¹⁾

Cuando escribimos la propuesta para el MDE15 lo hicimos con la claridad de la incertidumbre,queríamos conectarnos con la idea de algo local que al mismo tiempo se estuviera viviendo en un contexto global¸empezamos por pensar en nosotros que había en común; algo sobre lo que todos tuvieramos mucho o algún interés, los huertos urbanos y los asistentes de jardín fueron pues ese algo sobre lo que todos teníamos algún interés particular y que desde hacía algún tiempo también venía convirtiéndose en un interes del colectivo. Decididimos hacer un jardín que conectara los diferentes saberes del grupo y que nos permitiera adquirir nuevas habilidades que estuvieran fuera del conocimiento personal de cada uno de los integrantes del proyecto. El Jardín de las delicias ha sido ante todo un reto, una nueva experiencia de aprendizaje en donde las preguntas por la “soberanía alimentaria” y la agricultura urbana han empezado a formar parte de nuestro trabajo cotidiano, empezamos a preguntarnos sobre la posibilidad de tener una huerta en casa, de producir nuestros propios alimentos, conectarnos con otras iniciativas que en la ciudad llevan más tiempo experimentando con este tipo de hacer, y contribuir con lo que creemos puede ser una de bola de nieve que puede crecer rápidamente, la idea de la independencia alimentaria es algo que puede unir comunidades completas (de hecho en Medellín ya existen estas comunidades) bajo la idea de abastecer por completo sus necesidades alamentarias, o por lo menos en parte, y es sobre este “en parte”, que decidimos poner nuestro grano de arena, que al mismo tiempo es un gran peñasco el que decidimos arrancar a mover: Una plataforma soportada por una comunidad de huerteros/jardineros que contenga muchos recursos que pueden servir en cualquier estado del jardin; recursos que van desde como armar un huerto en casa (sin importar si tiene espacio para tierra o no gracias al aeropónico), contar con un sistema soportado con tecnología libre que nos permita sensar y controlar las plantas, hacer fertilizantes orgánicos, entre tantas otra posibilidades que exiten hoy para tener algún tipo de jardín, y digo jardín por que a todo esto decidimos ponerle el jardín de las delicias; donde el fin es poder contar con un ecosistema y convivir con él, un ecosistema con flores, frutas, repollos, zanahorias, etc; y en definitiva un huerto puede ser jardín, pero un sembrado de flores no puede ser huerto.

Ante todo el Jardín de las delicias ha sido una excusa para experimentar con la relación entre la agricultura y la tecnología, ¿Como podemos crear herramientas de bajo costo para entender el comportamiento de nuestras huertas caseras? ¿Podemos construir nuestros propios sensores de humedad y nuestros controles de riegos automáticos sin incurrir en gastos muy altos? este tipo de preguntas nos ha llevado a experimentar con conceptos actuales como el IoT ²⁾ o encontrar las posibilidad de cambiar de rol en el proceso, personas del grupo que solo estaban interesados en la tecnología han encontrado que en ellos puede nacer la vocación del agricultor, ya que este experimento ha despertado intereses que no sabíamos que teníamos, queremos ahora ver crecer una zanahoria en nuestro patio, o vemos el potencial de un lombricultivo para la creación de fertilizante orgánico como parte de un ejercicio de entender nuestra responsabilidad en la conservación del espacio que habitamos.

Finalmente la riqueza mas grande que queda es que con este estímulo que recibimos, trabajamos sobre una de las historias locales que se está repercutiendo tal vez con más fuerza en el resto del globo: el trabajo colaborativo entre pares. El trabajo colectivo regido bajo un sistema horizontal, que dificíl!. Si nos ponemos a pensar y analisar casi todas las comunidades libres de todas maneras tienen a alguien que hace el papel de líder, y que en definitiva toma la decisión final.

