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Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional
San Tome, Edo. AnzoáteguiIng. Telecomunicaciones
Facilitadora: Bachilleres:Ing. Norgeilys Maita Rafaela Martínez C.I 19.939.090Lab. Redes 1 Stefany Daubeterre C.I 20.741.720Grupo #1 Emely Guevara C.I 21.329.626Sección 4N01 Italo concilio C.I 20.740.077
Enero/2013.
Detector de humedad
Introducción.
Este prototipo nos sirve para determinar la cantidad de temperatura que
pueda obtener la tierra es uno de los circuitos de mayor aplicación en el
automatismo, tiene mucha utilidad en el sector agropecuario ya que este
estudia el almacenamiento de humedad de los distintos productos para la
creación de este circuito nos sirve de gran utilidad el circuito integrado
555 este se alimenta de una fuente externa, se dispone para producir
modulación y logra poner a oscilar el LM555 se puede visualizar en los
diodos led . La velocidad de oscilación será proporcional al grado de
humedad del material a medir, es decir cuánto más húmedo, más rápido
será la oscilación.
Objetivos.
Objetivo general:
Diseñar e implementar una estación meteorológica capaz de hacer
la medida de las magnitudes de temperatura.
Objetivos específicos:
Determinar la humedad de una superficie.
Demostrar uno de los usos del LM 555.
Crear un dispositivo que permita medir la humedad del medio de
una manera practica.
Marco teórico.
Sensor: es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o
químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en
variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por
ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración,
inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad,
movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia
eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un
sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una
corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.
El sensor de humedad mide o detecta variables químicas o físicas que
determinan el grado de humedad. Existen diferentes métodos para medir
el contenido de agua, uno de ellos consiste en tomar una muestra y
remover el agua que posea y ver el cambio de peso de dicha muestra.
Otra forma de encontrar el grado de humedad es con evaporación de una
superficie de agua con una corriente de gas y el enfriamiento de una
muestra de gas hasta que la condensaciones detectada.
Características de un sensor.
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede
aplicarse el sensor.
Precisión: es el error de medida máximo esperado.
Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando
la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a
valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece
otro punto de referencia para definir el offset.
Linealidad o correlación lineal.
Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y
la variación de la magnitud de entrada.
Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que
puede apreciarse a la salida.
Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de
cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del
sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud
de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo,
pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la
temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste,
etc.) del sensor.
Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma
medida.
Humedad.
Se puede decir que la humedad juega un rol en todos los procesos
industriales. El solo hecho de que la atmósfera contiene humedad hace
que, por lo menos, se estudie su efecto en el almacenamiento y operación
de los distintos productos y dispositivos. 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.
La humedad es una propiedad más difícil de definir y medir que sus
parámetros asociados como pueden ser la presión y temperatura. 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. Esto tiene, por supuesto, implicancias en
la contaminación y degradación del sensor en niveles variables
dependiendo de la naturaleza del ambiente.
Funcionamiento del detector de humedad.
Creamos un oscilador con el LM555.Abrimos la línea que conduce entre
el pin 7 y 6 que está conectada al pin de disparo. Al quedar en el aire la
línea ve una alta resistencia, la cual es la del aire y por tanto quedará
encendido un led al azar. Bajamos esta resistencia con un material
húmedo, el cual tendrá en paralelo la resistencia del aire con la del
material húmedo. Este material puede ser arena, la piel, o el que se nos
ocurra. Al ocurrir esta disminución en la resistencia, se logra poner a
oscilar el LM555 y se puede visualizar en los diodos led verde y rojo. La
velocidad de oscilación será proporcional al grado de humedad del
material a medir, es decir cuanto más húmedo, más rápido será la
oscilación. Luego amplificamos esta señal y colocamos en la salida un
relé para aplicar este circuito al control real de aparatos los cuales pueden
manejarse a un voltaje diferente al de la tarjeta, el cual es 12VDC.
La velocidad de oscilación será proporcional al grado de humedad del
material a medir, es decir cuanto más húmedo, más rápido será la
oscilación. Luego amplificamos esta señal y colocamos en la salida un
relé para aplicar este circuito al control real de aparatos los cuales pueden
manejarse a un voltaje diferente al de la tarjeta, el cual es 12VDC.
Circuito impreso: En electrónica, un circuito impreso, tarjeta de
circuito impreso o PCB es una superficie constituida por caminos o pistas
de material conductor laminadas sobre un sustrato no conductor. El
circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente - a través de los
caminos conductores, y sostener mecánicamente - por medio del sustrato,
un conjunto de componentes electrónicos. Los caminos son generalmente
de cobre mientras que el sustrato se fabrica de resinas de fibra de vidrio
reforzada (la más conocida es la FR4), cerámica, plástico, teflón o
polímeros como la baquelita.
