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Sensor de humedad
Fundamentos básicos
Un sensor de humedad es un dispositivo que mide la humedad relativa en un área
dada, este puede ser utilizado tanto en interiores como en exteriores.
Además estos sensores existen en formas tanto analógicas como digitales.
La humedad altera las propiedades físicas, químicas y biológicas de una infinidad
de materiales, sustancias u organismos.
Y es por eso que es necesario regular de alguna forma esa alteración.
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Cómo funcionan los sensores analógicos de humedad
Un sensor analógico de humedad mide la
humedad del aire relativo usando un sistema
basado en un condensador.
El sensor está hecho de una
generalmente de vidrio o de cerámica.
película
El material aislante que absorbe el agua está
hecho de un polímero que toma y libera el agua
basándose en la humedad relativa de la zona
dada.
Esto cambia el nivel de carga en el condensador del circuito en el cuadro eléctrico.
Cómo funciona un sensor digital de humedad
Un sensor digital
de
humedad
funciona a través de dos microsensores que se calibran a la
humedad relativa de la zona dada.
Estos se convierten luego en el
formato digital a través de un proceso
de conversión que se realiza
mediante un chip situado en el mismo
circuito.
Un sistema basado en una máquina
hecha de electrodos con polímeros es
lo
que
constituye
la capacitancia del sensor.
Esto protege el sensor del panel frontal del usuario (interfaz).
El sensor de humedad como el nombre lo dice se utiliza para medir la humedad, sin
embargo hay distintos tipos según el principio físico para realizar la medición.
Tipos:
1) Mecánicos:
La idea de este tipo de sensores, es aprovechar los cambios en las
dimensiones que sufren ciertos tipos de materiales en presencia de la
humedad.
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Los más afectados son algunas fibras orgánicas y sintéticas, como por
ejemplo el cabello humano
.
Al aumentar la humedad relativa, las fibras aumentan de tamaño, es decir,
se alargan.
Luego esta deformación debe ser amplificada de alguna manera (por
palancas mecánicas, o circuitos electrónicos), y debe ser graduada de
acuerdo a la proporcionalidad con la humedad relativa.
2) Basados en sales higroscópicas:
Una sal higroscópica (cloruro de litio por ejemplo), es una molécula cristalina
que tiene gran afinidad con la absorción de agua
3) Electrolíticos:
Se sabe que una molécula de agua puede descomponerse por electrólisis,
cuando esto ocurre se liberan dos electrones por molécula, la idea entonces
es producir la electrólisis de las moléculas de agua presentes en el gas, y
medir la corriente que se genera cuando aquello ocurre.
4) Por conductividad:
Si se tiene una superficie cualquiera en presencia de una mezcla gaseosa
con vapor de agua, siempre habrá cierta cantidad de moléculas de agua
presentes en dicha superficie.
La presencia de agua permite que a través de la superficie circule una
corriente, en ello se basan los sensores por conductividad.
5) Capacitivos:
Son quizás los más difundidos en la industria y meteorología, pues son de
fácil producción, bajos costos, y alta fidelidad.
El principio en el cual se basa este tipo de sensores, es en el cambio que
sufre la capacidad (C en [Farad]) de un condensador al variar la constante
dieléctrica del mismo.
6) Infrarrojos:
En el caso del agua una de las radiaciones que absorbe, se ubica en la
porción infrarroja del espectro.
Se puede aprovechar esta propiedad para medir la cantidad de agua
presente en un gas.
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La idea consiste en proyectar una fuente de rayos infrarrojos a través de la
muestra que se desea medir, y recoger en el otro extremo la radiación
resultante, empleando un receptor adecuado para tal propósito
7) Sensor de humedad en el suelo:
Se aplica un principio similar al visto en el punto, se trata de utilizar la
conductividad de la muestra (tierra), la cual va a ser mayor mientras más sea
la cantidad de agua presente en ella.
Se introducen dos electrodos separados por cierta distancia, para luego ser
sometidos a una diferencia de potencial constante.
La corriente circulante será entonces proporcional a la cantidad de agua
presente en la muestra.
Por último el sensor de humedad se aplica en:
1) Industria textil, papelera y de pieles:
la humedad altera la estructura de ciertas fibras y tejidos, esto afecta la
calidad del producto elaborado, es por eso que es muy común utilizar la
aplicación de sistemas de regulación de humedad.
2) Industria maderera:
El problema es parecido al anterior, las maderas sufren deformaciones
debido a cambios de humedad, y les pueden salir hongos, agrietamiento e
incluso cambios de coloración.
3) Industria alimenticia:
Al ser muchos de los alimentos preparados con agua, es necesario utilizar el
sensor para regular el liquido y así lograr un producto óptimo.
Las aplicaciones más frecuentes son:
-
Deshidratación (frutas, pastas, café, sopas, etc).
Conservación de vinos finos.
Panadería.
Refrigeración de frutas y carnes.
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4) Industria farmacológica:
Los medicamentos son elaborados bajo estrictas medidas de calidad, en ello
la humedad juega un rol importante, dado a que se emplea el uso de agua
en la fabricación de muchos remedios, además de existir algunos
procedimientos en que la presencia de agua no es deseada.
5) Meteorología:
Es quizás la aplicación más común o más conocida de estos sensores.
La humedad es una de la variables fundamentales en el estudio de la
meteorología, es por eso que es necesario contar con medidores precisos,
para poder llevar registros, o realizar investigaciones científicas.
6) Industria química- biológica:
Se aplican en cultivos de bacterias, para estudiar su comportamiento ante los
antibióticos, esto es realizado bajo condiciones de climatización extrema, en
donde el control de humedad es fundamental.
7) Conservación y almacenamiento:
Es una variable medida y controlada, especialmente en bodegas de
almacenamiento, con el fin de evitar el deterioramiento de las especies
afectadas.
Es muy común emplear este tipo de sensores en la conservación de obras
de arte (pinturas, esculturas y libros).
NUESTRA INVESTIGACION:
El sensor que debimos investigar y hacer un prototipo es el sensor de humedad de
suelo, en el cual colocamos en 3 bolsas, la primera con tierra seca, la segunda con
tierra levemente humedecida y la tercera con bastante agua, insertamos el siguiente
código en arduino:
En el que tiene como entrada la humedad y en el loop la lectura análoga de esta,
luego le indicamos que la imprimiera en pantalla y se retrasara por 1 segundo
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Investigando un poco más nos dimos cuenta que es probable poder también medir
al mismo tiempo con el mismo sensor la Luz y la Temperatura, ya que probamos un
código que tenía como entrada estas 3 variables, y cuando la insertamos a las
bolsas arrojo alteraciones en las 3 variables.
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