Parte de todo este proceso de experimentación esta relacionado con intentar conocer la reacción de las plantas a diferentes estímulos o relaciones con el espacio en el que se encuentran, los factores que por lo general son sensados en proyectos de asistentes de jardín (ver documentación), son la temperatura, la húmedad, y la luz, el ph del suelo es un poco más costoso de leer, los dispositivos que venden en el mercado son por general costosos, y la solución DIY requiere al parecer bastante tiempo dependiendo de hasta que punto quicieras que el sensor fuera hecho por ti mismo o comprar algunos componentes, nosotros nos encontramos en la búsqueda de la manera más fácil y barata de lograrlo. Hemos estado leyendo diferentes teorías sobre el sentir de las plantas y sus reacciones al tacto, sonido, y diferentes estímulos que hacen que las plantas reaccionen a ellos de alguna manera; los cambios bio-dinámicos de un ser biológico, es el principio para acercarse al experimento; y como parte de éste hemos estado probando un sensor Galvanico, que hicimos a partir de los referentes que nos encontramos que lo han utilizado o bien con un fin artístico o no, los libros sobre los componentes electrónicos que lo componen y luego de armarlo, desarmarlo y modificarlo muchas veces y de haber utilizado algunas plantas de conejillos de indias (yo creo que se ponían bravas), montamos una versión del sensor que nos ha dado los mejores resultados; el sensor traduce estos diferentes estímulos que podemos darle a la planta en nuestra interacción con ella, amplificando los electrones que la planta emite en señales eléctricas para que podamos leerlas y representarlas, para luego analisarlas y de esta forma aproximarnos a decir si las plantas están contentas o tristes. Por ahora apenas hemos tomado lecturas “limpias del sensor” y hemos graficado algunos datos. La idea de utilizar este sensor es “ver que pasa” si de alguna manera interpretamos las lecturas para mejorar el estado de las plantas, y en elgún momento del proceso MDE15 hacer una instalación donde la gente interactúe con las plantas y a través de visualizaciones representarle que es lo que está pasando.

Inicialmente el jardín comenzó con algunas plantas sembradas en cajas plásticas de gaseosa o comúnmente también usadas en algunos establecimientos para las verduras, en este estado el jardín apenas comenzaba a tomar forma y las semillas que se usaron fueron compradas en un almacén de cadena; no todas germinaron y las que alcanzaron a germinar no “pelechalon”; estas fueron: berenjena, espinaca, cilantro, tomate chonto; es por esto que hay información de ellas en nuestra pagina wiki.

La razón por la cual no “pelechalon” fue por que el sustrato, es decir la tierra en la cual fueron sembradas no era muy adecuada, pues tenia mucho material orgánico (no en descomposición),que impedía varias funciones especificas del suelo, como la permeabilidad (es decir que el agua penetrara en el y pueda así llegar a las raíces de las plantas), además de que este se veía que provenía de un suelo de coníferas (la familia de los pinos), los cuales acidifican bastante el suelo.

Después de esto se volvieron a cultivar otras plantas a partir de donaciones de los mismos integrantes de unloquer y de casa tres patios y con otra tierra, la cual se mezclo con la anterior para no perder materia orgánica.

Inicialmente se pensó en el techo como una estructura solida, que no se pudiera mover; se pensaron varios materiales como pvc, hierro, madera, etc.

finalmente se decidió realizar el techo con madera de pino y con una estructura mas dinámica; para lograr eso usamos un soporte con bisagras y guayas sujetas de las columnas y del techo.

De una manera en la cual este pueda ser plegable hacia arriba o hacia abajo, para adaptarla a las condiciones climáticas de momento.

Se penso inicialmente en poner la polisombra en las guayas para que pudiera tambien removerse facilmente a peticion de la persona, sin embargo debido a las temporada de lluvias y a un encharcamiento producido por unas goteras, se optó por utilizar un plastico semitransparente opaco, permitiendo ademas que los rayos del sol ingresaran sin nigun problema

La documentación aqui construida sera relatada a partír de la redacción de un díario de procesos, donde se tratara de contar con detalles el resumen de todas las investigaciones para la construcción del sensor galvanico. En el proceso se describira tambien detalles tecnicos para la elaboración del mismo.

Este proceso esta dividido en varias fases:

1. Explicación de cada componente por separado.
2. Fase de experimentación y prototipado.

Los procesos descritos aqui seran fabricados en la segunda fase del proceso. Diciembre y marzo.

1. Fase de Analisis (funcionamiento del circuito - matematicas)
2. Fase de construcción - Final( Prototipado en board o baquelita)

Puente de wheatstone

Es un circuito electronico simple usado para encontrar la medida de una resistencia muy pequeña. Esta disminución esta entre los 10 Ohm para una carga resistiva de 10 Kohm. Este pequeño cambio no es facilmente detectable por un tipico multimetro en el rango de 0 a 20 Kohm. El puente de wheatstone consiste en un arreglo de 4 resistencias configuradas en forma de diamante. Una entrada con voltaje DC es aplicada desde la parte de arriba hacia abajo en el diamante y finalmente el voltaje de salida es medido a través del centro.

Cuando el voltaje de salida es 0, se a dicho que el puente esta calibrado. Ahora con el puente equilibrado previamente, cuando ingresamos al circuito la resistencia desconocida; ahora este se desequilibra. Este desbalanceo nos muestra la resistencia desconocida ahora conocida.

