Titulo:
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores
.
Sumario:
Durante los últimos 30 años, los suelos han disminuido un 73 % su capacidad productiva, a nivel mundial. Una de las principales razones para esta cifra a la baja son las políticas implementadas, así como la falta de oportunidad para que el pequeño productor adopte estrategias de mejora, con lo cual, pueda aumentar la productividad. Por lo anterior, en esta investigación, se propone un sistema de medición de suelo para pequeños productores, a partir del diseño de dos sensores de bajo costo: (i) sensor de conductividad eléctrica aparente (CEa) y (ii) sensor de humedad. Estas variables de medición tienen la particularidad que sus características se pueden asociar a las propiedades físicas del suelo, para tomar decisiones. Los sensores desarrol... Ver más
Guardado en:
0123-4226
2619-2551
25
2022-12-31
Jhonatan Paolo Tovar-Soto, Jesus Hernán Camacho-Tamayo, Leonardo Enrique Bermeo-Clavijo, Oscar Leonardo García-Navarrete - 2022
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
info:eu-repo/semantics/openAccess
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
| id |
metarevistapublica_udca_revistau.d.c.aactualidad_divulgacioncientifica_94_article_1592 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores Proposal of a system for measuring apparent electrical conductivity and moisture of soil for small farmers Durante los últimos 30 años, los suelos han disminuido un 73 % su capacidad productiva, a nivel mundial. Una de las principales razones para esta cifra a la baja son las políticas implementadas, así como la falta de oportunidad para que el pequeño productor adopte estrategias de mejora, con lo cual, pueda aumentar la productividad. Por lo anterior, en esta investigación, se propone un sistema de medición de suelo para pequeños productores, a partir del diseño de dos sensores de bajo costo: (i) sensor de conductividad eléctrica aparente (CEa) y (ii) sensor de humedad. Estas variables de medición tienen la particularidad que sus características se pueden asociar a las propiedades físicas del suelo, para tomar decisiones. Los sensores desarrollados en este trabajo usan dos técnicas: el método de Wenner, para la CEa y la medición de impedancia eléctrica, para identificar la permitividad dieléctrica asociada con el contenido de agua del suelo. El sistema es controlado mediante la tarjeta Raspberry Pi 3, a través de un software desarrollado, que permite correlacionar los datos con su geolocalización. El dispositivo, se probó en mediciones controladas en laboratorio, con instrumentos calibrados, obteniendo un coeficiente . Finalmente, se hicieron pruebas in situ, con el fin de validar su uso por pequeños agricultores. In the last 30 years soils decreased 73 % of their productive capacity in the world. One of the main reasons for this decrease has been the politics implemented, as well as the absence of opportunity for the small producer to implement improvement strategies that can increase their productivity in the field. Therefore, in this research a soil measurement system is proposed for small farmers, based on the design of two sensors of low cost: (i) Apparent electrical conductivity (ECa) sensor and (ii) moisture sensor. These measurement variables have the particularity that their characteristics can be associated with the physical properties of the soil for decision-making. The sensors developed in this work employ two techniques: Wenner's method for ECa and electrical impedance measurement to identify the dielectric permittivity associated with the water content of the soil. The system is controlled by the Raspberry Pi 3 board through developed software that allows correlating data with its geolocation. The device was tested in controlled laboratory measurements with calibrated instruments, obtaining a coefficient of . Finally, on-site tests were made to validate their use for small farmers. Tovar-Soto, Jhonatan Paolo Camacho-Tamayo, Jesus Hernán Bermeo-Clavijo, Leonardo Enrique García-Navarrete, Oscar Leonardo Características físicas Sensores Suelos agrícolas Tecnología de bajo costo Agricultural soils Low-cost technology Physical characteristics Sensors Small farmers 25 2 Núm. 2 , Año 2022 :Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. Julio-Diciembre Artículo de revista Journal article 2022-12-31T00:00:00Z 2022-12-31T00:00:00Z 2022-12-31 text/xml application/pdf Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales U.D.C.A Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica 0123-4226 2619-2551 https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/view/1592 10.31910/rudca.v25.n2.2022.1592 https://doi.org/10.31910/rudca.v25.n2.2022.1592 eng http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 Jhonatan Paolo Tovar-Soto, Jesus Hernán Camacho-Tamayo, Leonardo Enrique Bermeo-Clavijo, Oscar Leonardo García-Navarrete - 2022 Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0. AGILENT TECHNOLOGIES. 