Diseño de sensores de humedad del suelo basados en técnicas de reflectometría en el dominio de la frecuencia (FDR, frequency domain reflectometry)

Abstract

Para un sistema eficiente de riego localizado, es esencial obtener un indicador de la humedad del suelo de una planta o grupo de plantas, para conseguir determinar si es necesario regar, cuándo debe de hacerse y qué cantidad de agua se debe aplicar. Adicionalmente, es muy importante que el coste de los sensores de humedad de suelo se minimice tanto como sea posible. En este proyecto, se aborda el desarrollo de un sensor de humedad de suelo de bajo coste. En concreto, se continúan los estudios ya realizados en el campo de la tecnología de la Reflectometría en el Dominio de la Frecuencia (FDR, Frequency Domain Reflectometry), siguiendo las líneas de investigación del Dr. Martin Oates. Las técnicas basadas en FDR han demostrado ser menos sensibles a los niveles de salinidad que las técnicas basadas en la resistividad del suelo, como los dispositivos Wenner, aunque su funcionamiento depende de la frecuencia de oscilación aplicada. En base esto, se plantea el desarrollo de un sensor basado en la tecnología FDR, con el cual se pueden medir diferentes variables muy importantes en la agricultura, a un precio que permita utilizar estos sensores individualmente en cultivos donde sea necesario conocer exactamente el estado de cada planta. Para el desarrollo del prototipo de sensor FDR, se utiliza la plataforma Arduino como elemento de procesamiento y control. Para la implementación de la electrónica necesaria, se utilizan diferentes amplificadores operacionales, determinando cuál de ellos es el más adecuado para el proyecto según su relación prestaciones/precio. El prototipo desarrollado, mide temperaturas y humedades en la tierra y en el aire, siendo capaz además de enviar todos los datos registrados a través de un enlace de comunicación vía radio de bajo coste. En este proyecto, se abarca desde la puesta en marcha del prototipo diseñado por el Dr. Martin Oates, hasta la realización de pruebas en campo con el mismo, incluyendo el desarrollo del software necesario tanto para la realización de medidas como para las comunicaciones y la programación de una interfaz gráfica a modo de sistema SCADA.