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Sensores De Humeda. El sensor Para el sensado de la humedad del suelo, adquirimos un par de sensores Watermark®, como el que se observa en la figura Sensor Watermark
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Sensores De Humeda El sensor Para el sensado de la humedad del suelo, adquirimos un par de sensores Watermark®, como el que se observa en la figura Sensor Watermark El sensor Watermark (del tipo granular matricial), ofrece un método indirecto de medición de la humedad del suelo, a partir de la medida de la succión del agua en el terreno en centibares, con un rango aceptablemente lineal entre 0 y 200 centibares. En sí, el sensor es una resistencia eléctrica variable lograda por dos electrodos contenidos en una barrera permeable (con componente reactiva capacitiva menor del 7% en el rango de 0 a 10KHz de frecuencia, igualmente el método de sensado que adoptamos, no se ve afectado por componentes reactivas). Es decir, que cada valor de resistencia del sensor corresponde linealmente a un valor de presión en centibares, que a su vez se toma como indicador de un cierto valor de humedad en el suelo. Tiene la ventaja de ser un sensor económico, robusto, de rápido tiempo de respuesta y de no necesitar mantenimiento ni calibraciones, pero no es de tanta precisión como un sensor tensiométrico y se degrada con el tiempo (vida útil de algunos años).
Tabla de conversión Tabla de conversión Datos Del Fabricante • Del fabricante obtuvimos la siguiente información y sugerencias para el diseño del circuito excitador del sensor: • · Tabla de conversión entre valores de resistencia y presión de succión para el rango de 0-200 centibars (550-28000 Ohms ). Notar que un menor valor de resistencia (y por ende una menor lectura en centibars) corresponde a un suelo mas húmedo. • La resistencia del sensor es inversamente proporcional a la temperatura del suelo. Ajustar un 1% por grado farenheit de variación tomando como referencia inicial 75 ºF. • No es recomendable aplicar al sensor una tensión continua, ya que los electrodos se pueden dañar por efecto electrolítico. • No debiera dejarse el sensor continuamente excitado, ni la corriente a través del mismo debiera superar 1mA. (para obtener una mayor vida útil
Circuito de sensado de humedad Planteamos básicamente un divisor resistivo, como se observa en la figura. La resistencia Rx simboliza el sensor de humedad, la resistencia de 56kOhms limita la corriente y define el rango utilizable del sensor. Los capacitores a ambos lados de Rx buscan eliminar el paso de una eventual tensión continua hacia el sensor. Alimentamos con tensión alterna de 15V, reducida desde 220VAC a través de un transformador. En el secundario va conectado un relé para la activación/desactivación del sensado de humedad. Como alimentamos desde la red de 220 CA a través de un transformador, consideramos necesario también medir la tensión de alimentación del divisor de tensión (tensión del secundario del transformador) para incorporarla al cálculo de la humedad, ya que es de esperar fluctuaciones de tensión en la red que afectarían la calidad de la medición si no se la midiese. Esto lo hacemos mediante la resistencia sensora Rd, de 1kOhms . Divisor Resitivo
Etapa Rectificadora La etapa siguiente, trata de un rectificador de precisión media onda con una tensión umbral de alterna de unos 15mV. Resumidamente, el circuito sensa la caída de tensión sobre Rx, la rectifica y almacena el valor pico de la media onda con una constante de tiempo dada por el capacitor y las resistencias R2 + R3 (t» 1seg; el ripple es despreciable) . Finalmente el nivel de continua obtenido es adquirido por el conversor analógico/digital. Al igual que en el caso del circuito de sensado de temperatura, en la última etapa antes de entrar al conversor A/D, alimentamos al amplificador LM324 con una tensión acotada a 6,5V para evitar posibles daños al conversor en caso de un funcionamiento anómalo. Etapa Rectificadora