2006. Agilent Impedance Measurement Handbook. Ed. Agilent Technologies (USA). 126p. 2. ANALOG DEVICES. 1998. Dual, Current Feedback Low Power Op Amp. 16p. Disponible desde internet en: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD812.pdf (con acceso el 10/06/2017). 3. ANALOG DEVICES. 2016. High Performance, 145 MHz Fast FET Op Amps. 28p. Disponible en internet desde: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8065_8066.pdf (con acceso el 15/06/2017). 4. CORTÉS, D.; PÉREZ, J.; CAMACHO TAMAYO, J. 2013. Relación espacial entre la conductividad eléctrica y algunas propiedades químicas del suelo. Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. 16(2):401-408. https://doi.org/10.31910/rudca.v16.n2.2013.912 5. CORWIN, D.; LESCH, S.M. 2003. Application of soil electrical conductivity to precision agriculture: Theory, principles, and guidelines. Agronomy Journal (USA). 95(3):455-471. https://doi.org/10.2134/agronj2003.4550 6. CORWIN, D.L.; RHOADES, J.D. 1984. Measurement of inverted electrical conductivity profiles using electromagnetic induction. Soil Science Society of America Journal. 48(2):288-291. https://doi.org/10.2136/sssaj1984.03615995004800020011x 7. ELLER, H.; DENOTH, A. 1996. A capacitive soil moisture sensor. Journal of Hydrology. 185(1-4):137-146. https://doi.org/10.1016/0022-1694(95)03003-4 8. EXAR CORPORATION. 2008. XR-2206. Monolitic Function Generator. Disponible en internet desde: https://www.sparkfun.com/datasheets/Kits/XR2206_104_020808.pdf (con acceso el 15/06/2017). 9. ICT INTERNATIONAL. 2015. Decagon 10HS Moisture. Disponible en internet desde: http://www.ictinternational.com/pdf/?product_id=256 (con acceso el 20/02/2017). 10. INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, IEEE. 2012. IEEE 81-2012. IEEE Guide for measuring earth resistivity, ground impedance, and earth surface potentials of a grounding system. Disponible desde internet en: https://standards.ieee.org/standard/81-2012.html (con acceso el 18/11/2016). 11. LINEAR TECHNOLOGY. 1994. LT1055/LT1056. Precision, high speed, JFET input operational amplifiers. Disponible en internet desde: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fd.pdf (con acceso el 15/10/2016) 12. MENZIANI, M.; RIVASI, M.; PUGNAGHI, S.; SANTANGELO, R.; VINCENZI, S. 1996. Soil volumetric water content measurements using TDR technique. Annals of Geophysics. 39(1):91-96. https://doi.org/10.4401/ag-3953 13. RAMBAUTH IBARRA, G.E. 2022. Agricultura de precisión: La integración de las TIC en la producción Agrícola. Computer and Electronic Sciences: Theory and Applications. 3(1):34-38. https://doi.org/10.17981/cesta.03.01.2022.04 14. RASPBERRY PI FOUNDATION. 2016. Raspberry Pi. Disponible en internet desde: https://www.raspberrypi.org (con acceso el 20/06/2016). 15. SEIDEL, K.; LANGE, G. 2007. Direct current resistivity methods. In: Environmental geology. Springer (Berlin, Heidelberg). p.205-237. https://doi.org/10.1007/978-3-540-74671-3_8 16. STADLER, A.; RUDOLPH, S.; KUPISCH, M.; LANGENSIEPEN, M.; VAN DER KRUK, J.; EWERT, F. 2015. Quantifying the effects of soil variability on crop growth using apparent soil electrical conductivity measurements. European Journal of Agronomy. 64:8-20. https://doi.org/10.1016/j.eja.2014.12.004 17. SUSHA LEKSHMI, S.U.; SINGH, D.N.; SHOJAEI BAGHINI, M. 2014. A critical review of soil moisture measurement. Measurement (Italia). 54:92-105. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2014.04.007 18. TEXAS INSTRUMENTS. 2017. INA21x voltage output, low- or high-side measurement, bidirectional, zero-drift series, current-shunt monitors. Disponible desde internet en: http://www.ti.com/lit/ds/sbos437j/sbos437j.pdf (con acceso el 14/05/2016). 19. WENNER, F. 1915. A method of measuring earth resistivity. Bulletin of the Bureau of Standards. 18:469-478. https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/1592/2456 https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/1592/2457 info:eu-repo/semantics/article http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 http://purl.org/coar/resource_type/c_1843 info:eu-repo/semantics/publishedVersion http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 Text Publication |
| institution |
UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS Y AMBIENTALES |
| thumbnail |
https://nuevo.metarevistas.org/UNIVERSIDADDECIENCIASAPLICADASYAMBIENTALES/logo.png |
| country_str |
Colombia |
| collection |
Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica |
| title |
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores |
| spellingShingle |
