Los sensores de humedad del tipo capacitivo se utilizan en higrómetros, en el control de la humedad relativa de ambientes sensibles y en muchas otras aplicaciones similares. Para estos sensores, del tipo capacitivo, se utilizan circuitos especiales. Linear Technologies (www.linear.com) tiene varios circuitos prácticos para este propósito. En el sitio web de Linear encontramos tres circuitos bastante interesantes que llevamos a los lectores en este artículo.
Los sensores de humedad del tipo semiconductor se basan en el cambio de capacitancia de un elemento sensor cuando absorbe humedad. La manera más simple de conectar este sensor con un circuito de medida para obtener una tensión o una señal con una característica proporcional a la humedad relativa es utilizando un circuito oscilador.
El oscilador genera una señal cuya frecuencia cambia con la humedad relativa. Esta señal se puede utilizar directamente, aplicándose a un temporizador / contador de un microprocesador, o bien integrado para obtener una tensión.
A continuación, damos algunos circuitos prácticos de medidores de humedad que hacen uso de un oscilador integrado de Linear, el LTC1799.
Este componente consiste en un oscilador completo que tiene su frecuencia determinada sólo por una resistencia externa. Este resistor puede ser fijo o bien un sensor resistivo, como en el caso del sensor de temperatura mostrado en la figura 1.
La gran versatilidad de este componente está en el hecho de que puede generar señales de algunos hertz hasta 33 MHz.
En la figura 2 tenemos el modo de hacer la programación de frecuencia de ese componente.
El primer circuito para un sensor capacitivo de humedad relativa se muestra en la figura 3.
Este circuito entonces proporciona una señal de salida que consiste en una frecuencia de 0 a 1 kHz a 0 a 100% de humedad. Observe el uso de componentes de precisión en esta aplicación y los componentes de ajuste.
El segundo circuito propuesto por Linear se muestra en la figura 4. Este circuito también utiliza un sensor capacitivo y el LTC1799 como oscilador de referencia.
El oscilador genera una señal de 12,77 MHz, el cual, después de pasar por un sistema digital de divisiones sucesivas, tiene su frecuencia reducida a 12,4 kHz. Observe el uso de la lógica TTL para hacer esta división. Una posibilidad interesante de alteración en ese sector del circuito, y también en los demás, sería hacer esa división en un microcontrolador.
El resultado final es que el circuito proporciona pulsos de 0 a 100 para humedad relativa de 0 a 100%. Además de la lógica y el oscilador, el circuito también emplea dos amplificadores operativos en una configuración de comparador de ventana.
El tercer circuito presentado consiste en una configuración denominada heteródina. En ese circuito, también tenemos una salida de 0 a 1 kHz para las unidades relativas en el rango del 0 al 100%. La precisión de este circuito es del 2%, más la tolerancia de los componentes usados.
En esta configuración tenemos dos osciladores, siendo un fijo y el otro variable. La variable tiene su frecuencia controlada por el sensor capacitivo de humedad. Ver la figura 5.
La diferencia de frecuencia, que depende de la humedad relativa, es desmodulada y procesada para producir la señal de salida. Observe que el circuito funciona a una frecuencia 25 veces mayor, siendo la señal final dividida sólo al final del proceso.
Conclusión:
Estos circuitos sirven de muestra para el lector que está proyectando sensores de humedad o trabajando con otros sensores resistivos. Las configuraciones pueden ser aprovechadas en la integración o pueden ser modificadas de acuerdo con el tipo de aplicación.