. Diseño del circuito • Datos: • · Tensión nominal de alimentación: 15V • Tensión máxima medible por el conversor A/D: 5V DC • Máximo valor en la escala de presión que se desea medir: 115 centibares • Primero determinamos el rango de medición: • Cn 115 cB por la tabla del sensor obtenemos una resistencia de 17450 Ohms y como éste es el valor máximo que queremos medir, pretendemos que equivalga a 5 V DC en el conversor A/D. Notar que la tensión que llega al conversor es el valor pico de la onda de alterna rectificada y filtrada, es decir: sería la máxima tensión medible antes de saturar el conversor. Con 115 cB , la corriente sobre el sensor será Ahora determinamos el valor de la resistencia limitadora, Ra. Cuando en Rx caen 3,54V, la restante tensión lo debe hacer sobre Ra, es decir: Podemos elegir una resistencia normalizada de 56KOhms al 5%
Rango de "sequedad" Presión [cB] Reistencia [Ohms ] Tensión en el C A/D [V] Mínimo 0 500 0,187 Máximo 115 17450 5 No es de esperar que la presión a la cual se sature el conversor sea exactamente 115 cB, debido a que para el cálculo de Ra utilizamos un valor fijo de alimentación de 15V y como ya mencionamos esto puede variar según las condiciones de la red de alterna. Pero el valor de 115 cB está bastante alejado del máximo de "sequedad" al cual responderá el control de riego ( alrededor de 60 cB) Con 0 cB (lo cual es consecuencia de un sensor completamente saturado en humedad) la corriente sobre el sensor será de: Resumiendo, tenemos:
Circuito de activación de los sensores de Humedad La habilitación se maneja escribiendo un estado alto (1 lógico) en la línea 1 del puerto A ( pata PA1) del 82C255. Éste puede entregar en cada salida del puerto como máximo 2,5mA, teniendo esto en cuenta colocamos una resistencia limitadora de 2,2KOhms junto con el optoacoplador. Al habilitar, se pone en conducción al optoacoplador ,que al inyectar corriente en la base del transistor lo satura permitiendo energizar la bobina del relé. De esta manera se logra la activación del circuito de sensado. Notar que no existe aislación eléctrica entre el circuito de excitación del relé y el circuito de sensado, esto resultó inevitable para poder referenciar la tensión sobre los sensores de humedad. Circuito de Activación
Sensor de Humedad Relativa tipo PETT Principio de operación: Es un sensor de humedad capacitivo desarrollado a partir de una membrana de polietilenotereftalato (PETT), que varia su permitibilidad eléctrica por los procesos de absorción. Tecnología de fabricación: Deposición de capas delgadas de oro permeables a la humedad, de espesor de 0,3 nm, obtenidas mediante pulverización magnetrónica DC por ambas caras del polímero de 13 mm de diámetro y 0,05 mm de espesor. Características previstas: El transmisor de humedad relativa con sensor PETT, esta diseñado para 24 V AC con salida por dos hilos de 4 a 20 mA para un rango de 10 a 98 % de HR con una precisión de +/- 2 % y constante de tiempo menor dos minutos ensamblado dentro de una caja plástica IP-65.
Sensor de metales pesados Para el sensor se utilizan: Electrodos selectivos de iones basados en membranas líquidas de matriz polimérica para la determinación de: metales pesados (Pb y Hg) y aniónes (NO3- ). Transistores de efecto de campo sensibles químicamente (CHEMFET) mediante el empleo de membranas poliméricas depositadas directamente sobre la puerta del transistor. Principio de medición: El principio general de medición es electroquímico y para los CHEMFET, se basa en la determinación de la tensión umbral efectiva del dispositivo, la cual depende de la actividad del ión en la solución con una dependencia lineal con el logaritmo de la misma.
Rango de respuesta lineal 10-2 - 10-6 mol/l Tiempo de respuesta < 20 s Sensibilidad 29 mV/dec Tecnología de fabricación: En la fabricación de los CHEMFET intervienen dos tecnologías. El cuerpo del CHEMFET, el cual constituye el transductor físico del sensor, fabricado con tecnología compatible CMOS y la membrana, fabricada a partir de una mezcla adecuada del elemento de reconocimiento molecular, un disolvente mediador y una matriz de base polimérica. Características previstas:
AMPLIO RANGO DE MEDICION: 10% A 90% de HRCAPACIDAD: (a 25°C, 43% HR, 100Khz): 122pF ±15%FACTOR DE PERDIDA: (a 25°C, 100Khz): 3,5% MAX TEMPERATURA DE OPERACION: 0 a 85°CFRECUENCIA DE OPERACION 1Khz a 1MhzMAXIMA TENSION: 15V CARACTERISTICAS El sensor 5X38H122R de HUMEDAD RELATIVA está formado por una fina película de material plástico, recubierta en ambas caras por oro, constituyendo un capacitor. La constante dieléctrica de la película varía con la humedad relativa del ambiente. Las características del sensor no varían con el contacto del agua, pero la exposición o vapores de acetona debe ser evitada
AMPLIO RANGO DE MEDICION: 10% A 90% de HR CAPACIDAD: (a 25°C, 43% HR, 100Khz): 122pF ±15% FACTOR DE PERDIDA: (a 25°C, 100Khz): 3,5% MAX TIEMPO DE RESPUESTA: entre 10 y 43% de HR 3'max entre 43 y 90% de HR 5'max TEMPERATURA DE OPERACION: 0 a 85°C FRECUENCIA DE OPERACION 1Khz a 1Mhz MAXIMA TENSION: 15V DEPENDENCIA CON LA TEMPERATURA:0,1% HR/°C NO SE DAÑA CON LA CONDENSACION CARACTERISTICAS
STH-04 Sensor de humedad y de temperatura de la red Los Transmisores de Humedad y Temperatura STH han sido diseñado para convertir los valores de temperatura ambiente y humedad relativa en datos digitales que transmite a través de la red TermoLAN®. Para la medida de humedad, STH04 utiliza un sensor resistivo(TIPO1) o Capacitivo (TIPO2) que varia su valor en función de la humedad relativa. Esta variación es adaptada convenientemente y convertida a voltaje. Un convertidor A/D se encarga de transformar la medida en valores digitales que son enviados por la red.
Características • Número de serie de 48 bits único que sirve como identificador de nodo en la red. • Sensor de Temperatura integrado -30ºC a 60ºC, ±1ºC resolución • TIPO 1 Sensor de Humedad 20% - 90%, 0..60ºC, precisión ±5% • TIPO 2 Sensor de Humedad 0% - 100%, -20..90ºC, precisión ±2% • Conexión a tres hilos Vcc-Datos-Gnd • Alimentación 5V DC ±5% consumo < 10mA • Caja ABS color RAL 7035 de 90 x 55 x 25 mm • * Temperatura de funcionamiento -30ºC a 60ºC
CARACTERÍSTICAS Especialmente diseñados para la medición de humedad en procesos de producción continuos. Resuelven problemas de control de humedad en industrias químicas, farmaceúticas, de la madera, alimentarias, de pienso, etc.
Rápido -La medición se efectúa en milisegundos. Robusto -No existen partes móviles. El sensor es muy robusto y está recubierto de una superficie cerámica. Simple -Estructura de menús fácil e intuitiva, permite el autodiagnóstico automático. Confortable/Abierto -Equipados con interfases analógicos y digitales. Comunicación con PC's y autómatas programables. MÉTODO El principio físico de medición se basa en el método patentado de resonancia por microondas. El contenido en agua del producto se determina por la inversión de la frecuencia y por la atenuación de la frecuencia resonante del sensor detectando tanto la humedad superficial como la contenida en el interior de las partículas. Así se obtiene la humedad de las partículas sin tener que molturar ni preparar el producto.
Descripción: El convertidor EI-HT10I15CE, es un convertidor de humedad + temperatura hubicado en una caja estanca de protección IP-56. La lectura del convertidor, tanto el de humedad como el de temperatura son traducidos a valores proporcionales de corriente en un rango de 1 a 5 mA. Por las características del sensor de Humedad, la lectura de dicha sonda solo es válida en el rango del 20% de Hr hasta el 90%de Hr. La sonda de temperatura utilizada es una Pt100 clase B DIN 385, por lo que su precisión facilita una correcta lectura de temperatura en el rango de -20 ºC (1 mA) hasta 80 ºC (5 mA) como se utiliza en este caso. EI-HT10I15CE
Conexionado: En la propia tapa de la caja estanca, hay una pegatina donde se indica el conexionado correcto del convertidor. En la siguiente figura se detalla dicha información:
