Sistema de Irrigação Doméstica Utilizando Netduino - Parte 1

Esse ano me mudei para uma casa de campo, como minha irmã diz temos que ter um lugar para cair vivo que morto posso cair em qualquer lugar, pensando assim arranjei um pequena casa nos arredores do Rio de janeiro.

A melhor oportunidade para criar novos projetos de automatização doméstica. Como o terreno e relativamente espaçoso precisava arranjar um jeito de povoá-lo com plantas para ocupar o espaço e deixá-lo aconchegante como eu esperava. Então veio a ideia do projeto de um sistema de irrigação. Inicialmente busquei uma série de soluções comerciais, a final de contas, não sou mais uma pessoa com tanto tempo assim para me dedicar a uma bricolagem de domingo, mas nenhuma solução atendeu que eu esperava e por isso resolvi escrever essa primeira parte que é a elucubração do problema do sistema de irrigação.

Bom, primeiramente eu tenho uma casa térrea, ou seja, não tenho pressão de água nas torneiras que viabilize utilizar um sistema com a própria pressão do sistema da casa, calculo que a torneira no máximo tenha uma pressão de 1 bar.

Como eu tenho uma bomba que realiza a sucção da água da cisterna para a caixa d’água seria o ideal utilizar essa bomba.

Outro ponto, o eletricista já tinha deixado tudo preparado para instalação de uma chave boia na caixa d’água. Lembrando que a chave boia é um recurso super confiável e eu não queria deixar de utilizá-la.

Os sistemas que eu vi a venda não contemplavam essa opção de integração com o sistema de água da casa o que não me atendia, não quero um sistema 100% profissional, quero uma solução confiável e automatizada para irrigação do jardim.

Esquema atual do sistema de água da casa

E fazer uma solução se tornou novamente obsessão, tinha sido assim lá quando nem existia os microcontroladores, eu tinha feito um destes com o LM3414 e com duas sondas enterradas no jardim da casa dos meus pais.

Como não quero uma solução cara o melhor seria utilizar eletrovalvulas para máquinas de lavar, consegui comprar cada uma por R$ 30,00 no Rio. As válvulas são de 1/2”, ou seja, bem menor que a bomba então não poderia ligar a bomba exclusivamente para a irrigação. (comprei pelo Solda Fria)

Como a instalação já estava toda feita não queria lançar cabos entre a boia e a bomba já que a alimentação dabomba ia para junto da caixa d’água e seguia para a cisterna.

As soluções:

Solução 1

A ideia seria colocar todo o conjunto de controle perto da bomba e configurar a boia para meia caixa d’água, ou seja, a boia trabalha sempre deixando pelo menos metade da caixa disponível para os afazeres domésticos e o restante para deixar armado o sistema de controle da bomba para irrigação, assim, se em um tempo máximo de 6 horas não tivesse sinalização de necessidade de irrigação no jardim esta não seria feita, apenas ligando a bomba para encher a caixa d’água.

A parada da bomba é feita automaticamente pela chave boia que corta a alimentação da bomba e do controle.

Em caso de necessidade de ligar a bomba por efeito do esvaziamento total da caixa d’água seria possível ligar a bomba utilizando um botão de pulsar no painel de controle.

A irrigação é feita somente na manhã antes do sol nascer ou após o por do sol. Para verificar isso seria utilizado um sensor LDR instalado no próprio sistema de controle.

Também se utilizaria os tradicionais sensores de bastão enterrado para constatar qual o nível de humildade no solo.

Com a conexão de internet cada irrigação teria seu tempo de inicio e fim documentado no cartão microSD servindo de base para saber se o sistema já tinha sido acionado ou não.

Solução 2

A segunda solução envolve um pouco mais de instalação mas me pareceu mais sensata do ponto de vista funcional.

A solução seira utilizar ao invés de uma chave boia, duas. Uma detectaria o nível muito baixo e a outra o nível muito alto. As duas boias trabalhariam juntas em uma lógica elétrica para acionamento da bomba em caso de falha no sistema de irrigação deixando o sistema bem confiável. O nível alto também cortaria comando da irrigação sem cortar a alimentação do sistema.

Todo o sistema seria instalado junto a caixa d’água e não mais junto a bomba o que facilitaria a conexão com o PC e a manutenção remota dos códigos a partir do servidor doméstico que tenho. Além disso o cabo de rede para conexão com a internet para recebimento da data atualizada para o log de eventos está mais próximo.

Com isso, não seira ma is necessário um botão exclusivo para ligar a bomba em caso de falta d’água na casa e muito menos um problema desses ocorreria.

A escolha 

Como eu disse no artigo anterior eu não quero amadorismos, quero uma solução profissional que possa utilizar sem me preocupar tanto com a irrigação do jardim como o sistema de água da casa, sendo assim, vou ficar com a solução 2.

A solução 2 é necessário uma lógica elétrica utilizando as duas chaves boia, veja que a chave boia que ficara ajustada para o nível inferior deve atuar paralelamente a atuação do sistema de controle provocando o fechamento da bobina da contatora que acionará a bomba enquanto a boia de nível máximo deve bloquear tanto o acionamento pela irrigação como pelo controle de nível do sistema.

Abaixo o diagrama simplificado de como seria isso, o unifilar elétrico do sistema de controle da bomba.

Uma vez instalado esse sistema, independente de qualquer lógica ou até mesmo da placa de controle de irrigação estar presente o sistema da bomba vai funcionar, então, temos um sistema confiável. Sabemos que eletrônica é a algo que pode falhar mas a lógica de contato elétrico funciona sempre.

Tive que comprar uma contatora trifásica com bobina de 127Vac, então deixei 2 contatos livres, poderia usa-los em série mas preferi não utilizar.

Inclui um disjuntor junto do painel elétrico para poder interromper o circuito no painelzinho de controle.

Comprei uma placa de relés auxiliares com 4 relés de 250Vac, pretendo utilizá-la exclusivamente para o acionamento do sistema de irrigação. Um relé terá que ser dedicado para ligar a bomba e os outros 3 para atuar em 3 bobinas de eletroválvulas. Seria feito 3 sistemas de irrigação separados cada um com seu medidor de umidade, isso seria muito útil porque pretendo ter uma horta em casa e o regime de irrigação das horta é diferente do restante da casa.

Duas linhas serão utilizadas para irrigação sem necessidade pressurização, e a outra seria para o restante do jardim. Conforme o desenho.

Como tenho mais entradas AD disponíveis vou incluir mais um sensor de temperatura ambiente e mais um sensor de luminosidade e mais um sensor de nível de chuva que tratarei mais adiante.

Estes sensores terão um peso ponderado na irrigação, quem irá pilotar a irrigação será o sensor de umidade e os sensores de temperatura e luminosidade darão a direção de como essa irrigação será feita, sempre após o por do sol, estimado com a hora atual e uma descendente de luminosidade e uma temperatura mais amena, ou no inicio da manhã, saindo da escuridão estável para uma luminosidade branda com baixas temperaturas.

Não vou tratar da irrigação para horta, queria tão somente definir a característica do sistema de irrigação.