Integrado LM 555: es un circuito integrado que incorpora dentro de
sí dos comparadores de voltaje, un flip flop, una etapa de salida de
corriente, divisor de voltaje resistor y un transistor de descarga. Se
alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales 8 (+Vcc) y
1(GND) tierra, el valor de la fuente de esta, va desde 5 V hasta 15 V de
corriente continua, la misma fuente exterior se conecta a un circuito
pasivo RC exterior, que proporciona por medio de la descarga de un
condensador una señal de voltaje que está en función del tiempo, esta
señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado
externamente sobre la terminal 2 (TRIGGER) que es la entrada de un
comparador. La terminal 6 (THRESHOLD) se ofrece como la entrada de
otro comparador, en la cual se compara a 2/3 de la Vcc contra la amplitud
de señal externa que le sirve de disparo. El terminal 5(CONTROL
VOLTAGE) se dispone para producir modulación por anchura de pulsos,
la descarga del condensador exterior se hace por medio de la terminal 7
(DISCHARGE), se descarga cuando el transistor (NPN) T1, se encuentra
en saturación, se puede descargar prematuramente el condensador por
medio de la polarización del transistor (PNP) T2. Se dispone de la base
de T2 en el terminal 4 (RESET) del circuito Integrado 555, si no se desea
descargar antes de que se termine el periodo, este terminal debe
conectarse directamente a Vcc, con esto se logra mantener cortado al
transistor T2 de otro modo se puede poner a cero la salida
involuntariamente, aun cuando no se desee. La salida esta provista en la
terminal (3) del microcircuito y es además la salida de un amplificador de
corriente (buffer), este hecho le da más versatilidad al circuito de tiempo
555, ya que la corriente máxima que se puede obtener cuando el terminal
(3) se conecta directamente al nivel de tierra es de 200 mA. La salida del
comparador "A" y la salida del comparador "B" están conectadas al Reset
y Set del FF tipo SR respectivamente, la salida del FF-SR actúa como
señal de entrada para el amplificador de corriente
Entre sus aplicaciones principales podemos destacar las de multivibrador
estable (dos estados meta estables) y monoestable (un estado estable y
otro meta estable), detector de impulsos, etcétera. Este circuito integrado
es para los experimentadores y aficionados, un dispositivo barato con el
cual pueden hacer muchos proyectos. Este temporizador es tan versátil
que se puede utilizar para modular una señal en Amplitud Modulada.
Está constituido por una combinación de comparadores lineales, flip-
flops (biestables digitales), transistor de descarga y excitador de salida.
Relé: El relé es un conmutador eléctrico especializado que permite
controlar un dispositivo de gran potencia mediante un dispositivo de
potencia mucho menor. Un relé está formado por un electroimán y unos
contactos conmutadores mecánicos. El relé tiene una bobina interna que
requiere una corriente de sólo unos cientos de miliamperios generada por
una tensión de sólo unos voltios, mientras que los contactos mecánicos
pueden estar sometidos a una tensión de cientos de voltios y soportar el
paso de decenas de amperios. Por tanto, el conmutador permite que una
corriente y tensión pequeñas controlen una corriente y tensión mayores.
El relé es accionado mediante la generación de un campo magnético al
circular corriente en su bobina, lo que a consecuencia, atrae a un contacto
cambiando el estado de reposo en el que se encontraba, el cual es
retomado al dejar de circular dicha corriente por su bobina. Los contactos
de un relé son siempre iguales, en reposo el contacto cierra un circuito a
una de las salidas, mientras que de el otro, se encuentra abierto, al
circular corriente por su bobina invierte esta condición inicial.
Transistor 2N3904: El Transistor 2N3904 Es uno de los mas
comunes Transistores NPN generalmente usado para amplificación. Se
trata de un transistor de bajo coste, muy común, y suficientemente
robusto como para ser usado en experimentos electrónicos. Es un
transistor de 200 miliamperios, 40 voltios, 625 mili vatios, con una
Frecuencia de transición de 300 MHz, 2 con una beta de 100. Es usado
primordialmente para la amplificación analógica.
Resistencia eléctrica: elemento que se encuentra en todo tipo de
circuitos cuya función principal es la de controlar el paso de la corriente
eléctrica. Las resistencias las podemos clasificar en dos grandes grupos
como son las fijas y las variables, pero tan solo estudiaremos las
resistencias fijas ya que son las únicas que aparecen en este proyecto.
Al grupo de resistencias fijas pertenecen todas las resistencias que
presentan un mismo valor sin que exista la posibilidad de modificarlas a
voluntad, y según su material de construcción las clasificaremos en dos
subgrupos: resistencias fijas de carbón y resistencias fijas de alambre.
