Diseño e implementación de cámara de crecimiento para plantas con control de temperatura e iluminación para el programa de Biología.

Abstract

La presente tesis tiene por objetivo diseñar e implementar un prototipo de cámara de crecimiento para plantas que contribuya a la experimentación de cultivos de tejidos vegetales en los alumnos del programa de biología. El prototipo desarrollado se ha puesto en servicio en las instalaciones del Laboratorio General de Biotecnología de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo en Lambayeque. El prototipo permitirá mantener el control automático y programable de los parámetros y variables requeridas. El sistema permite el control de la temperatura por sección en la unidad de grados Celsius ( C) con el fin de realizar el proceso germinación, crecimiento eficaz de las plantas y termoterapia. También cuenta con la función de fotoperiodo y permite monitorear datos en tiempo real de la humedad relativa. El usuario dispondrá de una interfaz gráfica en la pantalla TDE para la configuración, monitoreo en tiempo real y alarmas. El control del fotoperiodo establece la hora de encendido y de apagado preestablecido por el usuario de manera remota por medio de wifi a través de una tablet, laptop o un dispositivo móvil, también establece la intensidad de la luz a requerida para los trabajos experimentales. En la pantalla resumen se muestran los valores de la temperatura, iluminación y humedad relativa.

La acción de control de temperatura diseñada fue proporcional-integral (PI), utilizando un controlador lógico programable (PLC), del fabricante Siemens modelo Logo! 8. Para la programación de nuestro módulo se utilizó el software LOGO Soft ConfortV8.1. Para el sensado de la temperatura se utilizaron 2 sensores PT100 ubicados en ambos extremos de la cámara, éstos mandarán señales al módulo de ampliación LOGO! AM2 RTD, equipado con dos entradas analógicas para la conexión de dichos sensores. Cuando haya una perturbación éste realizará la corrección con los actuadores en lazo cerrado, para el sensado de la iluminación se utilizaron 2 sensores LDR ubicados de manera estratégica en la cámara para captar la iluminación interna con el fin de realizar el proceso de crecimiento eficaz de las plantas mediante fotosíntesis, y para el sensado de la humedad relativa se utilizaron 2 sensores de humedad modelo DHT11. Finalmente, para la etapa de potencia se tuvieron como elementos actuadores un convector para la temperatura en cuyo interior contiene una resistencia calefactora y un panel de LED’s para la iluminación, como elemento de control de corriente se utilizaron 2 tarjetas interfaces, siendo diseñadas y simuladas en el software Proteus v8.1 demostrando fiabilidad. Presentamos además, el desarrollo del diseño del modelo matemático del comportamiento térmico para el control de temperatura hallando la función de trasferencia de la planta simulado en el software Matlab como herramienta principal. Por último, se encuentran los resultados obtenidos con este prototipo, las conclusiones y las recomendaciones.