ESCUELA POLITECNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y AGROINDUSTRIA
FISICA GENERAL
II
PROYECTO: “SENSOR DE HUMEDAD Y TEMPERATURA”
NOMBRE: MARIA DOLORES SOSA LUCIO PARALELO: GR2
2012-2013
Sensor de Humedad y Temperatura 1. Introducción.
Sabemos que la atmósfera contiene humedad, esto hace que 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 por esto es esencial que al menos sea monitoreada, y en muchos casos controlada. Se puede decir que 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. Por ejemplo una pared con bajo contenida de humedad (seca) es aislante de la corriente eléctrica”, mientras que al poseer una humeda d elevada, se convierte en conductora. 2.- Objetivo. El objetivo de este trabajo es montar un sensor de humedad con sus partes integrales de tal manera de tener experimentalmente un dispositivo que realice las mismas mediciones que un dispositivo de venta comercial. 3.- Marco Teórico. Existen varios tipos de Sensores de Humedad, según el principio físico que siguen para realizar la cuantificación de la misma.
Mecánicos: aprovechan los cambios de dimensiones que sufren ciertos tipos de materiales en presencia de la humedad. Como por ejemplo: fibras orgánicas o sintéticas, el cabello humano,...
Basados en sales higroscópicas: deducen el valor de la humedad en el ambiente a partir de una molécula cristalina que tiene m ucha afinidad con la absorción de agua. o de cualquier otro liquido
Por conductividad: la presencia de agua en un ambiente permite que a través de unas rejillas de oro circule una corriente. Ya que el agua es buena conductora de corriente. Según la medida de corriente se deduce el valor de la humedad.
Capacitivos: se basan sencillamente en el cambio de la capacidad que sufre un condensador en presencia de humedad.
Infrarrojos: estos disponen de 2 fuentes infrarojas que lo que hacen es absorber parte de la radiación que contiene el vapor de agua.
Resistivos: aplican un principio de conductividad de la tierra. Es decir, cuanta más cantidad de agua hay en la muestra, mas alta es la conductividad de la tierra.
El detector experimental elaborado es un tipo de detector diferente del tipo digital, ya que se monto con distintas partes usando la tecnología actual que usa
simulaciones
de
circuitos
electrónicos
mediante
programas
computacionales con lenguajes apropiados para este tipo de diseño, que traducen la información computacional físicamente a un circuito integrado con distintas partes.
4.- Como se realizo y como funciona.
Se simulo mediante el lenguaje del programa proteus de labcenter electronics el funcionamiento de este dispositivo. Este programa permite simular circuitos electrónicos para poder realizarlos de manera físicas. La simulación se realiza en Ares que es parte del programa proteus y sirve para realizar el diseño de un circuito impreso. Una vez establecido el circuito se lo imprime en el Papel Transfer en este tipo de papel se procede a imprimir el pcb del circuito diseñado en una impresora laser, para luego pasarlo a la baquelita. La Baquelita es la base física en la cual se colocara el circuito diseñado. Una vez obtenida la base se procede a montar los siguientes elementos: El el Lcd 16x2. El lcd es un display de cristal liquido el cual sirve parea la visualización de las variables en este caso para la visualización de temperatura y humedad. El Microcontrolador atmaga48 es el elemento el cual permite la ejecución del programa anteriormente realizado y controla el circuito en si.
El Sensor de humedad y temperatura dth11 es el que transmite las variables mediante un protocolo Single wire el cual es decodificado por el microcontrolador para que puedan ser visualizadas las variables en LCD.
