Diseño y fabricación de acondicionadores para sensores de humedad

Abstract

En el presente Proyecto Fin de Grado se ha realizado un estudio de los métodos de acondicionamiento de señal para los sensores de humedad con el fin de diseñar, montar y caracterizar un circuito que mida la humedad. Para lograr este cometido, se ha realizado un estudio teórico preliminar y la simulación de diferentes circuitos de acondicionamiento de señal para los principales sensores de humedad disponibles comercialmente: sensores de humedad resistivos y capacitivos. Tras este estudio, finalmente se ha seleccionado el circuito de acondicionamiento para un sensor de humedad capacitivo basado en el circuito integrado 555, pues se ajustaba a nuestros requisitos, y se ha realizado un análisis teórico más detallado del circuito, siguiendo unas especificaciones concretas. A continuación, se ha llevado a cabo el montaje, caracterización y verificación del circuito. Como aplicación práctica del circuito, se ha diseñado e implementado en un circuito impreso, una estación meteorológica que mide la temperatura y humedad ambientales. Este diseño se ha realizado partiendo de los circuitos acondicionadores de señal para sensores de temperatura estudiados en el grado y del diseño para el sensor de humedad analizado, adaptándolos para que compartan tantos subsistemas como sea posible y reducir, así, los costes. Finalmente se ha analizado y caracterizado el circuito. Este documento, además, contempla una revisión bibliográfica de los métodos y técnicas para medir la humedad, así como su relevancia y sus distintas aplicaciones.

Abstract:

In the present Final Degree Project, a study of signal conditioning methods for humidity sensors has been carried out in order to design, assemble and characterize a circuit with that function. To achieve this goal, firstly it has been carried out a theoretical study and later the simulation of different signal conditioning circuits for the main types of commercially available humidity sensors: resistive and capacitive sensors. After this study, the conditioning circuit for a capacitive humidity sensor based on the IC 555 was finally selected, as it fit our requirements, and a more detailed theoretical analysis of the circuit was carried out, following particular specifications. Then, the assembly, characterization and verification of the circuit was performed. As a practical application of the circuit, a meteorological station that measures both ambient temperature and relative humidity has been designed and implemented in a Printed Circuit Board (PCB). This design is based on the one hand, on signal conditioning circuits for temperature sensors studied in the degree and on the other hand, on the conditioning circuits for a capacitive humidity sensor, adapting both to share as many subsystems as possible and thus reduce costs. Finally, the circuit has been analysed and characterized. This document also includes a bibliographic review of the methods and techniques for measuring moisture, as well as its relevance and different applications.