaperturasparaeldrenajedelagua,ejercecomotopeparael balanceo.Todoestedispositivosesoportamedianteunanillodeaceroconectadoaun mstil que lo permita mantener elevado del suelo (Fig. 4). Elbalancnseencuentrasujetoaunaestructuraenformadearcodemadera adecuadamente impermeabilizada con pintura plstica que sirve, a su vez, como soporte paralaelectrnicadeldispositivo.Eldispositivosensorseencuentraenelmargendel arcodesujecindelbalancn(Fig.4),frentealapareddeseparacinentreambos recipientes, sobre el eje de balanceo. Figura 4: vistas exterior (A) e interior (B) del pluvimetro de balancn. AB Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 15 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf 4.2. Electrnica La parte electrnica de este dispositivo es realmente sencilla, consistente, nicamente en un interruptor magntico (reed switch) y una resistencia, formando un interruptor en un circuito de tipo pull-up. Esteinterruptormagnticosevecerradocadavezqueunpequeoimnpasaporsus proximidades.Esteimnsehaubicadoenelbalancn,enlaseparacinentreambos recipientessimtricos,enlaverticaldelejedebalanceo.Porsuparte,elsensorse encuentraenelarcoquesoportaelbalancn,adecuadamenteaisladodelahumedad, frente a la posicin del imn, tambin en la vertical del eje del balancn. De esta forma, cadavezqueelbalancncambiadeposicincierraelinterruptormagnticodurante unosmilisegundoscuandoelimnpasafrentealsensor,volvindoseaabrir inmediatamente, marcando as un pulso.Estos cierres del interruptor sondetectadosen el dispositivo ArduDrop mediante el uso del cdigo adecuado, en alguno de los pins con capacidades de interruptor de la placa Arduino. Figura 5: Electrnica del pluvimetro de balancn. 4.3. Cdigo de ejemplo Elfuncionamientodelsensorrequiereuncdigomuysencillo(Cuadro2)medianteel queeldispositivoArduDropdetectacadaunodelosbalanceosdebidoalpeso acumuladoenunodelosrecipientesporelaguaqueloharellenado.Elcambiode posicindelbalancnhacequeelimnpasepordelantedelinterruptormagntico, cerrndoloyabrindolodeformamuyrpida.Lasvariacionesenelpinalquese encuentra conectado el pluvimetro pueden ser registradas, cuantificando as el nmero de balanceos o pulsos. 16.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. Pararealizarelclculodelaprecipitacinenuntiempodeterminado,tansloes necesariomultiplicarelnmerodepulsos(p)porunaconstantequeeselvolumende agua que cabe en cada recipiente antes de que se produzca el vuelco (V). Esto facilita el totaldeprecipitacin(P)paraelreacubiertaporelpluvimetro(constante),enel tiempopreestablecidoporelusuario(t)extrapoladoaunreade1m2,mediantela ecuacin [4]. P(t)=p V [4] Laprecipitacinpuedecalcularsedeformahoraria,siendoposiblecalcular precipitacionesdiariasmediantelasumadelasprecipitacioneshorarias,o precipitaciones mensuales mediante la suma de las diarias. De esta forma, el clculo de la precipitacin requiere del factor tiempo, por lo que es necesario incluir la gestin del tiempoenelcdigo(Anexo2),bienseamedianteelusodetiempodeoscilacindel cristal interior de la placa Arduino, o una librera desarrollada para ello (por ejemplo, la librera TIME (Link 2)), o mediante el uso de un Reloj de Tiempo Real como el que se encuentraeneldispositivoArduDrop(DS1337)ensuescudodealmacenamientode datos (de Pablo , 2011). Cuadro2: Pseudocdigo de ejemplo para el funcionamiento del pluvimetro 1. Definicin de los pins 2. Declaracin y configuracin de las libreras 3. Definicin de las constantes y variables 4. CONFIGURACIN INICIAL 4.1. Configuracin de los pins 4.2. Configuracin de la comunicacin por el puerto serie (*) 4.3. Mostrar la pantalla de inicio en el puerto serie (*) 4.4. Inicializacin del Reloj Virtual 4.5. Pantalla de inicio 5. DESARROLLO DEL PROGRAMA 5.1. No ejecuta ninguna accin, slo espera la lluvia y cuando la recibe 5.2. Aade un pulso al contador con cada balanceo 5.3. Calcula la cantidad de lluvia una vez transcurrida una hora 5.4. Calcula la cantidad de lluvia transcurrido un da Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 17 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf 5. Aplicaciones Los sensores descritos en este trabajo suponen una ampliacin de las posibilidades que brindaeldispositivoArduDropyque,aunquerequierenunamayoratencinporparte delusuario(porelmantenimientonecesariodeltanquedeevaporacin),tantodesdeel puntodevistacientficocomodidctico,permitiendolaadquisicindeunamayor variedad de datos, algunos de los cuales requieren de un procesado previo. ArduDrop1.0tienediversasaplicacionesposibles,comenzandoporelcampodela didctica.Dentrodeestecampo,eldispositivopuedeserempleadoenmuydiversos mbitosyniveleseducativos,incluyendoEducacinSecundaria,Bachillerato, FormacinProfesionalyUniversidad.Enelcampodelasenseanzastcnicas,el dispositivoelectrnicopuedeserempleadoparalaenseanzadeelectrnicaysus aplicacionesenelmedioambiente,incentivandoalalumnoadesarrollarotros dispositivosquefaciliten,simplifiquenoreduzcancostesdelasinvestigacionesquese llevan a cabo en la actualidad. En el campo de las enseanzas cientficas, el dispositivo abreunavaaldesarrollodeinvestigacionesviablesgraciasalusodeinstrumentosde bajo coste, o en regiones en vas de desarrollo, donde la instalacin masiva de sensores estndarimplicancostesdifcilesdeasumir,yqueesademsdondemayores necesidades hay de monitorizar la evolucin del agua en el suelo, y de realizar un uso y gestin responsable de los recursos hdricos. Desde el punto de vista cientfico, este dispositivo debe ser calibrado de forma adecuada paraeltipodeterrenoenelquesesite,conelfindequelovaloresdehumedadque devuelveelsensorseanvaloresrealistas.Elsensordeintensidaddelluviao disdrmetro,tambindebesercalibradoporcdigoparaestablecerlaintensidadde lluvia mnima que puede reconocer sin mezclarse con el ruido instrumental. El resto de lossensoresnorequierendecalibracin.Todosestossensorespermitendesarrollar interesantes trabajos de relacin entre los distintos parmetros para cada emplazamiento, ysurelacinconlosvaloresdeprecipitacin,escorrentayevapotranspiracindelas estaciones cercanas al punto de ubicacin del sensor. Por otro lado, es posible estudiar la relacinentreparmetroscomoiluminacin,temperaturayhumedaddelsuelopara establecervaloresaproximadosdeevapotranspiracinyestudiarsurelacinconlos valores estndar generalmente empleados en los balances hdricos. Finalmente,desdeelpuntodevistaaplicado,estedispositivo,porsusencillezde construccin,loreducidodesuscostesysusimplicidadoperativa,esadecuadopara realizar amplios estudios de detalle de la evolucin del agua en el suelo para aplicar a la mejora del regado, la caracterizacin del entorno en el que se realizarn reforestaciones 18.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. para la seleccin adecuada de la vegetacin a emplear, etc. (Allen et al., 1998). Por estas mismasrazones,lautilizacindeestedispositivotieneintersenreasafectadasen mayor o menor medida por la desertizacin y desertificacin, as como en reas en vas de desarrollo, ya que en estos casos, la instrumentalizacin no suele ser extensa debido a los altos costes de instalacin y mantenimiento de sensores, que suelen ser empleados en otro tipo de necesidades de la poblacin. 6.- Mejoras del dispositivo La introduccin de los nuevos sensores en el dispositivo ArduDrop requiere de mayores capacidadesdelasdisponiblesconlaplacaArduinoDuemilanove(oensunueva versinArduinoUno),porloqueparalaintegracincompletadeestossensoresenel dispositivosinnecesidaddeeliminaralgunodelossensoresprevios(dePabloyde Pablo,2010y2011),precisaelusodeunaplacamscompleta.Sinabandonarlas condiciones que facilitael entorno de hardware libre Arduino, en futuras versiones del dispositivoseplanteaelusodelaplacaArduinoMega(modelo2560),quetieneun mayornmerodeentradas/salidaddigitalesyanalgicas,permitiendolaconexinde una mayor cantidad de sensores, incluidos los presentados en este trabajo. El cambio de placa base del proyecto a una placa Arduino Mega 2560 permitir, adems aadirotraseriedesensoresadicionalesparalosusuariosquequieranconvertirel proyecto en una completa estacin meteorolgica, ya que se podr conectar sensores de presinatmosfrica,sensoresdetemperaturayhumedaddelsuelo(ampliandolos contenidos en el diseo original del dispositivo ArduDrop de Pablo y de Pablo, 2010), adecundoloalasdirectivaspropuestasporlaOrganizacinMeteorolgica Internacional (WMO, 2008). Disponerdenuevospuntosdeconexinenlaplacapermitirunamejoraenlas capacidadesdecontroldelpropiodispositivo,siendoposiblelainstalacinde interruptoresdeusodecadaunodelossensores(paraseleccionarsuusoono),la inclusin de leds para el control de errores de forma visual, el control de los niveles de batera, placa solar y alimentacin, etc. ParalasfuturasversionesdeldispositivoArduDropseplantealaimplantacindedos mejoras de gran importancia para el manejo del dispositivo. La primera de estas mejoras consisteenlainstalacindecomunicacinbluetooth.Deestamaneraseraposiblela actualizacindelhardware,lalecturadedatosentiemporeal,yelvolcadodedatos desdelamemoriaSDsinlanecesidaddelamanipulacindirectaporpartedelusuario Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 19 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf con el propio dispositivo. Esta mejora pretende, por un lado evitar errores en el sistema por falta de cuidado en el manejo y, por el otro, simplificar el manejo del dispositivo, y ampliar las posibilidades para su uso mediante telfonos mviles, equipos porttiles, etc. y sin necesidad de cables especficos. LasegundamejoradeldispositivoArduDropenlaqueseesttrabajandoesenla modificacin del cdigo fuente para permitir la conexin con un programa informtico, desarrollado especficamente para este dispositivo, con el fin de realizar la actualizacin delfirmware,lavisualizacindedatosentiemporeal,yladescargadedatossinla necesidaddemanipulareldispositivoretirandolatarjetadememoriaSD,oelusodel entornodeprogramacinArduinoIDE.Estopermitir,porunlado,unavisualizacin directadelosdatos,parapodercomprobarelcorrectofuncionamientodetodoslos sensores,mostrargrficasdelosdatos,programarelrelojinternodeldispositivo, programar el periodo de medida, configurar los sensores, etc. En otro sentido, actualmente se est trabajando en la mejora del sistema de alimentacin del dispositivo, pasando de utilizar 6 pilas recargables NiMH de 3.2 V, a una batera de polmetrodeLitio(Li-Po)de3.7Vy3000mA,controladamedianteelcomponente LipoRider (Link 3) y recargada mediante placas solares. La descripcin de todas estas (y otrasmejoras)serobjetodeotrotrabajounavezfinalizadaslaspruebasque actualmente se estn desarrollando. 7.- Conclusiones EldispositivoArduDrop1.0esunejemplodedesarrollodetecnologadebajocoste mediante el uso de hardwarey software libre para la monitorizacin de la humedad del sueloydediversasconstantesambientalesquepuedenayudaracomprender,deforma local, la evolucin del agua en el terreno. Este dispositivo es de fcil construccin y no requieredegrandesconocimientosdeelectrnicaniprogramacin,ypuedeser fcilmente mejorable y ampliable por personal especialmente formado en estos mbitos. Elobjetivodeestedispositivoesrealizarunacercamientocualitativoperocondatos realiesalbalancehdrolgicodeunazonadeterminada.ArduDrop1.0tienemltiples aplicaciones, tanto en el campo de la didctica (en mbitos tcnicos y cientficos), como eneldelmedioambiente,yaqueunaserielargadedatospuedeayudaraconocerla evolucindelahumedaddelterrenoenfuncindelascondicionesambientalesy,con ello, a realizar riegos adecuados o a la seleccin de vegetacin capaz de adaptarse a las condiciones existentes, entre otras aplicaciones. 20.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. 8.- Agradecimientos Estetrabajohasidoposiblegraciasalaplataformalibre(open-hardware)Arduino,as comoalentornodedesarrolloArduino022(www.arduino.cc),peroespecialmenteala comunidad de usuarios de Arduino a travs de su foro, as como a los desarrolladores de laslibreraCapSense.Losautoresdeseamosagradecerespecialmenteanuestrafamilia supacienciaporlashorasenlasquehemosestadoenfrascadoseneldesarrollodel dispositivo. 9.- Referencias ALLEN,R.G.,PEREIRA,L.S.,RAES,D.,SMITH,M.(1998)Crop evapotranspirationguidelinesforcomputingcropwaterrequirementsIrrigation and drainage paper, 56. FAO, Rome, Italy. 300 pp. DE PABLO, M.A. y DE PABLO, C. 2010. ArduDrop 1.0: Dispositivo electrnico para el estudio de la humedad del suelo. Tecnolog@ y Desarrollo, 8. 30 pp. DEPABLO,M.A.yDEPABLO,C.2011.ArduDrop1.2:Nuevosdispositivosy mejoras en el dispositivo. Tecnolog@ y Desarrollo, 9. 30 pp. DOREENBOS, J. and PRUITT, W.O. (1977).- Las necesidades de agua de los cultivos. RiegoyDrenaje,24.FAO.195pp.(EstetrabajohasidoactualizadoporlaFAO mediante el de Allen et al. 1998)HARGREAVES,G.,ASCE,F.,andALLEN,R.(2003).Historyandevaluationof HargreavesEvapotranspirationEquiation.JournalofIrrigationandDrainage Engineering , v.129, n.1, p.53-63 HARGREAVES,G.H.,SAMANI,Z.A.,1985.Referencecropevapotranspirationfrom temperature. Applied Eng. in Agric., 1(2): 96-99. ISEMAN, L. (2009) The Garduino garden controller. Make magazine, 18. 91- 101. JACOBS,A.F.G.,HEUSINKVELD,B.G.,LUCASSEN,D.C.(1998)Temperature variations in a class A evaporation pan Journal of Hydrology, 206. 75-83. MONTEITH,J.(1965).Evaporationandtheenviroment.Thestateandmovementof waterinthelivingorganisms,XIXSymposiumofSoc,forExp.Biol.,Swansea,Cambridge Univ. Press. New York , p.205-234 PAL,S.,BARIK,R.(2010)Design,developmentandtestingofasemicylindrical capacitive sensor for liquid level measurement. Sensors & Transducers, 116(5). 13-20. PALMER,W.C.,andHAVENS,H.A.(1958)Agraphicaltechniquefordetermining evapotranspirationbytheThornthwaitemethod.MonthlyWeatherReview,86. 123-128. Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 21 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf PENMAN,H.(1948).Naturalevaporationfromopenwater,baresoilandgrass. Proceeding of the royal Society of London , Serie A. 193, p.120-145 PEREIRA,A.R.,PRUIT,W.O.(2004).AdaptationoftheThornthwaiteschemefor estimating daily reference evapotranspiration.Agricultural Water Management, 66. 251257. PRIESTLEY, C., and TAYLOR, R. (1972). On the assessment of surface heat flux and evaporation using large scale parameters. Mon Weather , v.100, n.2, p.82-92 SLEIGHT, R.R. 1917. Evaporation from surfaces of water and river-bed materials. J. of Agr. Res., X No.5:209-261 + plate SOKOLOV,Y.andChapman,T.C.1981.MethodsforWaterBalanceComputation. No. 17 de la serie "Studies and Reports in Hydrology. UNESCO THORNTHWAITE,C.W.(1948)Anapproachtowardarationalclassificationof climate.Geographic Review, 38. 55-94. WMO,2008.WMOguidetometeorologicalinstrumentsandmethodsofobservation. WMO-No. 8 (Seventh edition). 10.- Direcciones web 1: http://arduino.cc/playground/Main/CapSense 2: http://arduino.cc/playground/Code/Time 3: http://seeedstudio.com/wiki/Lipo_Rider_V1.1 22.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. ANEXO 1 CdigocomentadodelFirmwaredeejemploparalalecturaautomticadela evaporacin en el minitanque de evaporacin de clase A. /*Tanque de evaporacin 1.0 (ArduDrop) * *Dispositivo para la medida de la evaporacin *mediante el uso de un sensor capacitativo. * *Autores: M.A. de Pablo y C. de Pablo S. *Hardware: 1.0 20110615 *Firmware: 0.5 20110715 */

// Definicin de las libreras a utilizar #include #include #include // Definicin de los pin analgicos // No se requieren // Definicin de los pins digitales // No se requiere definicin. // Tanque de evaporacin conectado a los pins digital 2 y 4 // Activacin de libreras CapSense cs_4_3 = CapSense(4,3 // Definicin de constantes //No se requieren // Definicin de variables unsigned float nivel0 = 0; unsigned float nivel1 = 0; float mmevaporacion = 0; void setup(){ // Inicializacin del reloj virtual setTime(12,05,00,15,07,2011);// Ajusta la hora y la fecha de sistema Alarm.alarmRepeat(7,00,00, midenivel);// Ajusta la alarma para calcular la lluvia cada hora Alarm.delay(0); // Inicia el puerto serieMini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 23 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf Serial.begin(9600); // Muestra informacin inicial splashscreen(); // mide el nivel de referencia midenivel(); } void loop() { // No ejecuta ninguna accin, slo mide una vez al da, a las 7 horas de la maana } void splashscreen(){ Serial.println(" Mini tanque de evaporacion clase A "); Serial.println("------------------------------------"); Serial.println("M.A. de Pablo & C. de Pablo S., 2011"); Serial.println(); Serial.println("Cdigo de ejemplo de uso"); Serial.println(); } void midenivel(){ long inicio = millis(); long total =cs_4_3.capSenseRaw(100000); Serial.print(millis() - inicio); Serial.print("\t"); Serial.print(total); Serial.print("\t");Serial.print(total/10);Serial.print("\t"); Serial.print(total/100); Serial.print("\t");Serial.println(total/1000); delay(100); nivel0=nivel1; nivel1=total/100; } void evaporacion(){ mmevaporacion = nivel1-nivel0; } 24.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. ANEXO 2 CdigocomentadodelFirmwaredeejemploparalalecturaautomticadela precipitacin en el pluvimetro de balancn. /*Pluviometro 1.0 (ArduDrop) * *Dispositivo de balancn para la medida de la precipitacin *mediante el uso de un sensor pasivo reed switch. * *Autores: M.A. de Pablo y C. de Pablo S. *Hardware: 1.0 20110714 *Firmware: 0.5 20110715 */

// Definicin de las libreras a utilizar #include #include // Definicin de los pin analgicos // No se requieren // Definicin de los pins digitales // No se requiere definicin. Pluvimetro conectado al pin digital 2 // Activacin de libreras // No se requiere // Definicin de constantes const float capacidad = 0.0075; // Volumen de agua (litros o mm/m2) de la cazoleta del balacn // Definicin de variables unsigned long pasos = 0; // Cuenta los pasos del balancn float mmlluvia = 0;// Lluvia en 1 hora (en litros o mm/m2) float lluviahoras[24];// Valores horarios de lluvia para cada da(n litros o mm/m2) float totallluviadia = 0;// Total de lluvia en 24 horas float maximolluviadia = 0; // Mxima precipitacin del da en mm/hora float medialluviadia = 0; // Media de precipitacin por hora del da en mm/hora void setup(){ // Inicializacin del reloj virtual setTime(12,05,00,15,07,2011);// Ajusta la hora y la fecha de sistema Alarm.alarmRepeat(13,00,00, calculolluvia); // Ajusta la alarma para calcular la lluvia cada