Sensor De Humedad Conductivo En Sólidos Con Aplicación En Invernaderos

SENSOR DE HUMEDAD CONDUCTIVO EN SÓLIDOS CON APLICACIÓN EN INVERNADEROS Elias Fliger, Ing. Leandro Padovani Ingeniaría en Automatización y Control Industrial Universidad Nacional de Quilmes Av. Calchaquí 5800 (1888) Florencio Varela correo: iaci@unq.edu.ar

Resumen: Diseño y construcción de sensor de humedad conductivo en sólidos con aplicación en invernaderos. Se ha buscado un instrumento debajo costo, sencilla implementación y capaz de transmitir una señal estándar de 4-20mA, con la menor incidencia de ruido y errores posibles. Además, debe ser capaz de enviar la señal de múltiples sensores de manera de ocupar una única entrada de un PLC. Palabras clave: sensor, implementación, diseño económico, transmisión, señales analógicas, electrónica.

1. INTRODUCCIÓN El objetivo de nuestrotrabajo ha sido el de realizar un sensor de humedad conductivo en sólidos para ser implementado en un invernadero, que regule desde un Controlador Lógico Programable (PLC) el porcentaje de humedad en tierra. Se propuso armar, con el menor costo de materiales y mano de obra realizables, un sensor que sea capaz de manipular, según sea conveniente, la humedad de la tierra dentro de un invernadero conla mínima dificultad posible. Esto significó, no sólo una interface sencilla entre el sensor y el actuador (en este caso, regadores), sino una económica y fácil instalación, puesta en marcha, mantenimiento y lectura del sensor, de acuerdo con el ambiente al que se debe adaptar. 1.1 Principio de medición, métodos de sensado y unidades de medida. El principio de medición de humedad en sólidos estáexpresado como Contenido de Humedad, que es la cantidad de agua existente en una sustancia sólida por unidad de peso o de volumen del sólido seco (Creus Solé, 1993). Para ello existen diversos métodos de medición de acuerdo con las exigencias de cada aplicación: Secado Térmico. Método Conductivo. Método Capacitivo. Método Infrarrojo. Método Radiactivo. Analizando los métodos anteriores y estudiandolos diferentes casos de aplicación, hemos accedido a tomar como piedra fundamental la publicación de electrólisis Schugurensky y Fullana (2000) cuya problemática ha sido similar a la nuestra, aunque se nos han presentado diferentes necesidades de instalación del sensor. Centrados en ese origen, adoptamos el método conductivo, consistente en hacer pasar una corriente a través de unos electrodos encontacto con la tierra (Creus Solé, 1993). Las sales disueltas en el agua forman un puente conductivo de una cierta resistividad que aumenta o disminuye de acuerdo con el grado de humedad presente en el sólido. Esto produce una caída de tensión entre los bornes de los electrodos que es, finalmente, transmitida al PLC para controlar el grado de apertura de los regadores.. 2. CONSTRUCCIÓN De acuerdocon los aspectos anteriores a tener en cuenta, se debieron hallar los valores de resistencia de la tierra con el cambio de contenido de humedad. Para tales fines, se emplearon una fuente de tensión conocida y un voltímetro para determinar la caída de tensión en los electrodos, estando la tierra saturada de agua o con 100% de humedad. Con el valor obtenido, se calculó el valor de resistencia de latierra para la condición de saturación y de manera análoga se procedió para porcentajes inferiores de humedad con saltos de 10%, hasta determinar la resistencia de la tierra completamente seca.

Los valores de resistencia obtenidos fijaron una referencia para acondicionar la señal de salida del sensor y establecer los valores máximos y mínimos que el PLC deberá tener en cuenta. Estosresultados quedaron fijados en la tabla 1. Tabla 1 Resistencia de la tierra para 0% y 100% de humedad, determinando los extremos de la escala de medición. Tierra 100% humedad Tierra 0% humedad Resistencia [Ohm] 230 6130

Uno de los inconvenientes que se presentó durante la construcción del sensor fue la aparición de una onda cuadrada cuyos valores pico diferían levemente, ocasionando un valor medio de...