El Integrado 7805 es un regulador de voltaje que nos permite ajustar el voltaje de entrada del circuito a 5voltios que es lo recomendable y adecuado para el funcionamiento del LCD, del microcontrolador y del circuito en general. El Diodo es utilizado como protección del circuito para evitar cortocircuitos y daños en físicos en el mismo. La Resistencia es el elemento utilizado para atenuar la corriente de llegada al LCD. El Potenciómetro es una resistencia variable y en el circuito se lo utiliza para ajustar el contraste de visualización del LCD. El Zócalo de Batería y Batería de 9 voltios La batería es utilizada como fuente de voltaje continuo para la alimentación del circuito. Una vez montados todos los elementos se dispone del Sensor de humedad y temperatura, el cual funciona de la siguiente manera: Una vez conectada la batería al dispositivo se prende la pantalla LCD, el sensor capta del medio ambiente las condiciones de humedad y temperatura y transmite esta información para que sea desplegada por la pantalla LCD. El potenciómetro regula la imagen de la información transmitida en la pantalla LCD. Hay que notar que aparentemente el funcionamiento visual parece fácil, pero en si todo el trabajo de captar y transmitir la información lo realiza el circuito integrado antes descrito.
5.- Partes del detector de humedad y temperatura experimental. Como se realizo la simulación.
SIMULACION: La simulación fue realizada en el programa proteus de labcenter electronics. Este programa permite simular circuitos electrónicos para poder realizarlos de manera físicas.
LCD1 LCD16PINES
S D E S D E V V V 1 2 3
3
3
2
2
1
1
% 1 6
2
1
330 1k
U1 7805
J2
D1 2
1
VI
VO
3
D N G
1 DIODE TBLOCK-I2
2
U2 14 15
J1
16 1
17
2
18
3
19
4 5 6
C C V
9 10 23
CONN-SIL6
24 25 26 27 28 1
PB0/ICP1/CLKO/PCINT0
PD0/RXD/PCINT16
PB1/OC1A/PCINT1
PD1/TXD/PCINT17
PB2/SS/OC1B/PCINT2 PB3/MOSI/OC2A/PCINT3 PB4/MISO/PCINT4 PB5/SCK/PCINT5
PD2/INT0/PCINT18 PD3/INT1/OC2B/PCINT19 PD4/T0/XCK/PCINT20 PD5/T1/OC0B/PCINT21
PB6/TOSC1/XTAL1/PCINT6
PD6/AIN0/OC0A/PCINT22
PB7/TOSC2/XTAL2/PCINT7
PD7/AIN1/PCINT23
PC0/ADC0/PCINT8
AREF
PC1/ADC1/PCINT9
AVCC
PC2/ADC2/PCINT10 PC3/ADC3/PCINT11 PC4/ADC4/SDA/PCINT12 PC5/ADC5/SCL/PCINT13 PC6/RESET/PCINT14 ATMEGA48
7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 1 1 1 1 1 1 1
R1
TBLOCK-I3
SIL-100-03
4 5 6
D 0 1 2 3 4 5 6 7 D E N D D D D D D D D L G
3 RV1
J4
J3
S W R R E
2 3 4 5 6 11 12 13 21 20
PROGRAMA: el programa se lo realizo en lenguaje c con el programa Microsoft visual estudio. /* * dht11.c * * Created: 15/05/2012 19:28:43 * Author: USER */ #define F_CPU 8000000UL #include
#include #include #include #include #include "DHT.h" #include "uart.h" #include "xprintf.h"
uint16_t in_temp=200; uint8_t out_temp=0, humidity=0; void display_data(){ out_temp=DHT_Read_Data(DHT_Temp); humidity=DHT_Read_Data(DHT_RH);
xputs(("\ntemperatura :")); //transmitString_F(printf("%d",out_temp)); xprintf("%d",out_temp); xputs(("\nhumedad:")); //transmitString_F(printf("%d",humidity)); xprintf("%d",humidity); xputs(("\n")); }
int main(void){ uint8_t i=0; //Initialization uart_init(); //Initialize Uart _delay_ms(2000);
xfunc_out = uart_put; sei(); //Enable all interrupts!
xputs("\nPRUEBA TEMPERATURA HUMEDAD"); while(1) { //Read Data every 30 Seconds for (i=0; i<=2; i++) { _delay_ms(1000); } display_data(); } } Simulación en ares: Ares es parte del programa proteus y sirve para realizar el diseño de un circuito impreso.
