Instituto Tecnológico de VillahermosaActividad: Informe de práctica (Unidad 1) Tema: Sensor de humedad de plantas Asignatura: Interfaces Catedrático: ISC. Jorge Ceín Villanueva Guzmán. Autores (alumnos): equipo 2 Luis Enrique Prats Hernández Idolfo Montejo Ocaña Lucio de la Cruz Ramírez Alejandro Castillo López Esaú Hernández Narvaez David Hernández Osorio Villahermosa, Tabasco, a 5 de Marzo de 2012 Introducción como el peso. el color. que llamaremos variables del entorno y las transforma en variables eléctricas para que una máquina. tenemos la capacidad de captar información del ambiente. Por ejemplo. uno de ellos consiste en tomar una muestra y remover el agua que posea y ver el cambio de peso en dicha muestra. Los sensores de humedad: Hay aplicaciones que requieren obtener información del grado de concentración de agua que hay en el ambiente o en cierto material. entre otras. El presente documento presenta un marco teórico más extenso que esta introducción. adjunto a éste documento se entrega un video que explica detalladamente la realización y demostración en vivo del circuito. A través de éstos. Además. un sensor es un dispositivo que mide magnitudes físicas o químicas. Entonces. esto quiere decir que los sensores de una persona son los órganos correspondientes a los sentidos. El sensor de humedad mide o detecta variables químicas o físicas que determinan el grado de humedad. Objetivo de la práctica . las pueda entender. con el fin de manejar un sistema de riego adecuado.Sensor viene de la palabra sentir. la humedad se encuentra relacionada con la cantidad de agua u otros líquidos presentes en el ambiente o en algún cuerpo. En varias aplicaciones agrícolas es necesario conocer el grado de humedad del suelo. Por otro lado. existen sensores que se utilizan en aplicaciones electrónicas para capturan información del medio ambiente para que una máquina pueda entenderla. la luz. la conductividad o las dimensiones. en algunos procesos industriales las moléculas de agua pueden cambiar las características de los materiales. Pero lo más importante mostramos el desarrollo de un circuito detector de humedad de plantas. Existen diferentes métodos para medir el contenido de agua. La humedad se presenta a nivel molecular y está relacionada con la cantidad de moléculas de agua presentes en una determinada sustancia. Esto con el fin de mostrar el funcionamiento de un sensor (en este caso de humedad). por ejemplo la temperatura. De la misma manera. intensidad lumínica. torsión. etc. Linealidad. fuerza. no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud física o química del exterior (llamadas variables de instrumentación) y transformarla en otra magnitud. Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD). . una Tensión eléctrica (como en un termopar). la toma de valores desde el sensor. normalmente eléctrica. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos. habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset. desplazamiento. que seamos capaces de cuantificar y manipular. humedad. como prefiera llamársele. Características de un sensor: Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. etc. Precisión: es el error de medida máximo esperado. pH. distancia. Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. una corriente eléctrica (como en un fototransistor). presión. Realizar un circuito que demuestre el funcionamiento de un sensor de humedad para plantas y flores. inclinación. etc. aceleración. Marco teórico SENSORES Un sensor o captador. Sensibilidad de un sensor: suponiendo si es de entrada o de salida y la variación de la magnitud de entrada. una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad). Derivas: son otras magnitudes. aparte de la medida como magnitud de entrada. como pueden ser fotodiodos. pueden ser condiciones ambientales. podemos dividir este tipo de captadores en: captadores por barrera. Este tipo de sensores. y en la detección de esta emisión realizada por los fotodetectores. Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir.) y una célula receptora de dicha señal. Según la forma en que se produzca esta emisión y detección de luz. se encuentra basado en la emisión de luz. Los captadores fotoeléctricos: La construcción de este tipo de sensores. la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación. En el siguiente esquema podremos apreciar mejor la diferencia entre estos dos estilos de captadores: Captadores . se encuentra basada en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas. como la humedad. o captadores por reflexión. dentro de este grupo.) del sensor. que influyen en la variable de salida. Repetibilidad: error esperado al repetir varias veces la misma medida. fototransistores o LDR etc. desgaste. etc. Algunos tipos de sensores: Sensores de posición: Su función es medir o detectar la posición de un determinado objeto en el espacio. Por ejemplo. etc. diodos láser. diodos LED. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada. podemos encontrar los siguientes tipos de captadores. pero cuando un objeto se encuentra dentro de la zona de detección del mismo. esta vez de tipo ultrasónica. se basa en el mismo funcionamiento que los de tipo fotoeléctrico. lo que indica al sistema la presencia de un objeto. son los más simples. Estos detectan la existencia de un objeto. porque interfiere la recepción de la señal luminosa. por lo que el objeto es detectado. Captadores de circuitos oscilantes: Este tipo de captadores. Su simplicidad de construcción añadido a su robustez. dependiendo del camino que realice la señal emitida podremos diferenciarlos entre los que son de barrera o los de reflexión. De la misma manera. ya que se emite una señal. Captadores por reflexión. ya que son interruptores que se activan o desactivan si se encuentran en contacto con un objeto. el circuito mantiene su oscilación de un manera fija. Captadores de esfuerzos: . La señal luminosa es reflejada por el objeto. Estos tipos de sensores son muy utilizados como detectores de presencia. Sensores de contacto: Estos dispositivos. y esta luz reflejada es captada por el captador fotoeléctrico. cuando en el campo de detección del sensor no existe ningún objeto. por lo que de esta manera se reconoce la presencia de un objeto en un determinado lugar. ya que al no tener partes mecánicas. su robustez al mismo tiempo que su vida útil es elevada. se encuentran basados en la existencia de un circuito en el mismo que genera una determinada oscilación a una frecuencia prefijada. Sensores por ultrasonidos: Este tipo de sensores. la oscilación deja de producirse. los hacen muy empleados en robótica. Captadores por barrera. y esta señal es recibida por un receptor. podremos averiguar de forma muy fiable a qué velocidad gira un motor. Su funcionamiento general es simple. varia su resistencia eléctrica. inmediatamente es incrementada la presión le las pinzas sobre el objeto. Dentro de este tipo de sensores podemos encontrar los siguientes: Sensores de deslizamiento: Este tipo de sensores se utiliza para indicar al robot con que fuerza ha de coger un objeto para que este no se rompa al aplicarle una fuerza excesiva. . este tipo de sensores al ser mecánicos se deterioran. pero la aplicación más conocida de este tipo de sensores es la medición de la velocidad angular de los motores que mueven las distintas partes del robot. ya puede ser una tracción o una compresión. ya que este tipo de sensores se encuentran instalados en el órgano aprehensor (pinzas). de esta forma podemos medir la fuerza que se está aplicando sobre un determinado objeto. o por el contrario que no se caiga de las pinzas del robot por no sujetarlo debidamente. pues si conocemos a que valor de tensión corresponde una determinada velocidad. y esta operación se repite hasta que el deslizamiento del objeto se ha eliminado gracias a aplicar la fuerza de agarre suficiente. y de esta manera podemos controlar con un grado de precisión elevada la evolución del robot en su entorno de trabajo. se encuentran basados en su mayor parte en el empleo de galgas extensométrica. que son unos dispositivos que cuando se les aplica una fuerza. y pueden generar errores en las medidas. es utilizar para ello una dinamo tacométrica acoplada al eje del que queremos saber su velocidad angular. La forma más popular de conocer la velocidad del giro de un motor. las pinzas lo agarran con una determinada fuerza y lo intentan levantar. Sensores de Movimientos: Este tipo de sensores es uno de los más importantes en robótica. De todas maneras. ya que este dispositivo nos genera un nivel determinado de tensión continua en función de la velocidad de giro de su eje. Sensores de Velocidad: Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular. cuando el robot decide coger el objeto. si se produce un pequeño deslizamiento del objeto entre las pinzas. ya que nos da información sobre las evoluciones de las distintas partes que forman el robot.Este tipo de captadores. si esta aceleración provoca una fuerza en determinado sentido sobre el objeto que sujeta el robot y esta fuerza no se ve contrarrestada por otra. HUMEDAD Se denomina humedad ambiental a la cantidad de vapor de agua presente en el aire. basados en el corte de un haz luminoso a través de un disco perforado sujetado al eje del motor. se estudie su efecto en el almacenamiento y operación de los distintos productos y dispositivos. Se puede decir