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PCB del sensor de humedad: la guía definitiva de preguntas frecuentes

Índice del contenido

Si buscas alguna información sobre PCB del sensor de humedad, lo encontrarás aquí mismo.

Entonces, si quiere ser un experto en PCB con sensor de humedad, lea esta guía.

¿Qué es la PCB del sensor de humedad?

La PCB del sensor de humedad se refiere a una placa de circuito impreso utilizada en la humedad. módulos de sensor que ayuda a detectar el nivel de humedad, especialmente en el suelo.

Determina el contenido volumétrico de agua en el suelo y transmite el nivel de humedad como salida.

La mayoría de los PCB de sensores de agua cuentan con salida digital y analógica, por lo tanto, puede usarlos tanto en modo digital como analógico.

Circuito impreso del sensor de humedad
Circuito impreso del sensor de humedad

¿Cuáles son las aplicaciones de la PCB del sensor de humedad?

Los usos comunes de la PCB del sensor de humedad incluyen:

Agricultura

Determinar el contenido de humedad del suelo es esencial en las aplicaciones agrícolas. Esto se debe a que la medición permite a los agricultores controlar su mecanismo de riego de manera más eficiente.

Conocer las condiciones precisas de humedad del suelo guía a los agricultores a utilizar menos agua en general para los cultivos. Además, son capaces de aumentar la calidad y el rendimiento de los cultivos gracias a la gestión avanzada de la humedad del suelo durante la fase crucial de crecimiento de las plantas.

Investigación

Los PCB del sensor de humedad del suelo encuentran aplicación en diversas aplicaciones de investigación, por ejemplo, en ciencias agrícolas, incluida la planificación del riego. Además, se utilizan en la ciencia ambiental o la investigación climática que comprende la investigación del transporte de solutos y como sensores secundarios en las evaluaciones de la respiración del suelo.

Riego del paisaje

Dentro de las áreas suburbanas y urbanas, los jardines y jardines residenciales están utilizando dispositivos PCB sensores de humedad para conectarse con el controlador de riego.

Vincular un módulo de sensor de humedad a un reloj de riego básico lo transforma en un "controlador de riego inteligente".

Esto ayuda a prevenir los ciclos de riego si el suelo ya está húmedo, por ejemplo, después de la lluvia.

Además, los campos de golf también utilizan dispositivos PCB sensores de humedad para aumentar la eficiencia de sus sistemas de riego.

El uso de los módulos del sensor de humedad ayuda a prevenir el riego excesivo y la filtración de fertilizantes y otros productos químicos en el suelo.

Sensores de humedad para jardinero

Existen dispositivos de PCB con sensor de humedad comparativamente asequibles y simples, que no necesitan una fuente de alimentación.

Puede usarlos para confirmar si las plantas tienen la humedad adecuada para crecer.

Al colocar una sonda en el suelo durante unos 60 segundos, un indicador muestra si el suelo está excesivamente húmedo o seco para las plantas.

¿Cuáles son los tipos de sensores dieléctricos utilizados en la PCB del sensor de humedad del suelo?

Los sensores dieléctricos se refieren al tipo general de sensores que determinan la capacidad de almacenamiento de carga del suelo. La técnica de almacenamiento de carga es más eficiente en comparación con la técnica de resistencia.

Existen diferentes tipos de sensores dieléctricos disponibles. Los sensores dieléctricos más populares aplicados en la PCB del sensor de humedad incluyen los siguientes:

Sensor de capacitancia

El suelo actúa como el elemento capacitor en un sensor de capacitancia. Emplea la capacidad de almacenamiento de carga del suelo para calibrar el contenido de agua.

El sensor opera midiendo el cambio de capacitancia debido a los cambios dieléctricos.

No mide la humedad directamente ya que el agua pura es un mal conductor de la electricidad.

Más bien, mide los iones disueltos en la humedad.

El sensor de humedad capacitivo básicamente determina el dieléctrico creado por el suelo, siendo el agua el parámetro más crucial que influye en el dieléctrico.

Una de las ventajas del sensor de humedad de capacitancia es el hecho de que evita la visualización directa de las sondas.

Esto, a su vez, ayuda a prevenir la corrosión de las sondas y del propio sensor de humedad.

El sensor de humedad de capacitancia también proporciona una mejor medición del contenido de humedad del suelo en comparación con el sensor de humedad resistivo.

La capacitancia del sensor se determina usando un temporizador 555 que genera un voltaje igual al capacitor alojado en el suelo.

Luego mide el voltaje usando un convertidor analógico a digital que genera un número que denota la humedad del suelo.

No obstante, es esencial tener en cuenta que el detector de capacitancia solo puede evaluar cualitativamente la humedad del suelo y no puede medir cuantitativamente.

Esto implica que si la humedad del suelo aumenta, el valor de salida disminuye. Por otro lado, si la humedad cae, el valor de salida aumenta.

Sensor TDR

Sensor de reflectometría en el dominio del tiempo evalúa la duración del viaje de una onda de energía eléctrica reflejada por una línea de transmisión.

Existe una relación entre la duración del viaje, la capacidad de almacenamiento de carga y el contenido volumétrico de agua.

Los sensores TDR emplean varillas paralelas que sirven como líneas de transmisión. Aplica voltaje a las varillas, que se refleja y rebota al sensor de humedad para su evaluación.

Existe relación en la velocidad del voltaje y la permitividad aparente del sustrato.

La velocidad del pulso es más lenta en suelos comparativamente húmedos en comparación con suelos más secos.

TDR constituye una variedad de frecuencias dentro de la señal que pueden ayudar a reducir los errores debido a la salinidad del suelo.

Sistema de PCB con sensor de humedad TDR
Sistema de PCB con sensor de humedad TDR

Sensores de reflectometría de dominio de frecuencia (FDR)

Este tipo de sensores de humedad dieléctricos utilizan igualmente el suelo como capacitor para determinar la frecuencia de resonancia máxima dentro de la PCB del sensor de humedad.

Detecta la humedad relacionando la frecuencia de resonancia con el contenido de agua del suelo.

Los sensores FDR aplican un oscilador para transmitir una señal electromagnética a través de un diente de metal o cualquier otra guía de ondas.

Para establecer la humedad del suelo, mide la variación entre la frecuencia de la onda de retorno y la onda de salida.

Se supone que los sensores de humedad FDR son precisos; sin embargo, debe calibrarlos para el tipo de suelo en el que los insertará.

Ofrecen un tiempo de respuesta rápido en comparación con los sensores de humedad TDR.

Este tipo de sensor dieléctrico utilizado en la PCB del sensor de humedad debe tener un contacto correcto con el suelo que está midiendo. Siempre debe asegurarse de que no existan espacios de aire.

El volumen de medición depende del tamaño del sensor con la mayoría de los sensores FDR que van desde 5 cm a 10 cm.

Además, existe un mayor campo de influencia en la interfaz sustrato-sensor y se reduce constantemente a partir de ahí.

Por lo general, el campo de influencia es de aproximadamente 1cn desde el sensor de humedad FDR.

¿Cuáles son las características de la placa de circuito impreso del sensor de humedad capacitivo?

El sensor de humedad capacitivo PCB determina la cantidad de humedad del suelo mediante el establecimiento de cambios de capacitancia para determinar el contenido de agua de un medio.

Emplea capacitancia en lugar de resistencia para medir el contenido de humedad.

Las características principales de la PCB del sensor de humedad capacitivo consisten en:

  • Salida analógica de contenido de agua
  • Más resistente a la corrosión en comparación con el sensor de humedad resistivo PCB
  • Tiene voltaje de operación de 3.3V o 5V.

¿Por qué los sensores de resistencia no son los mejores para la PCB del sensor de humedad?

El principio de funcionamiento de los sensores de humedad resistivos es similar al de los sensores capacitivos.

Miden un cambio eléctrico para generar un valor para el contenido de humedad.

No obstante, el mecanismo del sensor de humedad resistivo es diferente.

Similar a la PCB del sensor de humedad capacitivo, el tipo de sensor resistivo también aplica un material higroscópico.

La diferencia es que el sensor de humedad resistivo mide el cambio de resistencia dentro del sustrato en lugar de la capacitancia.

De hecho, existe una relación exponencial inversa entre el voltaje de salida y el contenido de humedad. En los sensores de humedad capacitivos, puede capturar, almacenar o convertir los datos de voltaje de salida.

Los dos sensores de humedad utilizan dielectroforesis económica y escalable. Se desarrolla una construcción independiente para transportar electrodos prediseñados separados mediante un nanocable de óxido de zinc cristalino.

Sin embargo, los sensores resistivos no son la mejor opción para la PCB del sensor de humedad.

Esto se debe a que expone los electrodos a la corrosión como resultado del contacto con el suelo.

La corrosión también ocurre como resultado de la corriente continua que fluye a través de la PCB del sensor de humedad durante la operación.

¿Cuáles son las ventajas de la placa de circuito impreso del sensor de humedad capacitivo?

Las ventajas de la PCB del sensor de humedad capacitivo incluyen lo siguiente:

  1. Permite una fácil instalación.
  2. Proporciona mediciones y datos precisos durante su funcionamiento.
  3. Ofrezca una manera más fácil de medir el contenido de vapor de manera consistente.
  4. Evitar la corrosión de las sondas o electrodos dieléctricos durante el funcionamiento.

¿Existen placas de circuito impreso con sensor de humedad que utilicen el chip LM393?

Sí, hay diseños de PCB de sensor de humedad que utilizan IC comparador LM393.

En su mayoría, el chip LM393 está montado en la PCB del sensor de humedad para servir como comparador de voltaje.

Durante la operación, el IC comparador compara el voltaje de umbral configurado utilizando el pin del sensor de humedad y preestablecido.

Puede establecer el umbral cambiando el potenciómetro incorporado de la PCB del sensor de humedad.

¿Cuántos pines tiene un dispositivo PCB con sensor de humedad analógico?

El sensor de humedad analógico PCB tiene 3 pines que forman parte de su diseño:

GND

Este pin actúa como la conexión a tierra de la fuente de alimentación de la PCB del sensor de humedad.

VCC

Este pin alimenta el módulo del sensor de humedad con unos 5 voltios.

SIG

Descarga la salida de señal analógica de la placa de circuito del sensor de humedad.

¿Cuál es el tipo de señal de salida de la PCB del sensor de humedad?

La mayoría de los sensores de humedad modernos tienen dos salidas, digital y analógica.

La salida digital es alta cuando la lectura del PCB del sensor de humedad supera el umbral configurado.

Por otro lado, la salida analógica depende del contenido de humedad del sustrato que está midiendo.

¿Cómo se conecta la PCB del sensor de humedad al dispositivo del microcontrolador?

Conectar su PCB sensor de humedad es una tarea muy simple. El módulo presenta solo 3 pines que necesita vincular: VCC, GND y SIG.

Debe alimentar los pines VCC y GND, y usar el pin SIG para conectarse a los pines ADC de su microcontrolador.

Sin embargo, debe recordar que el voltaje suministrado a la PCB del sensor de humedad también afecta el valor que mostrará el SIG.

¿Cuál es el principio de funcionamiento de la PCB del sensor de humedad capacitivo?

Es de conocimiento común que un condensador se compone de 3 piezas. Una placa negativa, una placa positiva y el espacio entre placas denominado dieléctrico.

Existen varios tipos físicos de condensadores, aunque todos cuentan con 2 placas de metal y un material dieléctrico entre ellas.

El principio de funcionamiento de la PCB del sensor de humedad capacitivo implica establecer cambios de capacitancia debido a cambios dieléctricos.

Sin embargo, este tipo de sensor de humedad PCB no establece la humedad directamente.

Esencialmente, mide el dieléctrico creado por el medio que está midiendo.

El agua es el elemento más vital que influye en el dieléctrico.

Un circuito de temporizador 555 ayuda a medir la capacitancia del sensor.

Produce un voltaje que tiene proporcionalidad directa con el condensador hundido en el medio.

Usando un convertidor de analógico a digital, mida en consecuencia este voltaje. Genera un valor que designa el porcentaje de humedad.

¿Cómo afecta la PCB del sensor de humedad de alimentación de voltaje a la señal de salida?

El voltaje que alimenta la PCB del sensor de humedad provoca un efecto correspondiente y proporcional en la señal de salida en una operación eléctrica.

El nivel de la señal de salida depende de la cantidad de voltaje.

¿Cómo se calibra la PCB del sensor de humedad del suelo?

Conjunto de PCB del sensor de humedad del suelo
Conjunto de PCB del sensor de humedad del suelo

El contenido volumétrico de agua se refiere a la relación entre el volumen de agua y el volumen de suelo en una muestra dada. Por lo tanto, para determinar el contenido instantáneo de humedad dentro de una muestra de suelo, debe establecer la masa y el volumen de cada muestra.

Habrá un cambio en la masa de la muestra cada vez que agregue agua al suelo.

Debe aproximarse constantemente a la humedad del suelo manteniendo constante el volumen de cada muestra cada vez que agrega agua.

Mientras hace esto, también mide la masa de cada muestra. Esto se realiza utilizando un recipiente de 250 ml con marcas graduadas.

Debe asegurarse de que el nivel del suelo alcance un nivel similar cada vez que agregue agua al suelo.

Al comienzo del proceso de calibración, el suelo debe estar totalmente seco.

La forma apropiada de asegurarse de esto es tomando algunas medidas de suelo similar durante unas pocas horas.

Cuando hay un cambio significativo continuo en la masa, entonces todavía puede haber algo de agua evaporándose.

Puede conformarse con la masa de suelo seco después de registrar una masa constante durante algunas mediciones.

La densidad del agua es ampliamente conocida y se puede trabajar con unos 997 kg/m3.

Finalmente, puede aproximar la densidad aparente del suelo dividiendo la masa seca del suelo por el volumen de la muestra.

Procedimiento de Calibración

  • Medir la masa del contenedor de muestras de suelo
  • Llene el recipiente a cualquier volumen usando tierra seca
  • Medir la masa del recipiente con suelo seco.
  • Usando 10 ml de agua, humedezca el suelo
  • Mezcle la tierra húmeda para asegurarse de que haya una distribución uniforme del agua, luego vuelva a llenar el recipiente de muestra hasta el volumen elegido.
  • Medir la masa de suelo húmedo
  • Repita los procedimientos 4., 5. y 6. hasta que haya saturación en el suelo y comience a filtrar agua.
  • Después de alcanzar la saturación, extienda la tierra húmeda sobre papel encerado y déjela secar.
  • Mida la masa de suelo seco, que será la masa de suelo seco empleada para la densidad del suelo.

¿La PCB del sensor de humedad del suelo es compatible con Raspberry Pi?

Sí, la mayoría de los PCB de sensores de humedad son compatibles con Frambuesa Pi y tableros de control Arduino. Sin embargo, necesitará un convertidor ADC en caso de que esté trabajando con una placa de circuito de sensor de humedad que no sea compatible con Raspberry Pi.

¿Existen placas de circuitos impresos con sensor de humedad digital?

Sí, hay PCB de humedad digital. Se emplean cuando se requiere una determinación regular del contenido de humedad del suelo.

Esto proporciona información viable necesaria en diferentes etapas de la producción de cultivos.

Las placas de circuito de Digital Moisture básicamente funcionan midiendo la resistencia eléctrica de la corriente que une dos electrodos metálicos.

Se usa más comúnmente para riego y otros procesos agrícolas y funciona electrónicamente con lecturas y medidas precisas.

¿Cuál es la diferencia entre los sensores DHT11 y DHT22 utilizados en la PCB del sensor de humedad?

Los sensores DHT11 y DHT22 son generalmente dispositivos digitales que miden tanto la humedad como la temperatura.

Estos dispositivos digitales emplean un termistor y un sensor de humedad capacitivo en el aire que rodea un área específica. Envían una señal a través de un pin de datos.

Las diferencias entre el sensor DHT11 y el sensor DHT22 incluyen lo siguiente.

Tamaño corporal

El sensor DHT11 tiene un tamaño de cuerpo de aproximadamente 15.5 mm × 12 mm × 5.5 mm en comparación con el sensor DHT22 cuyas dimensiones son 15.1 mm × 25 mm × 7.7 mm.

Tasa de muestreo

El sensor DHT11 tiene una frecuencia de muestreo de 1 hercio por segundo. Por el contrario, el sensor DHT22 tiene una frecuencia de muestreo de 0.5 hercios por segundo.

Rango de temperatura

Los sensores DHT11 difieren en el rango de temperatura en comparación con los sensores DHT22 de las placas de circuito del sensor de humedad.

El sensor DHT11 tiene un rango de temperatura de 0 – 50°c /± 2°c. El sensor DHT22, por otro lado, tiene un rango de temperatura de -40 a 80 °c / 0.5 °c.

Rango de humedad

La diferencia en el rango de humedad entre los sensores DHT11 y los sensores DHT22 es significativa. El sensor DHT11 tiene un rango de humedad de 20 – 80 % / 5 %.

El sensor DHT22 tiene un valor de 0 – 100 % / 2-5 % en el rango de humedad.

¿Cómo funciona el dispositivo PCB con sensor de humedad DHT11/DHT22?

Sensor DHT11

Este es un sensor económico que es digital y es responsable de medir la humedad y la temperatura.

Los sensores DHT11 permiten una fácil conexión al microcontrolador, por ejemplo Arduino, que se necesita para determinar instantáneamente la humedad y la temperatura.

Sensor DHT22

Este tipo de sensor existe como módulo sensor.

El aspecto distintivo que une a los dos es un LED de alimentación y una resistencia.

Para determinar el contenido de humedad en el aire, el DHT22 emplea un sensor capacitivo de humedad y un termistor.

Sensor DHT22
Sensor DHT22

Principio de funcionamiento de la PCB del sensor de humedad DHT11/DHT22

El sensor DHT11/DHT22 tiene un elemento sensor para medir la humedad y un termistor para medir la temperatura.

El elemento de humedad consta de dos sondas que están hechas de material conductor que une las dos sondas.

Los átomos son descargados por el material conductor a medida que absorbe la humedad mejorando la conducción de las sondas.

La humedad es relativamente proporcional a las variaciones de resistencia provocadas por las dos sondas.

En esencia, un aumento en la resistencia de las dos sondas provoca una disminución correspondiente en la humedad.

Por otro lado, los sensores DHT11/DHT22 se componen de una resistencia térmica conocida como termistor.

Este dispositivo utilizado por la placa de circuito del sensor de humedad tiende a cambiar la resistencia que descarga con la temperatura.

El cambio es a menudo insignificante.

El termistor tiene una cantidad de temperatura negativa, lo que puede interpretarse en el sentido de que un aumento de la temperatura conduce a una disminución de la resistencia.

¿Cuántos pines tiene la PCB del sensor DHT22?

Sensores de humedad DHT22 Las placas de circuitos son módulos de sensores de temperatura y humedad un poco más caros.

El PCB del sensor DHT22 puede existir de dos maneras, a saber; como módulo y como sensor.

Como módulo solo tiene tres pines y como sensor tiene cuatro pines. Los cuatro pines del sensor DHT22 se detallan a continuación.

Pasador VCC

Este pin del sensor DHT22 sirve para suministrar energía que varía entre 3.5 voltios y 5.5 voltios.

En general, se prescribe una fuente de alimentación de 5 voltios con una longitud del sensor de 20 m.

En caso de utilizar una fuente de alimentación de 3.3 V, la longitud del cable debe ser de 1 m.

Esto ayuda a evitar la caída de voltaje que resulta en lecturas inexactas.

Pin de datos

El pin de datos, en su mayoría blanco o amarillo, se utiliza como enlace de comunicación entre el sensor y el microcontrolador y viceversa.

El pin a través de la secuencia de datos, es un sensor tanto de temperatura como de humedad.

Pasador NC

También conocido como Pin sin conexión, y se considera inútil durante el funcionamiento de la PCB del sensor DHT22.

Pin de tierra

Este pin que se encuentra en la placa de circuito del sensor DHT22 actúa como una conexión a tierra del circuito.

¿Cuál es mejor entre analógico vs. ¿PWB del sensor de humedad digital?

El microcontrolador acepta 2 tipos de entradas según el tipo de PCB del sensor de humedad, es decir, digital o analógica.

El sensor de humedad analógico PCB detecta los parámetros externos y proporciona una salida en forma de voltaje analógico.

El rango de voltaje de salida puede ser de 0 a 5 voltios.

Lógica baja se trata como "0" (0 a 3.5 V). Por otro lado, Logic High se designa como "1" (3.5 a 5V).

A diferencia de la PCB del sensor de humedad analógico, la PCB del sensor de humedad digital genera resultados discretos (0 y 1).

En la comunicación digital, los valores discretos suelen denominarse digitales (señales binarias).

Por lo tanto, durante la selección de una placa de circuito impreso con sensor de humedad, es esencial entender cómo diferenciar las placas de circuito digitales y analógicas.

El PCB del sensor de humedad analógico consta de componentes analógicos como transistores, amplificadores operacionales, condensadores, diodos y resistencias.

Por el contrario, los PCB del sensor de humedad digital se componen de chips de microcontroladores y puertas lógicas.

Las señales analógicas están muy influenciadas por el ruido exterior y producen errores en la señal de salida.

Por el contrario, las señales digitales no son susceptibles a un entorno ruidoso, lo que hace que las PCB de sensores de humedad digitales sean más preferibles en comparación con las analógicas.

De hecho, en caso de que su aplicación requiera un mejor rendimiento y precisión, opte por la PCB del sensor de humedad digital.

Sin embargo, hay algunas desventajas de la PCB del sensor de humedad digital. Estos modernos módulos de sensores de humedad cuentan con un rango de cálculo bajo.

Sin embargo, la PCB del sensor de humedad analógico presenta un rango de cálculo más alto. Esto los hace apropiados para un amplio rango de humedad y estabilidad.

La salida del PCB del sensor de humedad analógico es procesada por un convertidor analógico a digital del microcontrolador.

¿Cuál es el voltaje de funcionamiento de la PCB del sensor de humedad?

El voltaje de funcionamiento de las placas de circuitos del sensor de humedad varía entre 3.3 voltios y 5.5 voltios.

Sistema completo de PCB con sensor de humedad
Sistema completo de PCB con sensor de humedad

¿Cuál es el costo de diseñar y fabricar PCB con sensor de humedad?

El precio de la PCB del sensor de humedad depende de varios factores, incluido el fabricante, los tipos de materiales utilizados, los tipos de sensor, entre otros factores.

Sin embargo, el costo de fabricar una pieza de PCB del sensor de humedad ODM oscila entre 1 USD y 60 USD.

Según sus requisitos y especificaciones únicos, Venture diseña y fabrica una gama de PCB de humedad para requisitos específicos.

Contáctanos hoy mismo para todos sus requisitos de PCB de sensor de humedad.

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