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores Tovar-Soto, Jhonatan Paolo Camacho-Tamayo, Jesus Hernán Bermeo-Clavijo, Leonardo Enrique García-Navarrete, Oscar Leonardo Características físicas Sensores Suelos agrícolas Tecnología de bajo costo Agricultural soils Low-cost technology Physical characteristics Sensors Small farmers |
| title_short |
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores |
| title_full |
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores |
| title_fullStr |
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores |
| title_full_unstemmed |
Propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores |
| title_sort |
propuesta de un sistema de medición de conductividad eléctrica aparente y humedad del suelo para pequeños agricultores |
| title_eng |
Proposal of a system for measuring apparent electrical conductivity and moisture of soil for small farmers |
| description |
Durante los últimos 30 años, los suelos han disminuido un 73 % su capacidad productiva, a nivel mundial. Una de las principales razones para esta cifra a la baja son las políticas implementadas, así como la falta de oportunidad para que el pequeño productor adopte estrategias de mejora, con lo cual, pueda aumentar la productividad. Por lo anterior, en esta investigación, se propone un sistema de medición de suelo para pequeños productores, a partir del diseño de dos sensores de bajo costo: (i) sensor de conductividad eléctrica aparente (CEa) y (ii) sensor de humedad. Estas variables de medición tienen la particularidad que sus características se pueden asociar a las propiedades físicas del suelo, para tomar decisiones. Los sensores desarrollados en este trabajo usan dos técnicas: el método de Wenner, para la CEa y la medición de impedancia eléctrica, para identificar la permitividad dieléctrica asociada con el contenido de agua del suelo. El sistema es controlado mediante la tarjeta Raspberry Pi 3, a través de un software desarrollado, que permite correlacionar los datos con su geolocalización. El dispositivo, se probó en mediciones controladas en laboratorio, con instrumentos calibrados, obteniendo un coeficiente . Finalmente, se hicieron pruebas in situ, con el fin de validar su uso por pequeños agricultores.
|
| description_eng |
In the last 30 years soils decreased 73 % of their productive capacity in the world. One of the main reasons for this decrease has been the politics implemented, as well as the absence of opportunity for the small producer to implement improvement strategies that can increase their productivity in the field. Therefore, in this research a soil measurement system is proposed for small farmers, based on the design of two sensors of low cost: (i) Apparent electrical conductivity (ECa) sensor and (ii) moisture sensor. These measurement variables have the particularity that their characteristics can be associated with the physical properties of the soil for decision-making. The sensors developed in this work employ two techniques: Wenner's method for ECa and electrical impedance measurement to identify the dielectric permittivity associated with the water content of the soil. The system is controlled by the Raspberry Pi 3 board through developed software that allows correlating data with its geolocation. The device was tested in controlled laboratory measurements with calibrated instruments, obtaining a coefficient of . Finally, on-site tests were made to validate their use for small farmers.
|
| author |
Tovar-Soto, Jhonatan Paolo Camacho-Tamayo, Jesus Hernán Bermeo-Clavijo, Leonardo Enrique García-Navarrete, Oscar Leonardo |
| author_facet |
Tovar-Soto, Jhonatan Paolo Camacho-Tamayo, Jesus Hernán Bermeo-Clavijo, Leonardo Enrique García-Navarrete, Oscar Leonardo |
| topicspa_str_mv |
Características físicas Sensores Suelos agrícolas Tecnología de bajo costo |
| topic |
Características físicas Sensores Suelos agrícolas Tecnología de bajo costo Agricultural soils Low-cost technology Physical characteristics Sensors Small farmers |
| topic_facet |
Características físicas Sensores Suelos agrícolas Tecnología de bajo costo Agricultural soils Low-cost technology Physical characteristics Sensors Small farmers |
| citationvolume |
25 |
| citationissue |
2 |
| citationedition |
Núm. 2 , Año 2022 :Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. Julio-Diciembre |
| publisher |
Universidad de Ciencias Aplicadas y Ambientales U.D.C.A |
| ispartofjournal |
Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica |
| source |
https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/view/1592 |
| language |
eng |
| format |
Article |
| rights |
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 Jhonatan Paolo Tovar-Soto, Jesus Hernán Camacho-Tamayo, Leonardo Enrique Bermeo-Clavijo, Oscar Leonardo García-Navarrete - 2022 Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0. info:eu-repo/semantics/openAccess http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
