Circuito del detector de agua:principio de funcionamiento y conceptos básicos

Si posee un estanque de peces o una piscina, comprende cómo una fuga de agua puede ser frustrante. Le indicará que siga rellenando el agua, lo cual es tedioso, requiere mucho tiempo y es costoso a largo plazo. Por lo tanto, hacer un seguimiento de si hay una fuga que daña lentamente es muy importante. Pero no necesita sistemas sofisticados de detección de fugas de agua para saber cuándo hay un problema. Un simple circuito detector de agua resultará útil para identificar una fuga de plomería con mucha molestia. Vamos a discutir la dinámica de este simple proyecto en detalle. Echa un vistazo.

Esquema del circuito del detector de agua

A continuación se muestra una representación esquemática de este circuito. Los diagramas de circuito pueden diferir, pero la representación básica se ilustra a continuación.

Figura 1:Esquema del circuito de un detector de agua

Nota: El circuito ilustrado arriba usará un comparador LM339 para comparar el voltaje de la sonda de detección y el voltaje de referencia V_REF . Suponemos que necesita el circuito para comprobar los cambios en el nivel del agua en una piscina o estanque.

Por lo tanto, en términos prácticos, necesitará una sonda de detección y una sonda de tierra, como se muestra en la siguiente ilustración.

Figura 2:Ilustración de configuración del detector de agua

Las sondas, en este caso, son cables puente de tablero.

Componentes del circuito del detector de agua

Del esquema anterior, puede identificar varios componentes electrónicos. Incluyen:

Resistencias de R1 a R5- ohmios

Q1-Transistor 2N3904

C1, =condensador de 0,1 uF

Diodo D1/ LED verde

T1=Transistor PNP BC557

U1-IC comparador LM339

¿Cómo funciona el circuito?

Figura 3:Un técnico trabajando en un circuito

Como mencionamos anteriormente e ilustramos en los circuitos de la figura, el comparador LM339 es muy importante. También cabe destacar una sonda de voltaje que presentamos anteriormente como la sonda de detección.

Ahora, el voltaje en esta sonda dependerá principalmente de si está en contacto con el agua o no.

En un circuito abierto, la sonda de detección no está en contacto con el agua. Por lo tanto, como se representa en el esquema anterior, el voltaje en la sonda de detección será de 5 V.

En este caso, la impedancia de entrada del comparador es muy alta. En consecuencia, una pequeña corriente fluirá a través de R3. Además, habrá voltaje cero a través de esta resistencia. Por lo tanto, el voltaje de entrada inversor del comparador y el voltaje de la sonda de detección serán de 5V.

Divisor de voltaje

A continuación, haga contacto entre la sonda de detección y el agua. Habrá resistencia entre el suelo y la sonda sensora en este caso. Posteriormente, la resistencia formará un divisor de voltaje entre el voltaje de detección y el voltaje de tierra.

Nos referiremos a esta resistencia como AGUA_.

Aquí hay una representación de cómo se da cuenta de la resistencia al agua cuando la sonda toca el agua.

Figura 4:Ilustración de resistencia al agua

Las ecuaciones del circuito para el voltaje en la sonda del sensor V_PROBE son:

Cuando R_AGUA es menor que 1 MΩ, el voltaje en el V_PROBE estará por debajo de 2.5V. Suponemos que el agua tiene una resistencia que mide menos de 1 MΩ ya que no estamos probando agua purificada.

En este caso, la resistividad del agua pura es mayor que la del agua sin purificar.

Por lo tanto, es posible determinar si la sonda sensora está en contacto con el agua al verificar sus niveles de voltaje. Si está por encima de 2,5 V, la sonda no está en contacto con el agua. Por otro lado, si está por debajo del umbral de 2,5 V, es muy probable que esté en contacto con el agua.

Recuerde, las comparaciones de voltaje aquí son posibles ya que tenemos un comparador. También cabe destacar que la tensión de referencia que nos ocupa se debe a las dos resistencias de 100 KΩ. En este caso, las resistencias R1 y R2 son las responsables.

¿Cómo facilitan este proceso? Tenga en cuenta que la pequeña corriente fluye hacia la entrada no inversora de alta impedancia del comparador. Por lo tanto, las dos resistencias crearán un divisor de voltaje que produce un voltaje de referencia de 2,5 V.

Figura 5:Un experto en piscinas realizando prácticas de mantenimiento de rutina

Comparadores

También cabe destacar que el LM339 tiene cuatro comparadores. En este circuito solo es necesario uno de los comparadores. Otra característica importante de los comparadores LM339 es que tienen salidas de colector abierto.

Por lo tanto, cuando la V_PROBE es menor que el voltaje de referencia, el comparador hace que su salida sea flotante. Por el contrario, el comparador conectará su salida a tierra cuando el voltaje de la sonda de detección exceda el voltaje de referencia.

Otro componente importante de este circuito detector de agua básico es el transistor Q1. Anteriormente, mencionamos que en escenarios cuando V_PROBE> V_REFERENCIA , la salida del comparador se conectará a tierra. En consecuencia, no habrá corriente base a través de Q1.

Por lo tanto, el transistor estará en un estado de corte. Como resultado, no pasará corriente a través del LED cuando el agua esté fuera de la sonda de detección. El proceso inverso ocurre cuando V_PROBE REFERENCIA , t

El papel de R4 en este prototipo de circuito es saturar el transistor y, en consecuencia, encender el detector LED. Sucederá cuando la sonda sensora esté en contacto con el agua.

¿Cómo probar el circuito?

Figura 6:Un botón LED verde

Después de conectar el circuito, como hemos resaltado anteriormente, ahora es el momento de probarlo. Primero, coloque la sonda de tierra en agua y la sonda de detección no en contacto con el agua. Notará que el LED verde permanecerá apagado durante esta configuración.

A continuación, coloque la sonda de detección en la superficie del agua mientras la sonda de tierra permanece en el agua. El LED verde se encenderá.

Mediante estas dos pruebas simples, puede determinar si el circuito está operativo o no. Tenga en cuenta que hemos utilizado cables de placa de prueba como sondas en este circuito. Son adecuados para un circuito de sensor de humedad simple.

Para un proyecto sofisticado, es imperativo comprobar si los materiales de la sonda resistirán la corrosión. Además, necesitará una actualización de estos componentes básicos para mejorar la confiabilidad de la detección.

¿Existe un circuito alternativo?

Figura 7:Un electricista ensamblando un circuito

Existe un circuito alternativo al que acabamos de comentar anteriormente. La única diferencia sobre la alternativa es que tendrás que intercambiar las entradas del comparador. Sin embargo, solo se presentan algunos ajustes en el circuito alternativo ya que los conceptos de electricidad son similares.

Conclusión

Mantener un nivel de agua constante es esencial en numerosas aplicaciones. Acabamos de explicar cómo lograr ese proceso utilizando un circuito detector de agua primario.

Puedes probarlo como tu proyecto universitario para ver si lo que acabamos de explicar funciona. Además, siéntase libre de involucrarnos a medida que aborda el proyecto comunicándose. Le proporcionaremos toda la ayuda que necesite.