El esquema del Puente de wheatstone es este:

Cuando el voltaje en Va y Vb son iguales. Vout es igual a cero, En este punto recordemos entonces que el puente esta balanceado. Entonces el valor de R4 lo podemos encontrar a partir de la relación:

R1·R3 = R2·R4 o R4 = R1·R3/R2.

Amplificador Operacional LM324N

Los amplificadores operacionales son dispositivos pequeños muy prácticos en la electrónica, que tienen dos entradas y una salida. El símbolo de un amplificadores operacional es un triángulo en el circuito esquemático. Estas entradas por lo general están en la parte vertical del triángulo, etiquetadas como:

• Entrada no inversora (+)
• Entrada inversora (-)

La salida se encuentra en el extremo puntiagudo del triángulo, que generalmente es a la derecha del esquema. Los amplificadores operacionales siempre necesitan una fuente de alimentación, pero por lo general en el esquemático los cables de suministro de energía no se muestran; para esto se recomienda la búsqueda del datasheet del amplificador operacional en cuestión para encontrar los respectivos pines.

Los Op (amplificador operacional) pueden configurarse de alguna manera para actuar especificamente en el circuito.En el caso que nos concierne, el op esta actuando como multiplicador de voltaje; Ya que estamos tomando una corriente de entrada (Resistencia de la planta) y las estamos multiplicando por 3; los que es igual a decir que la estamos amplificando.

Hablamos brevemente de los amplificadores operacionales, porque en nuestro sensor galvanico hacemos uso de un pequeño chip clasificado entre los amplificadores operacionales, especificamente usamos el LM324n.

Esta es la configuración o data sheet del lm324n.

Sensor Galvanico

El sensor galvanico esta compuesto por todos los componentes anteriores. Basicamente se trata de un circuito capas de detectar los cambios electricos en la piel, los cuales estan generados por los cambios electricos que generan las emociones.

Estos cambios en el sistema nervioso generan cambios en la resistencia de la piel, que amplificada con el sensor galvanico puede ser señales que posteriormente pueden ser procesadas por medio de matematicas para que el sistema pueda predecir como se encuentra en estado de la persona; y en este caso de la planta.

Esta fase inicia entre mediados de septiembre y finales de octubre/principios de noviembre. Se dispone entonces sin muchos conocimientos teóricos matemáticos del funcionamiento del circuito al prototipado del mismo; sin embargo, en el camino se encontró documentación sobre fundamentos prácticos para entender la incidencia de la matemáticas que influyen en la configuración especifica del amplificador operacional LM324n. (Detalles mas adelante.)

Quiero contar que construí por lo menos 10 versiones del sensor galvánico de algunas Webs que encontré en internet. Cabe anotar que todos fuerón probados con plantas, por lo cual deducimos que puede variar el funcionamiento de cada circuito mencionado aqui. Entre ellos:

1. Los de este foro a mí no me funcionarón: http://www.electronicspoint.com/threads/using-arduino-to-read-bipolar-signal-from-plants.262178/
2. Las impedancias son muy bajas o nulas para la aplicación en cuestión: http://www.1010.co.uk/org/biologic.html
3. Este circuito tiene un divisor de voltaje, pero esta relación no mostro mejorias para mi ejercicio tecnico en cuestión. http://www.chris3000.com/archive/galvanic-skin-response/
4. Esta implementación incorpora un puente de diodos, tampoco funcionó para mí. http://www.element14.com/community/groups/pumping-station-one/blog/2011/05/08/ouch-sensing-galvanic-skin-response-gsr
5. Este es el original, pero el circuito y su implementación es vieja. https://borderlandsciences.org/journal/vol/52/n03/Theroux_Detecting_Biodynamic_Signals_I.html

De todo este ensayo y error, se creo un diseño a partir de la unión de varios circuitos y malicia indígena propia.

Una versión mas detallada aqui:

Fueron versiones fallidas por los siguientes motivos:

• En el osciloscopio no se podían visualizar cambios de señal significante.
• Un día las lecturas de voltaje eran adecuadas (VPP y VCC cambiaban inmediatamente con el impulso a la planta) y sin realizar cambio alguno al circuito, al otro día al realizar pruebas con la misma planta, el circuito y la planta no mostraban cambio alguno.
• Versiones del circuito construidas no retornaban cambio alguno en el voltaje (Ejemplo en la visualización de datos por Gaviria “anexar foto de eso”)
• Gran parte es el desconocimiento y aprendizaje en el camino.

Hoy 31 de octubre con la ayuda de mis colegas hemos construido el sensor galvánico a partir de la versión del sensor galvánico de Leslie Garcia. Sin embargo cuando se prueba este circuito, también al parecer no funcionaba y su respuesta era similar a los construidos anteriormente.