hora Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 25 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf Alarm.delay(0); // Inicializacin del puerto serie Serial.begin(115200); // Mostrar cabecera en el puerto serie SplashScreen(); // Inicialiacin del sensor de lluvia attachInterrupt(0, contador, RISING); } void loop(){ // No ejecuta ninguna accin, slo espera la lluvia... } void contador(){ // Cuenta los pasos pasos++; // Muestra el momento a travs del puerto serie Serial.print(hour()); Serial.print(":"); Serial.print(minute()); Serial.print(":"); Serial.print(second()); Serial.print(": "); Serial.println(pasos); detachInterrupt(0); } void SplashScreen(){ Serial.println("Pluvimetro1.0 para el dispositivo ArduDrop"); Serial.println("---------------------------------------------"); Serial.println(" V.20110715M.A. de Pablo & C. de Pablo S."); Serial.println("*** Cdigo de prueba del sensor ***"); Serial.println(); Serial.println("Se mostrarn los datos de precipitacin una vez cada hora."); Serial.println("A las 00h se muestra los resultados de precipitacin daria."); Serial.println(); Serial.print("Medida de la precipitacin del da "); Serial.print(day()); Serial.print("/"); Serial.print(month()); Serial.print("/"); Serial.print(year()); Serial.println(); } 26.Miguel A. de Pablo Hdez. y C. de Pablo S._____________________________________________________________________________________ Tecnolog@ y desarrollo. ISSN 1696-8085. Vol.XI. 2013. void calculolluvia(){ mmlluvia = pasos * capacidad; // Calcula mm de lluvia en 1 hora muestraresultadoshora(); // Muestra los resultados de la ltima hora lluviahoras[hour()] = mmlluvia;// Almacena el valor de la lluvia en esa hora if (hour() == 00){ calculodiario(); // Calcula los valores del da anterior muestraresultadosdia(); // Muestra los resultados en el puerto serie //lluviahoras[]={0};// Pone a cero los datos de precipitacin horaria } pasos = 0;// Pone a cero el contador de balanceos unsigned short hora; // Ajusta la alarma para el siguiente periodo de medida hora = hour()+1; if (hora == 23){ hora = 00; } Alarm.alarmRepeat(hora,00,00, calculolluvia); } void calculodiario(){ totallluviadia = 0;// Pone a cero antes del clculo maximolluviadia = 0;for (int i =0; imaximolluviadia){ maximolluviadia = lluviahoras[i];// Calcula el mximo de precipitacin horaria en mm/hora } } medialluviadia = totallluviadia / 24;// Calcula la media de precipitacin horaria en mm/hora } void muestraresultadoshora(){ Serial.print("Son las "); Serial.print(hour()); Serial.print(".Durante la ltima hora: "); Serial.print(pasos); Serial.print(" pasos x 0.0075 mm = "); Serial.print(mmlluvia); Serial.println("mm de precipitacin"); Serial.println(); } void muestraresultadosdia(){ Serial.println("Los resultados de la lluvia del da de hoy han sido: "); Serial.print("Precipitacin total: "); Serial.print(totallluviadia); Serial.println(" mm"); Mini-Tanque de evaporacin Clase A y pluvimetro para el dispositivo ArduDrop. 27 _____________________________________________________________________________________ http://www.uax.es/publicaciones/archivos/TECMAD13_001.pdf Serial.print("Precipitacin horaria mxima del da: "); Serial.print(maximolluviadia); Serial.println(" mm/hora"); Serial.print("Precipitacin media horaria: "); Serial.print(medialluviadia); Serial.println(" mm/hora"); Serial.println("...................maana ms"); Serial.println(); Serial.print("********************************************"); Serial.print("Medida de la precipitacin del da "); Serial.print(day()); Serial.print("/"); Serial.print(month()); Serial.print("/"); Serial.print(year()); Serial.println(); }