| references_eng |
AGILENT TECHNOLOGIES. 2006. Agilent Impedance Measurement Handbook. Ed. Agilent Technologies (USA). 126p. 2. ANALOG DEVICES. 1998. Dual, Current Feedback Low Power Op Amp. 16p. Disponible desde internet en: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD812.pdf (con acceso el 10/06/2017). 3. ANALOG DEVICES. 2016. High Performance, 145 MHz Fast FET Op Amps. 28p. Disponible en internet desde: http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD8065_8066.pdf (con acceso el 15/06/2017). 4. CORTÉS, D.; PÉREZ, J.; CAMACHO TAMAYO, J. 2013. Relación espacial entre la conductividad eléctrica y algunas propiedades químicas del suelo. Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. 16(2):401-408. https://doi.org/10.31910/rudca.v16.n2.2013.912 5. CORWIN, D.; LESCH, S.M. 2003. Application of soil electrical conductivity to precision agriculture: Theory, principles, and guidelines. Agronomy Journal (USA). 95(3):455-471. https://doi.org/10.2134/agronj2003.4550 6. CORWIN, D.L.; RHOADES, J.D. 1984. Measurement of inverted electrical conductivity profiles using electromagnetic induction. Soil Science Society of America Journal. 48(2):288-291. https://doi.org/10.2136/sssaj1984.03615995004800020011x 7. ELLER, H.; DENOTH, A. 1996. A capacitive soil moisture sensor. Journal of Hydrology. 185(1-4):137-146. https://doi.org/10.1016/0022-1694(95)03003-4 8. EXAR CORPORATION. 2008. XR-2206. Monolitic Function Generator. Disponible en internet desde: https://www.sparkfun.com/datasheets/Kits/XR2206_104_020808.pdf (con acceso el 15/06/2017). 9. ICT INTERNATIONAL. 2015. Decagon 10HS Moisture. Disponible en internet desde: http://www.ictinternational.com/pdf/?product_id=256 (con acceso el 20/02/2017). 10. INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, IEEE. 2012. IEEE 81-2012. IEEE Guide for measuring earth resistivity, ground impedance, and earth surface potentials of a grounding system. Disponible desde internet en: https://standards.ieee.org/standard/81-2012.html (con acceso el 18/11/2016). 11. LINEAR TECHNOLOGY. 1994. LT1055/LT1056. Precision, high speed, JFET input operational amplifiers. Disponible en internet desde: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fd.pdf (con acceso el 15/10/2016) 12. MENZIANI, M.; RIVASI, M.; PUGNAGHI, S.; SANTANGELO, R.; VINCENZI, S. 1996. Soil volumetric water content measurements using TDR technique. Annals of Geophysics. 39(1):91-96. https://doi.org/10.4401/ag-3953 13. RAMBAUTH IBARRA, G.E. 2022. Agricultura de precisión: La integración de las TIC en la producción Agrícola. Computer and Electronic Sciences: Theory and Applications. 3(1):34-38. https://doi.org/10.17981/cesta.03.01.2022.04 14. RASPBERRY PI FOUNDATION. 2016. Raspberry Pi. Disponible en internet desde: https://www.raspberrypi.org (con acceso el 20/06/2016). 15. SEIDEL, K.; LANGE, G. 2007. Direct current resistivity methods. In: Environmental geology. Springer (Berlin, Heidelberg). p.205-237. https://doi.org/10.1007/978-3-540-74671-3_8 16. STADLER, A.; RUDOLPH, S.; KUPISCH, M.; LANGENSIEPEN, M.; VAN DER KRUK, J.; EWERT, F. 2015. Quantifying the effects of soil variability on crop growth using apparent soil electrical conductivity measurements. European Journal of Agronomy. 64:8-20. https://doi.org/10.1016/j.eja.2014.12.004 17. SUSHA LEKSHMI, S.U.; SINGH, D.N.; SHOJAEI BAGHINI, M. 2014. A critical review of soil moisture measurement. Measurement (Italia). 54:92-105. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2014.04.007 18. TEXAS INSTRUMENTS. 2017. INA21x voltage output, low- or high-side measurement, bidirectional, zero-drift series, current-shunt monitors. Disponible desde internet en: http://www.ti.com/lit/ds/sbos437j/sbos437j.pdf (con acceso el 14/05/2016). 19. WENNER, F. 1915. A method of measuring earth resistivity. Bulletin of the Bureau of Standards. 18:469-478. |
| type_driver |
info:eu-repo/semantics/article |
| type_coar |
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 |
| type_version |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| type_coarversion |
http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 |
| type_content |
Text |
| publishDate |
2022-12-31 |
| date_accessioned |
2022-12-31T00:00:00Z |
| date_available |
2022-12-31T00:00:00Z |
| url |
https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/view/1592 |
| url_doi |
https://doi.org/10.31910/rudca.v25.n2.2022.1592 |
| issn |
0123-4226 |
| eissn |
2619-2551 |
| doi |
10.31910/rudca.v25.n2.2022.1592 |
| url4_str_mv |
https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/1592/2456 |
| url2_str_mv |
https://revistas.udca.edu.co/index.php/ruadc/article/download/1592/2457 |
| _version_ |
1811201178337280000 |