Sensor de Humedad, y Expansión de Memoria para Sistemas de Adquisición de Datos


Como ya hemos visto en ediciones anteriores, el Datalogger es un sistema de adquisición de datos, fácil de usar y programar. Básicamente consiste en cuatro canales de entrada cuyos datos pueden ser sacados y almacenados (logged) en intervalos programados por el usuario. Un canal está especializado para usar con un sensor de temperatura digital. Por lo tanto, los tres restantes pueden ser usados como entradas analógicas o digitales. Con este dispositivo podemos realizar una gran cantidad de tareas, y la explicación detallada de armado y uso se brindó en Saber Electrónica Nº 193 (la puede bajar gratuitamente desde nuestra web).


Desarrollo

Hay varios sensores de humedad en el mercado, pero el recomendado para este proyecto es el Honeywell HIH-3610-001. Este sensor convierte directamente humedad a tensión con circuito incorporado de acondicionamiento y se vende en un pequeño encapsulado de 3 patas. Dos de ellas se conectan a una fuente regulada de 5V, mientras que la tercera brinda una tensión de salida lineal que es proporcional a la humedad. Esto significa que se puede conectar directamente al Datalogger (mediante el conector CT4) sin ningún circuito adicional. Como con todos los sensores de humedad, hay que tener cuidado de no tocar el área sensible del dispositivo, dado que la humedad o la grasa de la mano podría dañar el sensible elemento sensor.
En la figura 1 vemos el gráfico de la respuesta del sensor de humedad. Cuando lo usamos con el PICAXE, la tensión de salida del sensor se mide con el convertidor analógico-digital interno (ADC) y se almacena en una variable (por ejemplo, b1) como un número entre 0 y 255. Cada escalón del ADC es 5V/256 = 0.0195, usando una fuente de alimentación de 5V.
El gráfico de la figura 1 muestra un corrimiento de aproximadamente 0,8V, lo que significa un valor del ADC de 41 (0,8 / 0,0195). La pendiente de humedad relativa RH se establece en aproximadamente 0,0306V por %RH, o sea, 1,57 pasos del ADC por %RH.
El %RH real se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

%RH = (Valor del ADC - Corrimiento) / Pendiente del gráfico = (Valor del ADC - 41) / 1,57

Sin embargo, el lenguaje de programación del PICAXE no puede manejar fracciones, de manera que la división por 1,57 en realidad se ejecuta multiplicando primero por 100 y dividiendo luego por 157 así:
%RH = ((Valor del ADC - 41) X 100) / 157

La verificación de estos valores de prueba (con una sonda calibrada usando el programa de prueba de la figura 2) mostró que el sistema PICAXE es muy exacto.
Nota: para mantener la exactitud de las lecturas del sensor de humedad, el Datalogger debe ser alimentado con una fuente bien regulada de 5V.

Control de la Humedad

Un proyecto muy interesante con el PICAXE es una incubadora de huevos de pájaros de una rara especie de un parque de vida salvaje.
El movimiento, la humedad y la temperatura son factores cruciales cuando se incuban huevos. El movimiento y la temperatura son relativamente fáciles de controlar, pero los controladores comerciales de humedad son muy caros y generalmente implican algún tipo de bomba que libera agua en una esponja. El área de superficie de la esponja es crucial y a menudo puede requerir un ajuste físico.
La desventaja del sistema es que el tiempo de respuesta es extremadamente lento y la humedad puede variar enormemente. Tampoco es muy higiénico, ya que la esponja atrae bacterias rápidamente. Por eso, hemos diseñado una alternativa novedosa y barata.
La unidad se basa en un contenedor plástico de alimentos lleno de agua.
Se hacen 2 agujeros en la tapa de la caja. Una abertura sirve para poner un pequeño ventilador de 5V, el cual se fija a la caja mediante algún pegamento. La segunda abertura, de aproximadamente 2 cm por 5 cm, se cubre con un trozo de plástico y se lo fija a lo largo de un borde mediante cinta adhesiva, formando una lengüeta.
Cuando se enciende el ventilador, la presión del aire eleva la tapa plástica, permitiendo que la corriente húmeda de aire salga de la caja.
Cuando se apaga el ventilador, la lengüeta plástica cae y efectivamente sella la caja (en la práctica, la pequeña superficie expuesta a través de las aspas del ventilador no afecta la operación del sistema).
El sistema ofrece un área de superficie eficaz muy grande cuando funciona el ventilador, lo cual significa que la humedad se puede controlar mucho más exactamente.
El Datalogger controla el ventilador mediante una simple interfaz (Fig. 3). El circuito se puede construir en una plaqueta de experimentación (protoboard o plaqueta perforada) y se lo conecta a la salida del zumbador piezoeléctrico (Salida 0).