LED: El Led es un diodo, por tanto permite el paso de la corriente en
un solo sentido. Los diodos más empleados en los circuitos electrónicos
actuales son los diodos fabricados con material semiconductor. En los
diodos emisores de luz una tensión aplicada a la unión del semiconductor
da como resultado la emisión de energía luminosa.
Diodo: es un componente electrónico de dos terminales que permite la
circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este
término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el
más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor
conectada a dos terminales eléctricos.
La curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por
debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito
abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con
una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se
les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de
suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para
convertir una corriente alterna en corriente continua.
La serie de diodos del 1N4001 al 1N4007 son siete diodos que tienen las
mismas características con polarización directa, pero en polarización
inversa sus características son distintas.
El 1N4001 puede soportar hasta 1 A con polarización directa cuando se
le emplea como rectificador. Esto es, 1 A es el nivel de corriente con
polarización directa para el cual el diodo se quema debido a una
disipación excesiva de potencia. Un diseño fiable, con factor de
seguridad 1, debe garantizar que la corriente con polarización directa sea
menor de 0,5 A en cualquier condición de funcionamiento.
El diodo 1N4148 es un diodo de switcheo de alta velocidad 1N4148
fabricados con tecnología plana y encapsulado de vidrio herméticamente
cerrado tipo SOD27 (DO-35).
Capacitor: Un condensador (en inglés, capacitor), es un dispositivo
pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar
energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de
superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en
situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo
eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia
de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una
de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.
Marco metodológico.
Tipo de investigación: nuestra investigación fue de modo proyectiva,
ya que nuestro proyecto se baso en como realizar un prototipo a raíz de
una investigación.
Procedimiento empleado: para la realización del detector de
humedad acudimos a un profesional que nos explicara la manera en como
se armaría el circuito, luego de habernos explicado y al tener todos los
conocimientos necesario procedimos a armar el detector de humedad.
Este detector de humedad es un dispositivo práctico que puede usarse
para examinar la humedad en la tierra se introducen las puntas de prueba
(cables) en varios tipos de tierra Al mismo tiempo que se hace esto los
LED comenzarán a destellar a una frecuencia proporcional a la humedad
del suelo. A más humedad más rápido el destello y viceversa. Si no hay
humedad los LED no destellará. En este circuito la frecuencia de los
pulsos es controlada por la resistencia entre los probadores.
Presupuesto:
Integrado LM 55 (7bs)
Base de 8 pines (5bs)
Relé 12v (12bs)
2N3904 (7bs)
Diodos (1bs)
6 leds (2bs)
7 resistencias ( 3.5)
Batería 9v (45bs)
Capacitor (2bs)
El presupuesto total fue de 130,5 bs.
Lista de materiales:
Una tabla de madera
Tornillos
1 integrado LM 555
1 base de 8 pines
1 relé 12V 5 pines
1 2N3904
2 diodos 1N4148
6 leds 3 verdes y 3rojos
7 resistencias 10K
2 puntas de prueba de tester
1 10uf/25V capacitor
1 batería de 9v
Análisis de resultados.
Características e importancia del experimento realizado: El
detector de humedad se utiliza sobre todo en la agronomía al momento de
hacer una siembra para saber que características tiene la tierra. En las
telecomunicaciones se usaría al momento de construir una torre de
corriente eléctrica para saber que tan solido es el suelo y si soporta la
estructura. Los detectores de humedad cobran cada vez más importancia
en el estudio de las características del aire o del entorno medioambiental.
Ya que estos sensores basan su funcionamiento en medir la humedad
absoluta cuantificando la diferencia entre la conductividad en un material
seco y un material que contiene vapor de agua del aire. Con frecuencia se
deben respetar ciertos porcentajes de humedad según las prescripciones.
De este modo podrá determinar la humedad absoluta o relativa de un
modo cómodo y preciso para realizar pruebas en campos.
Simulación.
Conclusión.
El detector de humedad es uno de los circuitos de mayor aplicación en el
automatismo electrónico. Además nos sirve en nuestros experimentos
caseros para varias aplicaciones como detector de mentiras y similares.
El sensor de humedad mide o detecta variables químicas o físicas que
determinan el grado de humedad. Existen diferentes métodos para medir
el contenido de agua, uno de ellos consiste en tomar una muestra y
remover el agua que posea, Otra forma de encontrar el grado de humedad
es con evaporación de una superficie de agua.
Bibliografía.
Wikipedia. Sensor
http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor
Electrónica Unicrom. Detector de humedad con 555
http://www.unicrom.com/cir_detector-humedad.asp
Foros de electrónica. Detector de humedad en plantas y flores
http://www.forosdeelectronica.com/proyectos/detectorhumedad.htm
Wikipedia. Circuito integrado 555
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado_555
Wikipedia. Diodo
http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo
Wikipedia. Relé
http://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9
Wikipedia. Condensador eléctrico
http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico
