Universidad Nacional De Chimborazo Facultad De
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES Proyecto de Investigación previo a la obtención del título de Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones TRABAJO DE TITULACIÓN “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL Y MONITORIZACIÓN DEL MICROCLIMA DE UN INVERNADERO PARA EL CANTÓN PENIPE-CHIMBORAZO.” Autor: Richard Javier Chasiluisa Macias Tutor: Dr. Marlon Basantes Valverde. PhD Riobamba – Ecuador Año 2020 Los miembros del tribunal de graduación del proyecto de investigación de título: “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL Y MONITORIZACIÓN DEL MICROCLIMA DE UN INVERNADERO PARA EL CANTÓN PENIPE-CHIMBORAZO.”, presentado por: Richard Javier Chasiluisa Macias, dirigido por: Dr. Marlon Basantes Valverde. PhD. Una vez escuchada la defensa oral y revisado el informe final del proyecto de investigación con fines de graduación escrito en la cual se ha constatado el cumplimiento de las observaciones realizadas, remite la presente para uso y custodia en la biblioteca de la Facultad de Ingeniería de la UNACH. Para constancia de lo expuesto firman. PhD. Yesenia Cevallos Presidente del Tribunal Firma Mgs. Giovanny Cuzco Miembro del Tribunal Firma Mgs. Daniel Haro Miembro del Tribunal Firma II DECLARACIÓN EXPRESA DE TUTORÍA En calidad de tutor del tema de investigación “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE CONTROL Y MONITORIZACIÓN DEL MICROCLIMA DE UN INVERNADERO PARA EL CANTÓN PENIPE- CHIMBORAZO.” realizado por el Sr. Richard Javier Chasiluisa Macias, para optar por el título de Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones, considero que reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sustentada públicamente y evaluada por el jurado examinador que se designe. Riobamba, septiembre 2020 Dr. Marlon Basantes Valverde. PhD C.I. 060275643-9 Firma TUTOR: III AUTORÍA DE LA INVESTIGACIÓN La responsabilidad del contenido de este proyecto de graduación corresponde exclusivamente a: Richard Javier Chasiluisa Macias, Dr. Marlon Basantes Valverde. PhD, Fundación EcoSur Sede Riobamba, Gobierno Autónomo Descentralizado de Penipe y el patrimonio intelectual de la misma a la Universidad Nacional de Chimborazo. Richard Javier Chasiluisa Macias C.I. 2300646136 IV DEDICATORIA La persistencia es muy importante. No debes renunciar al menos que te veas obligado a renunciar. -Elon Musk Este trabajo va dedicado en primer lugar a Dios participe en cada proyecto de mi vida, a mi madre por su amor, paciencia y ser motivo de impulso en cada momento de mi trayectoria estudiantil y lograr cumplir cada una de mi metas, a mi hermano por ser un ejemplo a seguir de esfuerzo, perseverancia, confianza y por su apoyo incondicional, a mis familiares bases fundamentales de mi formación que me han motivado con palabras de superación y nunca dudaron de mis capacidades y a cada una de las personas que me brindaron su apoyo en la realización de esta tesis. Richard Chasiluisa M. V AGRADECIMIENTO Primeramente, agradezco a Dios por permitirme cumplir una meta muy importante para mi vida. Agradezco a mi madre Ramona Macias Tejena, por ser mi educadora, ejemplo de ser humano a seguir por enseñarme lo importante de la responsabilidad, respeto y sacrificio para conseguir cada uno de los objetivos que me proponga, por su amor infinito, por su confianza, además ser el motivo de cada uno de mis esfuerzos. A mi hermano Jorge Luis Chasiluisa Macias por ser el mejor ejemplo de superación y motivación para enfocarme y cumplir cada uno de mis objetivos, A mis tíos Narcisa Macias, Marco Criollo por el apoyo incondicional en cada momento de mi vida universitaria. A mis compañeros que se han convertido en mis mejores amigos Ricardo, Danny, Fabricio, Juan y William que me han brindado su amistad leal y apoyo en el transcurso de mi vida. A una persona en especial que estuvo conmigo en cada momento bueno o malo de mi vida y siempre confió en mí y a pesar de todo en cada paso que doy es de gran de apoyo. A cada uno de mis docentes que impartieron en mí su labor para la formación de un excelente profesional y una excelente persona. A mi tutor Dr. Marlon Basantes Valverde una de las mejores personas que admiro mucho agradezco su confianza, por sus consejos, motivación para crecer profesionalmente y por todo el apoyo en la realización de esta tesis. Richard Chasiluisa M. VI INDICE. INDICE DE FIGURAS ............................................................................................. XI INDICE DE LAS TABLAS ................................................................................... XIV RESUMEN .............................................................................................................. XV INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1 CAPITULO I............................................................................................................... 3 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................ 3 1.2. OBJETIVOS ..................................................................................................... 4 1.2.1. GENERAL. ................................................................................................ 4 1.2.2. ESPECIFICOS. ......................................................................................... 4 CAPITULO II ............................................................................................................. 5 2.1. ESTADO DEL ARTE ...................................................................................... 5 2.2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. ............................................................... 12 2.2.1. INVERNADEROS................................................................................... 12 2.2.2. TIPOS DE INVERNADEROS ................................................................ 14 2.2.3. IMPORTANCIA DEL MICROCLIMA EN LOS INVERNADEROS. 15 2.2.4. AUTOMATIZACIÓN DE INVERNADEROS. ..................................... 15 2.2.5. SENSORES ELECTRÓNICOS .............................................................. 16 2.2.6. CARACTERISTICAS DE LOS SENSORES ........................................ 17 2.2.7. LPWAN ................................................................................................... 18 2.2.8. LPWAN CON LORA .............................................................................. 20 2.2.9. ELEMENTOS DEL SISTEMA. ............................................................. 20 2.2.9.1. MÓDULO RF LORA SX1278 RA-01 433MHz. ............................. 20 2.2.9.2. MÓDULO RF LORA XL SX1278 SMT 433MHz........................... 21 2.2.9.3. LCD 16X2 COMUNICACIÓN I2C ................................................. 22 2.2.9.4. ARDUINO MEGA 2560 ................................................................... 23 2.2.9.5. ARDUINO UNO ............................................................................... 23 2.2.9.6. NODEMCU ESP8266 ....................................................................... 24 VII 2.2.9.7. MODULO RELOJ EN TIEMPO REAL (RTC DS3231). .............. 25 2.2.9.8. MÓDULO SD CARD. ...................................................................... 25 2.2.10. SOFTWARES Y PLATAFORMA A USARSE. .................................... 26 2.2.10.1. ARDUINO IDE. ............................................................................ 26 2.2.10.2. UNITY 3D. .................................................................................... 27 2.2.10.3. FIREBASE. ................................................................................... 27 2.2.11. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN. .............................................. 28 2.2.11.1. SERIAL PERIPHERAL INTERFACE (SPI) ............................. 28 2.2.11.2. INTER-INTEGRATED CIRCUIT (I2C) .................................... 29 2.2.11.3. COMUNICACIÓN SERIAL ........................................................ 29 2.2.11.4. MESSAGE QUEUE TELEMETRY TRANSPOR (MQTT). ...... 29 2.2.11.5. LORAWAN................................................................................... 29 2.3. AUSPICIANTES ............................................................................................ 30 2.3.1. GADM PENIPE ...................................................................................... 30 2.3.2. ECOSUR NETWORK ............................................................................ 31 CAPITULO III.......................................................................................................... 32 3. METODLOGÍA. ............................................................................................... 32 3.1. TIPO DE ESTUDIO. ............................................................................... 32 3.2. METODOS DE INVESTIGACIÓN ....................................................... 32 3.3. TÉCNICA. ............................................................................................... 32 3.4. FUENTES DE INFORMACIÓN. ........................................................... 32 3.5. INSTRUMENTOS DE LA INVESTIGACIÓN. .................................... 32 3.6. POBLACIÓN Y MUESTRA................................................................... 33 3.7. OPERALIZACIÓN DE LAS VARIABLES. .......................................... 34 3.8. PROCEDIMIENTO Y ANÁLISIS. ........................................................ 35 3.8.1. SOCIALIZACIÓN CON EL MUNICIPIO DE PENIPE Y LA FUNDACIÓN ECO-SUR SEDE RIOBAMBA. ..............................................