Accesorio Serie LCD

Se puede usar un módulo serie LCD para mostrar las lecturas de temperatura y humedad de la incubadora. Este consta de 16 caracteres y 2 líneas y se enchufa a una plaqueta de PC del microcontrolador. La tarea del microcontrolador es recibir datos en serie del Datalogger y generar las señales necesarias para mostrar los datos en el módulo LCD.
Digamos que el módulo LCD incluye un diodo de protección de polaridad en serie con la entrada V+.
La caída de 0.7V a través del diodo produce una reducción de contraste del LCD (“brillo”) cuando se trabaja con una alimentación de 4,5V. En ese caso, podemos reemplazar el diodo por un alambre, pero primero debemos asegurarnos de que hemos conectado bien los terminales de la fuente.
En la figura 4 se muestra el programa para regular y mostrar la humedad para un valor RH del 60%. Este programa también muestra la temperatura con una precisión de 3 lugares decimales. Los valores se leen cada 5 segundos y se muestran en el módulo LCD mediante el comando serout. Los valores se almacenan en la EEPROM una vez por minuto.
Los códigos del comando serout “254.128” y “254.192” del listado de la programación son comandos “cursor” que mueven el cursor a las líneas superior e inferior del módulo LCD, respectivamente.

Mediciones de temperatura

El sensor de temperatura DS18B20 (suministrado con el kit del Datalogger) es un dispositivo digital de 12 bits con una resolución máxima de 0,0625 grados centígrados. La mayor parte de esta exactitud se pierde con el comando readtemp 12 del PICAXE, el cual redondea y corrige el valor al grado entero más próximo. Sin embargo, el PICAXE-18X también tiene el comando readtemp 12 que permite que se retengan los 12 bits de la lectura de la temperatura para obtener la máxima exactitud.
El programa de la figura 4 muestra cómo separar los 12 bits de datos en 2 bytes: el grado entero y la fracción. Estos valores se muestran luego en el módulo LCD con 3 decimales.

Expansión de la Memoria

El kit del Datalogger viene con una sola EEPROM 24LC16B. Esto da suficiente espacio para lecturas de 512 bytes para 4 sensores, o lecturas de 1024 bytes para 2 sensores. Si quiere agregar más memoria, es muy fácil: reemplazamos la EEPROM 24LC16B por la 24LC256. Esto aumenta el espacio disponible a lecturas de 8192 bytes para 4 sensores.
En términos de programación, la única diferencia real entre los 2 chips es el comando i2slave. Para la 24LC256, use el comando i2slave, %10100000, i2cword que tiene una dirección de una palabra en vez de una de un byte.
Si se desea, se pueden agregar hasta 7 EEPROMs más al Datalogger (del tipo 24LC256) mediante una plaqueta de expansión de memoria, multiplicando así la memoria disponible en 8 veces. Esta es una pequeña plaqueta de PC con 7 zócalos para las EEPROMs adicionales, y simplemente se enchufa en el Datalogger mediante el conector de expansión I2C de 5 patas (CT8)
El programa que se muestra en la figura 4 almacena datos en las EEPROMs 24LC256 en las posiciones 1, 2 y 3 de la plaqueta de expansión. Por lo tanto, se pueden hacer hasta 32768 lecturas, brindando 22 días de registro con un intervalo de muestreo de un minuto.

Kits Electrónicos en el DF

Constantemente los lectores nos consultan sobre la posibilidad de tener kits de componentes de montajes que publicamos en nuestra querida revista ya sea desarmados o listos para usar. Como un servicio al lector, el Club Saber Electrónica autoriza a determinadas empresas a fabricar KITS de nuestros proyectos que pueden ser adquirido por nuestros lectores en tiendas adheridas al Club Saber Electrónica (vea la página 79).
Algunos de los montajes publicados en Saber Electrónica y que Ud. puede adquirir en forma de kit son los siguientes:

ATR-001: Kit Didáctico Quark Pro 2.
AXE101K/Q: Mascota Electrónica.
AXE102K/Q: Alarma Electrónica.
HDV-001: Central de Alarma Inteligente.
HDV-002: Grador de Funciones.
HDV-003: PLC de 3 Entradas y 2 Salidas.
HDV-004: Caja para Telefonía Celular RS232.
ICA-001: Sumador, Restador Binario.
ICA-002: Probador de Continuidad de Cableados de Red.
ICA-003: Indicador de Batería Baja.
ICA-004: Mando Bimanual.
ICA-005: Timbre Automático para Negocios.
ICA-006: Generador de Rampa por DAC.
ICA-007: Termómetro Electrónico.

Los dados son sólo algunos de los kits disponibles.
Recuerde que si tiene consultas o sugerencias que realizar y desea una atención personalizada, puede dirigirse a la tienda Centro Japonés del DF (México), donde asistentes especializados lo asesorarán sobre diferentes productos y bibliografía que precise y recibirán sus sugerencias y dudas para direccionarlas a nuestro departamento técnico para que se pongan en contacto con Ud.

 
De la Redacción de la Revista Saber Electrónica
 
 
 
FIGURA 1
 
 
FIGURA 2
 
 
 
 


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