Elementos del circuito:
PARTES Lcd 16x2:
El lcd es un display de cristal liquido el cual sirve parea la visualización de las variables en este caso para la visualización de temperatura y humedad. Microcontrolador atmaga48:
El microcontrolador es el elemento el cual permite la ejecución del programa anteriormente realizado y controla el circuito en sí. Sensor de humedad y temperatura dth11:
Este sensor es el que transmite las variables mediante un protocolo Single wire el cual es decodificado por el microcontrolador para que puedan ser visualizadas las variables en LCD.
Integrado 7805:
Este es un regulador de voltaje que nos permite ajustar el voltaje de entrada del circuito a 5voltios que es lo recomendable y adecuado para el funcionamiento del LCD, del microcontrolador y del circuito en general. Diodo:
Este elemento es utilizado como protección del circuito para evitar cortocircuitos y daños físicos en el mismo. Resistencia:
Este elemento es utilizado para atenuar la corriente de llegada al LCD.
Potenciómetro:
Es una resistencia variable y en el circuito se lo utiliza para ajustar el contraste de visualización del LCD. Zócalo de Batería y Batería de 9 voltios:
La batería es utilizada como fuente de voltaje continuo para la alimentación del circuito. Baquelita:
La baquelita es la base física en la cual se colocara el circuito diseñado.
Papel Transfer:
En este tipo de papel se procede a imprimir el pcb del circuito diseñado en una impresora laser, para luego pasarlo a la baquelita.
6.- Costos de Fabricación. A continuación se detalla costo de materiales COSTO COMPONENTES SENSOR HUMEDAD ITEM
MATERIALES
CANTIDAD
COSTO
TOTAL
1 Lcd 16x2:
1
5,5
5,5
2 Microcontrolador atmaga48:
1
4,5
4,5
3 Sensor de humedad y temperatura dth11:
1
10
10
4 Integrado 7805:
1
0,4
0,4
5 Diodo:
1
0,1
0,1
6 Resistencia:
2
0,02
0,04
7 Potenciómetro:
1
0,3
0,3
8 Batería de 9 voltios:
1
4
4
9 Zócalo de Bateria : 0.25 centavos de dólar
1
0,25
0,25
10 Baquelita:
1
3,5
3,5
11 Papel Transfer:
1
1
1
TOTAL
29,59
7.- Conclusiones y Recomendaciones.
1.-Por lo general los sensores de humedad son muy utilizados en los laboratorios científicos considerando que muchas de las sustancias allí trabajadas pueden verse influenciadas en alguna manera por la humedad del ambiente. 2.-Además de la humedad también es muy importante la temperatura ya que como bien sabemos, ambos elementos se complementan entre sí. Por eso hablamos de Sensor de humedad y temperatura. 3.- De la experiencia de realizar este trabajo se entiende que realizar un circuito integrado no es un trabajo fácil ya que requiere un proceso analítico académico importante. De esto se entiende que estos equipos de alta tecnología sean caros en el mercado. Los costos de fabricación están alrededor de 30 dólares, lo que corrobora lo dicho anteriormente. 4.- Para las personas que siguen esta profesión debe ser bastante apasionado realizar este tipo de montajes por lo interesante del proceso que implica llevarlo a cabo. Me parece bastante importante entender como un dispositivo puede realizar el trabajo de medición de distintas variables en este caso la humedad y la temperatura. 5.- Para las personas que estudiamos Ingeniería Química este tipo de trabajo complementa y/o refuerza los conocimientos que estamos realizando para poder entender de una manera integral en este caso los procesos de medición de ciertas variables.
Bibliografía http://www.monografias.com/trabajos10/humed/humed.shtml http://www.profesormolina.com.ar/mismaterias/control/enica/minipro/minipro2/s ensor_humedad.pdf http://zygzax.com/2012/11/02/sensor-de-temperatura-y-humedad-con-elmodulo-dht11-y-arduino/ http://www.robotshop.com/PDF/dht11.pdf ALGO EN INGLES
SENSOR DE HUMEDAD Y TEMPERATURA
