Arduino: sensor de humedad

sonda de humedad

 
En el día de hoy hablaremos de un sensor de humedad en particular para conectar al Arduino. Podemos quedar hablándonos de toda la gama existente en el mercado, pero consideramos que hay uno destacable dentro de su grupo. “no quiero decir que los otros sean malos” pero este sensor es destacable y nos referimos al sensor FUNDUINO tipo sonda, ideal para medir humedad en el suelo, en tierra, en cualquier superficie básicamente que presente humedad o punto de rocío o cualquier otra característica intrínseca.
humedad 
La humedad es una variable física presente en nuestro medio y el elemento de la tierra que proporciona este fenómeno es el agua. Esto se da debido a que ésta se impregna a cualquier cuerpo incluso al vapor que se encuentra presente en la atmósfera en forma de condensación. Se genera en las nubes que no están formadas por vapor de agua sino por Hielo. El agua es el mínimo vital de la vida y está presente en todos los cuerpos vivos tales como animales y vegetales. Recordemos que la condensación es un cambio de estado de la materia que generalmente está en forma gaseosa y pasa a forma líquida. Este proceso es inverso a la evaporización y no se debe confundir.
La humedad está presente en todos lados, pero nos enfocaremos inicialmente en cuatro variantes que son: el suelo, el aire, alimentos, y en los materiales. En el sueloes básicamente la cantidad de agua que el suelo contiene al momento de su extracción. Podemos sacar una relación de humedad tomando muestras del suelo. La primera debe ser considerada una muestra inicial y la otra es considerada una muestra final, la muestra final debe ser extraída 24 horas después de haber extraído la primera y calentada en un horno. Con base a ello se hace una relación matemática que nos determina un valor porcentual de humedad de la tierra. Está soportada por la siguiente expresión.
ecuación humedad
m1= Muestra inicial
m2= muestra final calentada en horno y obtenida 24 hs después
la humedad del aire se define como la cantidad de vapor que está presente en el aire. Se puede expresar de forma absoluta como humedad absoluta o de manera relativa como: humedad relativa o también como: grado de humedad. La humedad relativa se define como la relación entre la fracción molar del vapor de agua en el aire y la fracción molar del vapor de agua en el aire saturado a la misma temperatura. La humedad en los alimentos es un parámetro muy importante desde el punto de vista económico, de la calidad y de las cualidades nutricionales y orgánicas. En el caso de ciertos materiales como los de la construcción es importante conocer la humedad por unas razones como son las siguientes:
si hay mayor humedad en un material, la resistencia será menor ante el paso de calor.
Si el contenido de humedad es muy grande y se producen bajas temperaturas, el agua se congela desmenuzando el material o la pieza.
El instrumento de medición de la variable humedad sin duda es el HIGRÓMETRO y nos permite medir la humedad no solo del aire sino la de otros gases. Es un instrumento similar a un manómetro. Alta aplicabilidad en meteorología y usado comúnmente en estaciones meteorológicas para medir el contenido de humedad en la atmósfera.
Generalmente estos instrumentos dependen de otras variables de medición como la temperatura y la presión incluso cambios mecánicos o eléctricos en una sustancia cuando hay absorción de humedad.
La unidad de medida es en porcentaje y es una relación entre la humedad que contiene el aire y la humedad de saturación. Los higrómetros pueden ser capacitivos resistivos, térmicos, o eléctricos. es decir que fácilmente nos pueden entregar una medición de resistencia o capacitancia a su salida. Este instrumento tiene una electrónica incorporada que nos permite visualizar este fenómeno mediante dispositivos de medición.
 
APLICACIONES DE LOS HIGRÓMETROS.
Invernaderos, espacios industriales, incubadoras de huevos, saunas, humidores, museos, cuidado de instrumentos musicales, entornos residenciales.
 
SENSOR DE HUMEDAD PARA ARDUINO TIPO FUNDUINO.
 
humedad 
 
Sensor de aire: valor = 0 
Sensor en suelo seco: 0 <valor <300 
Sensor en terreno mojado: 300 <valor <700 
Sensor en agua: valor ~ 700
Trabajar con este sensor tiene sus ventajas. Una de ellas es que ya no será necesario depender de una etapa externa de acondicionamiento de señal con otro tipo de sondas que maneja el sensor convencional de humedad de arduino. Este sensor a diferencia de otros posee tres puertos de conexión. El primero es S que va a la entrada analógica o al puerto A0 del arduino, +V que se alimenta con 5 volts y – que básicamente es tierra. Es todo. En el mercado tiene un precio aproximado de 2 dólares (generalmente en páginas de compra como aliexpress o ligthinthebox) en las tiendas de cada país varían los precios de estos sensores. Sin embargo es muy fácil de adquirir y a muy bajo costo.
 
TEORÍA DE FUNCIONAMIENTO
se recomienda trabajar con un voltaje entre 3.3 y 5 volts. El sensor funciona de la siguiente forma: las dos sondas actúan como una resistencia variable; cuanta más agua haya en el suelo, significa que habrá una mejor conductividad y por ende da como resultado una resistencia más baja  y un SIG más alto.
(salida de datos análogos). Estas lecturas analógicas serán proporcionadas por el pin mencionado anteriormente y variarán dependiendo  del voltaje que contenga la fuente así como la resolución del ADC. Los sensores de humedad lamentablemente son de poca vida útil debido a la exposición al ambiente húmedo. Se debe cubrir la PCB del sensor con materiales especiales. Se recomienda impermeabilizar los componentes electrónicos agregando un poco de silicona para evitar el contacto con la tierra y de esta manera se evite dañar los componentes que hacen parte de ésta tarjeta.
 
MONTAJE DEL CIRCUITO

circuito 
La primera propuesta consiste en conectar el sensor incluyendo una salida relé que puede activar una lámpara incluso una bomba para riego automático. se necesitará una placa arduino, sensor de humedad funduino y un módulo de relé arduino el cual usted también puede fabricar si tiene amplio conocimiento de electrónica.
 
A continuación les compartimos el circuito que permite hacer la medición de humedad. Es decir el circuito de la tarjeta FUNDUINO
 circuito
 

el codigo fuente es el siguiente.

int lettura = 0; // Pin analogico a cui è collegato il sensore
int pompa = 2; //Pin a cui è collegato i rele’ per attivare al pompa
int sensore = 3; //Pin di alimentazione del sensore

void setup()

{
  Serial.begin(9600);
  pinMode (pompa, OUTPUT); // Imposta il pin 2 POMPA come uscita.
  pinMode (sensore, OUTPUT); //Imposta il pin 2 SENSORE come uscita.
}

void loop()

{
  digitalWrite(sensore, HIGH); // Accende sensore
  lettura = analogRead(A0);
  Serial.print(“Valore umidita’:”);
  Serial.println(lettura);
  if (lettura < 200 ) //inizia la lettura:
                      se il valore del sensore è inferiore a “200”, allora…
  {
    digitalWrite(pompa, LOW); //… attiva la pompa – LOGICA INVERTITA
  }
  else //..altrimenti…
  {
    digitalWrite(pompa, HIGH); //…disattiva la pompa  – LOGICA INVERTITA
  }
  digitalWrite(sensore, LOW); // Spegne sensore
  delay(1000);

}

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