Entender el funcionamiento de un circuito de medición de humedad del suelo

Este no es un gran circuito por una variedad de razones. Mide la corriente que se filtra entre las dos sondas con un voltaje razonablemente constante aplicado. Para referencia, aquí está el circuito nuevamente (esto es lo que estoy respondiendo, incluso si la pregunta se edita más adelante):

El opamp se utiliza como un amplificador inversor. Parece que la intención de mantener la entrada + dos diodos cae por debajo del suministro positivo. Debe haber una resistencia desde la parte inferior de los diodos a tierra para garantizar que los diodos estén siempre polarizados hacia adelante. Este circuito se basa en la corriente de polarización de entrada opamp, lo que es una mala idea.

Debido a la retroalimentación, el opamp mantendrá la entrada a este voltaje de polarización producido por los diodos. Digamos que los diodos caen 600 mV cada uno, por lo que estarán a 1.2 V por debajo del riel superior, que sale a 7.8 V aproximadamente. El 1.2 V aparece a través de los picos. Más humedad significa más corriente al mismo voltaje. Olvídate de R3 ( coloca los designadores de componentes en tu esquema! ) por ahora. La corriente a través del sensor fluirá a través de la resistencia de realimentación, lo que causará un voltaje a través de él. La salida operativa será de 7.8 V desde arriba menos el voltaje a través de la resistencia de realimentación. Por lo tanto, el medidor leerá más bajo para humedad alta y más alto para humedad baja.

En general, este es un circuito bastante horrible. Ya mencioné que la tensión de referencia depende de que el opamp tenga una corriente de polarización de entrada suficientemente alta. Esto no funcionará con mejores opamps que tengan una impedancia de entrada mucho mayor. Otros problemas con este circuito es que mantiene la corriente constantemente corriendo a través de las sondas, y la corriente solo va en una dirección. Eso significa que la corrosión y los efectos de chapado serán asimétricos, y no hay cancelación de ningún efecto de batería.

He tenido que detectar humedad antes, y hay formas mucho mejores. Uno que encontré que funciona muy bien es usar dos pines del microcontrolador que pueden ser de salida alta o baja, con alto o bajo débil pullup / down, o entradas A / D. Con esta configuración puedes tomar 4 lecturas separadas. Un pin siempre se mueve hacia arriba o hacia abajo, y el otro pin se tira débilmente en la dirección opuesta. Esto te da 4 combinaciones separadas. Al combinar la caída de voltaje medida en las 4 lecturas, no obtiene corriente DC neta, las compensaciones externas parásitas se cancelan y el efecto de la batería se cancela. Además, la corriente total a través de las sondas es muy pequeña, ya que solo necesita conducirlas unos pocos µs en cada lectura. La mayoría de las veces, las sondas no se activan en absoluto, incluso si toma un conjunto completo de lecturas 10 veces por segundo y aplica un poco de filtrado de paso bajo.

El circuito mide la resistencia del suelo entre las sondas. El tamaño y la forma no importan mucho para una lectura aproximada, por lo que las espigas o las placas funcionarán. Si desea probar y calcular la resistividad del suelo, entonces dos placas cuadradas probablemente serían las mejores.

El potenciómetro se puede usar para ajustar la ganancia y establecer el punto cero en cualquier nivel de referencia de humedad que desee. El circuito es un amplificador diferencial y funciona amplificando la corriente que pasa entre las sondas. Dado que los diodos proporcionarán una caída muy pequeña (alrededor de 150 mV aproximadamente), la entrada no inversora siempre será un poco más baja que la placa de la sonda, por lo que es esta tensión la que atraviesa el suelo y la resistencia de 1 k.