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Construcción de un sensor de humedad de suelo

Medir la humedad del suelo puede ser muy útil y es el paso inicial en la automatización de un sistema de riego. Para aplicaciones de jardinería o pequeñas huertas podemos diseñar un sistema «inteligente» basado en Arduino (o algún otro microcontrolador) junto a uno o varios sensores de humedad de suelo y actuadores de riego.

Es común encontrar en las tiendas un sensor de origen chino muy barato, con distintos códigos, que permite medir la humedad de algún sustrato simplemente clavando el sensor (pincho o electrodos) y conectando la pequeña placa que lo acompaña a una fuente de alimentación.

Sensor de humedad de suelo YL-38.

Este sensor se comercializa en un paquete que incluye: una placa acondicionadora de señal, dos electrodos para clavar en el sustrato a monitorear y los cables de conexión. El diagrama esquemático es el siguiente:

Diagrama esquemático del sensor YL-38

Como podemos observar, el corazón de la placa acondicionadora es el circuito comparador LM393, el cual activa una salida (OUT) de tipo ON/OFF de acuerdo a la comparación entre el nivel de tensión que entrega el sensor y el ajustado mediante el preset R2. Además posee dos LEDs para indicar si la placa está energizada (D1) y si la salida está activa (D2). La línea AC nos permite medir el nivel de tensión que entrega el sensor sin pasar por el comparador.

Construir un sensor

Tal cual mencioné el costo del sensor es muy bajo, ¿pero por qué no armar o diseñar uno nosotros? En el camino vamos a reciclar materiales, pondremos a prueba nuestras destrezas manuales y podremos obtener mejores resultados que con el industrial, por ejemplo mayor durabilidad.

Para construir el sensor vamos a necesitar algunos componentes que se pueden recuperar de alguna vieja lectora de CD/DVD de las utilizadas en computadoras de escritorio:

  • Dos barras metálicas.
  • Un soporte de plástico.
  • Un trozo de cable de dos conductores.
  • Pegamento en base cianoacrilato o epoxi.
  • Soldadura de estaño.

La placa acondicionadora no utilizará el circuito integrado LM393 ya que mediremos el nivel de tensión mediante una entrada analógica del microcontrolador que gobernará el futuro sistema de riego. El esquemático simplificado es el siguiente:

Circuito acondicionador simplificado.

Los componentes necesarios son:

  • Una pequeña placa de circuito impreso universal.
  • Una bornera de tornillo de dos contactos.
  • Una fila de pines (pinheader) de tres contactos.
  • Un capacitor cerámico de 0,1µF.
  • Una resistencia de 10kΩ 1/4 W.
  • Alambre para hacer las conexiones.
  • Soldadura de estaño.

Algunas consideraciones

  1. Es muy importante «sacar punta» a las barras metálicas para que sea fácil clavar el sensor en el sustrato. Para esto deberemos utilizar algún mini-torno o lima.
  2. La pieza de plástico servirá de soporte mecánico para los electrodos y brindará aislación entre ellos. Deberemos pegar los electrodos para que el pincho sea robusto y no se desarme.
  3. El cable se fija mediante soldadura de estaño con soldador de potencia. Posiblemente tengamos que lijar los electrodos o usar decapante para un mejor resultado.
  4. La electrónica respeta el diagrama esquemático sin utilizar el bloque comparador de tensión y los LEDs indicadores.

En las fotos se puede observar el paso a paso del ensamble (clic para ampliar):

Primeras pruebas

Para verificar el correcto funcionamiento de nuestro sensor lo vamos a enterrar en un sustrato seco al que luego le iremos agregando agua. Conectaremos la salida AC a alguna de las entradas analógicas de una placa Arduino UNO e imprimiremos en la terminal la lectura obtenida, podremos basarnos en el ejemplo de lectura de un sensor de luz publicado hace un tiempo.

Tener en cuenta que valores cercanos a 1023 representan un sustrato seco y valores cercanos a 0 un sustrato saturado de agua.

Monitoreando el riego de una planta de orégano.

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