que la humedad es una propiedad más difícil de definir y medir que sus parámetros . este experimenta una fuerza que tiende ha hacer poner el objeto en movimiento. y en especial sobre su órgano terminal. Supongamos el caso en que un brazo robot industrial sujeta con una determinada presión un objeto en su órgano terminal. por lo menos.Existen también otros tipos de sensores para controlar la velocidad. Sensores de Aceleración: Este tipo de sensores es muy importante. se corre el riesgo de que el objeto salga despedido del órgano aprehensor con una trayectoria determinada. ya que si se produce una aceleración en un objeto. Importancia de la medición de la humedad Podría decirse que la humedad juega un rol en todos los procesos industriales. si al producirse un giro del mismo sobre su base a una determinada velocidad. También se emplea sólo el término humedad para hacer referencia a la cantidad de agua presente en un cuerpo. dependiendo de la frecuencia con la que el disco corte el haz luminoso indicará la velocidad del motor. por lo que el control en cada momento de las aceleraciones a que se encuentran sometidas determinadas partes del robot son muy importantes. ya que la información de la aceleración sufrida por un objeto o parte de un robot es de vital importancia. El alcance que la influencia de la humedad podría tener en cualquier proceso industrial puede variar pero es esencial que al menos sea monitoreada. y en muchos casos controlada. se provoca una aceleración en todo el brazo. El solo hecho de que la atmósfera contiene humedad hace que. Entre sus aplicaciones principales cabe destacar las de multivibrador estable (dos estados metaestables) y monoestable (un estado estable y otro metaestable). La medición de la humedad es un proceso verdaderamente analítico en el cual el sensor debe estar en contacto con el ambiente de proceso a diferencia de los sensores de presión y temperatura que invariablemente se encuentran aislados del proceso por protecciones conductoras del calor o diafragmas respectivamente. Inicialmente fue desarrollado por la firma Signetics.I. flipflops (biestables digitales). etcétera. En la actualidad es construido por muchos otros fabricantes. Las tensiones de referencia de los comparadores se establecen en 2/3 V para el primer comparador C1 y en 1/3 V para el segundo comparador C2. Características Este Circuito Integrado (C. por supuesto.asociados como pueden ser la presión y temperatura. un dispositivo barato con el cual pueden hacer muchos proyectos.) Está constituido por una combinación de comparadores lineales. por medio del . Su funcionamiento resulta aplicable para detectar cuando las plantas necesitan ser hidratadas. EL CIRCUITO NE555 El circuito integrado 555 es de bajo costo y de grandes prestaciones. implicancias en la contaminación y degradación del sensor en niveles variables dependiendo de la naturaleza del ambiente. detector de impulsos. Este temporizador es tan versátil que se puede utilizar para modular una señal en Amplitud Modulada (A. Esto tiene.M. transistor de descarga y excitador de salida.) es para los experimentadores y aficionados. ¿Que es un sensor de humedad para plantas? Es un dispositivo sensor capaz de detectar la cantidad de humedad existente en las plantas y flores. que es muy popular. El 555 está compuesto por 23 transistores. si el 555 es configurado como monostable. Este proceso . En el gráfico se muestra el número de pin con su correspondiente función. y 16 resistores encapsulados en silicio. generalmente tierra. no se sorprenda si se encuentra un circuito integrado 555 trabajando en él. Hoy en día. 2 diodos. Disparo (normalmente la 2): Es en esta patilla. si ha visto algún circuito comercial moderno. donde se establece el inicio del tiempo de retardo. Descripción de las terminales GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación.divisor de tensión compuesto por 3 resistores iguales R. En estos días se fabrica una versión CMOS del 555 original. Hay un circuito integrado que se compone de dos temporizadores en una misma unidad. como el Motorola MC1455. Pero la versión original de los 555 sigue produciéndose con mejoras y algunas variaciones a sus circuitos internos. Es muy popular para hacer osciladores que sirven como reloj (base de tiempo) para el resto del circuito. el 556. de 14 pines y el poco conocido 558 que integra cuatro 555 y tiene 16 pines. pone la patilla de salida a nivel bajo. . Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee". Hay versiones militares de este integrado que llegan hasta 18 Voltios.7 Voltios.5 voltios hasta 18 voltios (máximo).01μF para evitar las interferencias. Cuando la salida es alta. astable u otro. Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.de disparo ocurre cuando este pin va por debajo del nivel de 1/3 del voltaje de alimentación.7 voltios hasta Vcc. el voltaje puede variar desde 1. Así es posible modificar los tiempos en que la salida está en alto o en bajo independiente del diseño (establecido por los resistores y condensadores conectados externamente al 555). Este pulso debe ser de corta duración. alimentación. es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4. el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1. Cuando se utiliza la configuración astable. Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje. Modificando el voltaje en esta patilla en la configuración astable causará la frecuencia original del astable sea modulada en frecuencia (FM). Reset (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0. Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador. El voltaje aplicado a la patilla de control de voltaje puede variar entre un 45 y un 90 % de Vcc en la configuración monostable. ya sea que esté conectado como monostable. Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida a nivel bajo. 2 Voltios). pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez. se recomienda ponerle un condensador de 0. V+ (normalmente la 8): También llamado Vcc.7 Voltios. el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1 voltio) hasta casi 0 V (aprox. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reset (normalmente la 4). Si esta patilla no se utiliza. . La velocidad de oscilación será proporcional al grado de humedad del material a medir. generadores de rampas. temporizadores secuenciales. consiguiéndose unas temporizaciones muy estables frente a variaciones de tensión de alimentación y de temperatura. generando entradas de pulsaciones al timer. etc. más rápida será la oscilación. En el caso del detector de humedad. A mayor humedad se presentará mayor pulsación de salida en el circuito (esto es en la patita OUT). las puntas de prueba cuando toquen el cuerpo se impregnarán de la humedad de éste.. es decir cuánto más húmedo.¿POR QUÉ SE USA EL CIRCUITO INTEGRADO NE555? El circuito NE555 o mejor conocido como Timer de precisión por su funcionalidad tiene como aplicaciones: osciladores astables. 1 metro de cable UTP.7 kΩ. 1 LED de 5 mm de cualquier color. 1 protoboard 2 vasos de tierra: uno con tierra seca y otro con tierra mojada.Materiales y equipo 1 fuente de poder (corriente continua) de 5 a 9 V. 1 circuito integrado NE555 (Timer). Procedimiento (Diagrama del circuito) A continuación se muestra el diagrama a realizar con los materiales listados anteriormente: . 3 resistencias: 220Ω. 1 filtro capacitor de 10μF. 500 Ω. 4. La demostración del funcionamiento del circuito de los autores de éste informe se encuentre anexo en el disco en un video. Si las puntas de prueba se encuentran en la tierra mojada el LED debe encenderse. e incluso podría presentar pulsaciones de encendido.Las puntas detectoras. . dependiendo en cuál de las dos esté será la reacción del temporizador: Si las puntas de prueba se encuentran en la tierra seca el LED debe apagarse. o también llamadas puntas de prueba son las que harán contacto con la tierra mojada y seca. esto es una luz intermitente. . La medición de humedad por este método es fácil y para el cualquier caso estudio resulta con poco margen de error. no obstante esta se puede automatizar.Conclusión Con los resultados obtenidos en esta práctica podemos concluir con lo siguiente: Se puede medir la humedad del suelo utilizando un sensor basado en el principio de conductividad eléctrica. perjudicial para las plantas. Aunque la operación del sensor desarrollado en esta práctica es prácticamente manual. La operación y mantenimiento del sensor es también muy sencilla. tomando la señal de corriente desde un computador y de esta manera es posible tener en tiempo real las mediciones de humedad. abriendo válvulas cuando la humedad baje de un cierto porcentaje. De esta forma se puede tener un sistema que controle automáticamente un sistema de riego. La elaboración del circuito en el protoboard es sencilla y de bajo costo. El circuito puede ser adaptado fácilmente a cualquier tipo de suelo. Editorial Mc Graw Hill.es/icdatos/555.org/wiki/Circuito_integrado_555 http://es.pdf “Principios de electrónica” .ar/biblioteca/Biblioteca%20Internet/Articulos %20Tecnicos%20de%20Consulta/Instalaciones%20Electricas %20Industriales/Sensores%20de%20Humedad. Sexta edición.org/wiki/Sensor_de_humedad http://ingeborda.wikipedia.wikipedia.com.html http://es. .Referencias bibliográficas y electrónicas http://r-luis. Albert.xbot.Paul Malvino.
Report "detector de humedad para plantas y otras utilidades"