Por experimentación se conecta el multímetro y el osciloscopio simultáneamente a la salida del sensor galvánico para visualizar cambios numéricos y visuales; cuando esto se hace, por error se crea una ganancia en la salida del sensor galvánico que causa que se pueda ver visualmente cambios en la modificación de la frecuencia de la ventana del periodo del osciloscopio. (En palabras mas sencillas cambios de frecuencia).

Esto personalmente me creo bastantes dudas sobre si los otros circuitos estaban realmente erróneos.

Por lo pronto ahora el circuito galvánico esta funcionando perfectamente, quiero analizar mas a profundidad el circuito para saber como esta configurado el op LM324n en este caso, (a esto me refiero como multiplicador, comparador, sumador, etc).

Fotografias del proceso de prototipado.

Ultimos prototipos, realizando pruebas con el ensamble.

PROGRAMACION y ALMACENAMIENTO DE DATOS

documentación rapida que sera detallada mas adelante

programación arduino

Pasos para generar un .txt desde terminal con arduino.

1. Se prepara el puerto con esta linea de codigo.

# stty -F /dev/ttyACM0 cs8 9600 ignbrk -brkint -imaxbel -opost -onlcr -isig -icanon -iexten -echo -echoe -echok -echoctl -echoke noflsh -ixon -crtscts

remplazando ttyACM0 por el puerto serie que nos da el IDE de arduino.

asi luce en mi pantalla

2. luego para leer el archivo

cat /dev/cu.submodem1411

3. para leer y guardar

cat/dev/cu.usbmodem1411 > archivo.txt

Anexo los datos tomados por el software en arduino, fuerón tomados entre las 10:48 pm hasta las 11:46 pm. Anexo una descripción en tiempo y acción de los estimulos a la planta.

• 10:48 → Inicia toma de datos.
• 10:50 → Estimulada con contacto directo.
• 10:53 → Estimulada con contacto directo.
• 10:59 → Estimulada con contacto directo.
• 11:05 → Estimulada con contacto directo.
• 11:10 → Estimulada con sonido (palmas).
• 11:15 - 11:18 → Estimulada con sonido (ruido de c3p).
• 11:27 → Estimulada con sonido (mozart).
• 11:36 → Estimulada con contacto directo + sonido (mozart).
• 11:36 → Cambio sonido por otro (Hector lavoe).
• 11:42 → Estimulada con contacto directo + sonido (Lavoe).
• 11:46 → Fin de la toma de datos.

El/La Internet de las cosas, como comunicar cosas para que pasen cosas, como hacer interfaz con algo, un computador, un arm, un esp8266, una planta, ¿una persona?, ¿una persona que hable chino?; digamos que para comunicarnos con una persona utilizaríamos un traductor chino/español, algo similar es con una planta, solo que en primera instancia necesitamos un transductor (como un traductor, solo que en vez de pasar de una palabra a otra pasa de un tipo de energía a otra), luego de otros dispositivos para poder digitalizar esa energía(los traductores del traductor), los conversores análogo/digitales, para discretizar la electricidad en valores que un computador comprende: 1 y 0; y finalmente por medio de un software se calibra y convierten los valores para obtener la temperatura real e imprimirla en la pantalla del usuario; mas o menos ese sería el camino a seguir para comunicarse con una planta. Un arduino no es más que un microcontrolador montado en una placa de prototipo(de los mejores inventos que le han pasado a la humanidad), pero nos permite comunicarnos con la realidad sensible. Internet ha existido hace un tiempo y las cosas tambien; las cosas llevan también un tiempo comunicándose por internet. Pero desde hace poco se vienen ofreciendo en el mercado dispositivos diseñados para comunicarse a través de la red, optimizandos cada vez más en tamaño, capacidad de memoria y procesamiento; es decir cada vez son más potentes y mas pequeños!!. Para la parte del asistente de jardín sabíamos que necesitabamos por lo menos de algo que tuviera pines análogo-digitales y de algo con capacidad de computación para almacenar texto y hacer algunas operaciones(la calibración, analisis y demás). Para la primera parte escogimos los esp8266, sus capacidades nos tienen a todos básicamente brincando en una pata: con un tamaño super pequeño ya tienes conexión wi-fi, pines A/D, no consumen mucha energía, y son muy baratos. Para la segunda parte pensabamos en utilizar algún dispositivo como una raspberry-pi, pero como en su momento teníamos en nuestras manos la placa Galileo de intel, pensamos interesante comenzar por allí ya que esta placa está también diseñada para IoT, es decir, también tiene posibilidad de wi-fi, ethernet, es compatible con arduino o sea que programarla se puede como si estuvieras programando un arduino además de ser algo que ya teníamos en nuestras manos. El Galileo aunque no es tan económico, se presenta junto con las demás que intel está sacando al mercado ultimamente(proximamente añadiremos información sobre la placa Edison) como una muy buena opción para tener un sistema completo en un pequeño dispositivo. La idea es documentar sobre muchas maneras de comunicarse con el jardín, así que cada vez la wiki irá creciendo con documentación sobre diferentes dispositivos.

La placa Intel Galileo fue la primera que sacó esta compañía al mercado y que esta diseñada para ser programada fácilmente inclusive desde el mismo IDE de arduino, ya que fue construida para ser 100% compatible con arduino(esto es una gran ventaja). Viene con un pequeño sistema operativo(yokto linux) instalado, pero si queremos utilizar sus capacidad de ethernet y wifi debemos instalar un sistema operativo en la SD de expansión. La documentación que generamos es sobre la versión 1 de la placa (Gen 1), ésta tiene un bug en hardware bastante molesto, y como tiene uefi(seguro para solo poder instalar el software privativo de la compañía) los pasos para instalarle la versión galileo-debian, que fue la que escogimos por varias razones, tal vez la más grande es que actualizar el software del clanton-galileo(sistema ofrecido por intel), es un poco engorroso(mas pasos para tenerla a punto) y el soporte a los paquetes(software que se instala) no es muy bueno; asi que utilizar galileo-debian tiene sus truquillos(ver documentación), seguro en la segunda versión mejoraron muchas cosas; la placa Galileo Gen1, no la recomendamos para el cerebro del jardín, por su costo y poca facilidad de configuración, de todas maneras si por alguna razón a alguien le cae en las manos un galileo gen1(primera versión de la placa), podrá tomar un poco de los tips que dejámos en la documentación. Vamos a ver cómo nos va con la placa Edison, hace poco fué donada al espacio y ésta es como una versión muy definitiva de lo que pretende intel en su exploración del IoT. Con el estímulo del mde15, conseguimos tambien una rpi2; en definitiva creemos que un dispositivo de estos es ideal para un jardín automatizado y en general para configurarlos es bueno saber de algunas cosas como configurar una red, buscar un dispositivo que este conectado a una red, o generar un entorno chroot; estas entre algunas otras son cosas que vamos a tener que hacer o no dependiendo del dispositivo. Por esto, la idea es ir construyendo una documentación llena de tips para acercarce a cualquiera de estos dispositivos(rpi, galileo, edison, beaglebone), y cada vez irla mejorando también, comentar mejor los scripts, comandos, etc; como el siguiente script para darle internet al dispositivo que tienes conectado a tu computador a través de un cable de red. Para que funcione, primero te tienes que asegurar que la puerta de enlace(gateway) del dispositivo es la dirección que le asignaste a tu computador, o que te asigno la red: en el caso de la beaglebone, el dispositivo te asigna una direccion ip y se da una direccion ip, con el galileo hay que hacer esto manualmente). Luego de hacer login en el dispositivo a través de ssh o alguna otra herramienta, en tu computador ejecutas el script, que lo que hace es crear un puente nat(network address transport) entre la red inalambrica por la que salimos a internet, y la red local que tienes a través del cable de red.(como decía la documentación irá mejorando, esto es nuevo para el que escogió investigar por este lado, y seguro va a necesitar ayuda de los que saben para explicar mejor todo)

El siguiente script crea un puente nat para darle salida a internet a un dispositivo como una raspberry-pi que tengamos conectado al computador por cable de red.

#!/bin/bash
 
 
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
 
 
iptables -t nat -A POSTROUTING -o wlan0 -j MASQUERADE
iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlan0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlan0 -j ACCEPT

Sensor Galvanico

Para la fecha de entrega de este informe hemos ejecutado el presupuesto en un 90%, faltando solo para su ejecución el 10% que corresponde al pago final.

El dinero se ha utilizado para comprar materiales para hacer el Jardín y los diferentes laboratorios de electrónica que han sido necesarios para llevar el proyecto hasta el estado actual.

En la tabla a continuación encontraran el detalle de cada uno de los gastos / compras para la ejecución del proyecto, todo lo que esta marcado como “INFORME1” los soportes fueron entregados con el primer informe y todo lo relacionado con el informe presente esta marcado como “INFORME2”

Ver cuenta de cobro en Anexo

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• Se anexan las plantillas de asistencia a los diferentes encuentros realizados.