Circuito de irrigação que economiza água

O artigo apresenta uma ideia simples de circuito de sistema de irrigação com economia de água que pode ser usada para implementar uma gestão e controle eficiente da água em fazendas e sistemas de irrigação.

A ideia foi solicitada pelo Sr. Ajinkya Sonwane, Sr. Akshay Kokane e Sr. Kunal Raut, estudando na AISSMS IOIT College of Engineering.

Objetivo do circuito

De acordo com a solicitação, a água precisa ser controlada e gerenciada em uma determinada taxa predeterminada, dependendo do tipo de cultivo e de sua necessidade.

A solução mais fácil possível para isso poderia ser na forma de temporizadores solenóides que poderiam ser programados uma vez pelos agricultores para permitir um gerenciamento automático da água, todos os dias, sem qualquer intervenção posterior, até que a safra ou a estação mudem. O cronômetro deve ser extremamente flexível, fácil de operar e econômico.

A ideia aqui é conectar válvulas solenóides DC em diferentes nós da rede de tubos de distribuição e controlar essas válvulas solenóides usando temporizadores.

A unidade de controlador de temporizador pode ser posicionada em uma posição específica (sala de controle) para permitir que os agricultores definam o tempo de acordo com as necessidades a qualquer momento, conforme necessário, e os sinais podem ser transmitidos de forma adequada para as válvulas relevantes por meio de fios para executar a liberação controlada de água em uma determinada área.

A seguinte ideia de circuito usando o IC 4060 pode ser considerado perfeitamente adequado para a gestão de precisão da água proposta em sistema de irrigação.

O funcionamento do circuito pode ser entendido com a ajuda dos seguintes pontos:

Diagrama de circuito e descrição

O IC 4060 pode ser visto configurado em seu modo temporizador / oscilador padrão.

Os pinos 10 e 9 estão associados à configuração de atraso de tempo para as pinagens de saída 3, 13, 14 e 15.

O interruptor SW1 facilita a seleção de atraso de tempo através dos respectivos resistores que decidem por quanto tempo a saída do IC pode ser ativada, garantindo que a válvula solenóide conectada permaneça LIGADA e em modo de abastecimento de água apenas durante este período de tempo.

Os resistores de temporização indicados para SW1 são arranjados arbitrariamente e devem ser calculados apropriadamente durante a implementação real de acordo com as especificações da cultura e disponibilidade de água.

SW1 é especificado para uma seleção de 4 posições que pode ser aumentada para mais posições simplesmente usando uma chave com mais número de contatos e adicionando o número subsequente de resistores na ordem apropriada.

SW2 também é uma chave rotativa idêntica a SW1 e está posicionada para selecionar o modo de comutação da válvula solenóide.

O pino # 3 fornece um modo ON contínuo para a válvula para o intervalo de tempo selecionado após o qual a válvula é desligada até o dia seguinte, enquanto o pino 13, 14, 15 fornece um modo de ativação oscilante (ON / OFF / ON / OFF) para o solenóide para que a água seja administrada de forma mais controlada, porém pode ser opcional se o bico da válvula estiver corretamente dimensionado para uma vazão restrita de acordo com os critérios dados.

Definição de tempo de atraso

Isso pode ser feito calculando apropriadamente os valores de R e C do pino # 10 e do pino # 9 de acordo com as seguintes fórmulas:

f (osc) = 1 / 2,3 x Rt x Ct

2.3 sendo uma constante não mudará.

É importante manter os seguintes critérios mostrados corretamente para garantir o funcionamento adequado dos atrasos de saída.

Rt<< R2 and R2 x C2 << Rt x Ct.

Rt corresponde aos resistores no pino # 10, R2 é para o resistor no pino # 11. C2 indica o capacitor no pino # 9

Alimentação com painel solar

Todo o sistema pode ser visto alimentado através de um pequeno painel solar que torna todo o sistema totalmente automático.

Quando chega o amanhecer, a tensão do painel solar aumenta gradualmente e em um determinado ponto atinge um nível de 12 V ativando o relé conectado.

Os contatos do relé conectam instantaneamente a tensão solar com o circuito inicializando o procedimento em que o pino # 12 do IC é reinicializado por C2 forçando o IC a começar a contar do zero.

Todas as saídas são renderizadas com uma lógica zero inicialmente, o que garante que o transistor TIP127 comece com uma condição de comutação ligada e acione a válvula solenóide conectada.

Se o SW2 for posicionado com o pino nº 3, o TIP127 e a válvula permanecerão LIGADOS continuamente, fornecendo água pelo bico em gotejamento até que o tempo definido seja decorrido e o pino nº 3 fique alto.

Assim que o pino # 3 fica alto, o nível lógico alto trava instantaneamente o pino # 11 do IC e interrompe o IC de qualquer contagem adicional, congelando o procedimento permanentemente durante o dia. A lógica alta também é transferida para a base do TIP127 desligando-o junto com o sistema de válvula. O abastecimento de água para as plantações neste momento é interrompido.

Como reiniciar o sistema

Ao anoitecer, quando a luz solar enfraquece e fica abaixo do nível de retenção do relé, o relé é desligado, o que também desliga os estágios do circuito associados, até o dia seguinte, quando o procedimento passa pelo acionamento de um novo ciclo.

PB1 é usado para reiniciar os procedimentos a qualquer momento para permitir um novo início do circuito.

Muitos dos sistemas explicados acima podem ser implementados nos nós especificados do tubo de distribuição para alcançar o gerenciamento de água de precisão desejado em sistemas de irrigação.

Como calcular os resistores de temporização para o sistema de irrigação com economia de água

Os resistores de temporização associados a SW1 podem ser calculados com alguma experimentação, conforme mostrado abaixo:

Qualquer resistor selecionado arbitrariamente pode ser inicialmente comutado com SW1, digamos, por exemplo, que escolhemos o resistor de 100k como a referência.

Agora ligue o circuito para iniciar os procedimentos, o LED vermelho será visto acendendo.

Assim que o circuito iniciar, monitore o tempo usando um cronômetro ou relógio e observe quando o LED verde liga, desligando o LED vermelho.

Observe o tempo obtido usando o resistor específico que é 100K neste caso.

Digamos que resultou em um período de atraso de 450 segundos, então, tomando isso como padrão, outros valores poderiam ser simplesmente determinados por meio de uma simples multiplicação cruzada conforme mostrado abaixo:

100 / R = 450 / t

onde R representa o outro valor de resistor desconhecido e 't' é o atraso de tempo desejado para a válvula solenóide.

Se você tiver mais sugestões sobre este circuito de irrigação com economia de água usando temporizadores, sinta-se à vontade para expressá-las nos comentários.