Concepto y realización de módulos de medición basados en ISFET para análisis de nutrientes del suelo en el campo y sistemas hidropónicos
Autores: Riedel, Vadim; Hinck, Stefan; Peiter, Edgar; Ruckelshausen, Arno
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Concepto y realización de módulos de medición basados en ISFET para análisis de nutrientes del suelo en el campo y sistemas hidropónicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Transistores de efecto de campo selectivos de iones
ISFETs
Microsensores
Dominios agrícolas
Nutrientes disponibles para las plantas
Valores de pH
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
Los transistores de efecto de campo selectivos de iones (ISFETs) ofrecen potencial como microsensores para la monitorización in situ de variables objetivo complejas en acciones en bucle cerrado en tiempo real. Este artículo presenta el concepto y la realización de sistemas de medición basados en ISFET específicos para aplicaciones en dos dominios agrícolas diferentes: mediciones de suelo en el campo e sistemas hidropónicos. Los ISFETs disponibles comercialmente se integraron como módulos multi-sensor y unidades de un solo sensor para la medición de nutrientes disponibles para las plantas, como , , o y valores de pH. Además, se midieron valores de pH relevantes para la aplicación, así como temperaturas para fines de calibración. Los ISFETs se seleccionaron de acuerdo con la dinámica de medición relevante para las aplicaciones. Para los procedimientos de desarrollo y pruebas, se construyó una configuración de laboratorio. Apoyados por materiales de referencia, los resultados de los ISFETs se evaluaron con respecto a la estabilidad bajo la influencia de variables perturbadoras, la reproducibilidad y el tiempo de asentamiento. Los resultados se utilizaron para desarrollar nueva electrónica de lectura. Junto con la estabilidad, los procesos de acondicionamiento y calibración fueron relevantes. Los microsensores se integraron en nuevos sistemas de manipulación mecatrónica específicos para la aplicación y flujos de procesos. La realización y las pruebas se presentan, así como las primeras mediciones en campos al aire libre y entornos hidropónicos interiores.
Descripción
Los transistores de efecto de campo selectivos de iones (ISFETs) ofrecen potencial como microsensores para la monitorización in situ de variables objetivo complejas en acciones en bucle cerrado en tiempo real. Este artículo presenta el concepto y la realización de sistemas de medición basados en ISFET específicos para aplicaciones en dos dominios agrícolas diferentes: mediciones de suelo en el campo e sistemas hidropónicos. Los ISFETs disponibles comercialmente se integraron como módulos multi-sensor y unidades de un solo sensor para la medición de nutrientes disponibles para las plantas, como , , o y valores de pH. Además, se midieron valores de pH relevantes para la aplicación, así como temperaturas para fines de calibración. Los ISFETs se seleccionaron de acuerdo con la dinámica de medición relevante para las aplicaciones. Para los procedimientos de desarrollo y pruebas, se construyó una configuración de laboratorio. Apoyados por materiales de referencia, los resultados de los ISFETs se evaluaron con respecto a la estabilidad bajo la influencia de variables perturbadoras, la reproducibilidad y el tiempo de asentamiento. Los resultados se utilizaron para desarrollar nueva electrónica de lectura. Junto con la estabilidad, los procesos de acondicionamiento y calibración fueron relevantes. Los microsensores se integraron en nuevos sistemas de manipulación mecatrónica específicos para la aplicación y flujos de procesos. La realización y las pruebas se presentan, así como las primeras mediciones en campos al aire libre y entornos hidropónicos interiores.