En los próximos años, el agua potable será una de las escasas comodidades. Esto sería en parte atribuible a nuestra mala gestión del suministro de agua y su desperdicio. En los hogares normales, donde se usan bombas para llenar los tanques superiores (OHT), generalmente se observa que las personas encienden la bomba y olvidan apagarla incluso cuando el tanque se ha llenado. Como resultado, el agua se desborda hasta que la gente del hogar nota el desbordamiento y apaga la bomba. Como el OHT, en general, se mantiene en el piso superior, no es muy conveniente subir con frecuencia y ver el nivel del agua en el OHT.
Este problema se puede resolver utilizando el circuito inteligente digital de control de nivel de líquido presentado aquí. Tiene las siguientes características:
- Puede encender automáticamente la bomba cuando el tanque está vacío y apagarlo cuando el tanque se llena.
- Puede verificar el nivel de agua del tanque subterráneo (tanque de sumidero) desde el cual se bombea el agua al tanque superior (OHT). Si el nivel de agua del tanque de sumidero está por debajo del nivel predeterminado, la unidad apaga la bomba para protegerla del funcionamiento en seco, incluso si el tanque superior puede estar completamente vacío.
- Incluye corte de bajo y sobrevoltaje para apagar la bomba si el voltaje no está dentro de los límites especificados bajo (200V) y alto (250V).
- Incluye un circuito para la visualización digital del nivel superior del tanque para indicar los niveles de agua 0 a 4 según las posiciones de las puntas de los sensores dentro del tanque superior.
- Los sensores utilizados en este proyecto tienen una vida útil de más de cinco años.
Circuito de pantalla digital (consulte la Fig. 1.). Este circuito comprende una puerta XOR IC1 (CD4030) cuádruple de 2 entradas para salidas de suma, convertidor de código decimal a BCD usando matriz de diodos de diodos D3 a D7, un decodificador BCD a 7 segmentos / controlador IC2 (74LS47) y pantalla de 7 segmentos de tipo de ánodo común LTS 542R.
Cuando solo la punta de la sonda del sensor (cátodo) No. 1 está en contacto con el agua, el voltaje en el pin 3 de IC1 se vuelve lógicamente alto (es decir, + 5V), y por lo tanto el voltaje en la línea No. 1 (L-1 ) también se vuelve alto. Ahora, debido a la conducción del diodo D3, el código BCD 0001 (Q3 Q2 Q1 Q0) es generado y convertido en un código equivalente de 7 segmentos por IC2 (74LS47) para mostrar el dígito decimal ‘1’.
De manera similar, cuando las puntas de ambos sensores 1 y 2 están en contacto con el agua, el voltaje en el pin 3 se vuelve lógicamente bajo (0V) mientras que los voltajes en el pin 4 y la línea 2 (L-2) se vuelven lógicamente altos (es decir, + 5V ) Ahora, debido a la conducción del diodo D6, se genera el código BCD correspondiente 0010 y se visualiza el dígito decimal 2 en la pantalla de 7 segmentos.
Cuando el tanque está completamente vacío, las salidas de todas las compuertas XOR de IC1 son bajas y la pantalla muestra el dígito decimal 0. De esta manera, el circuito de la pantalla funciona para mostrar los dígitos decimales del 0 al 4, lo que corresponde al nivel del agua según lo definido por la posición de los sensores a diferentes alturas. Aquí las resistencias R9 a R12 y R19 a R21 se han utilizado para la extracción pasiva.
Circuito controlador. El circuito del controlador está construido alrededor de tres circuitos integrados NOR quad de 2 entradas (IC3 a IC5) para encender o apagar el motor de la bomba cuando se cumplen ciertas condiciones. Las condiciones a cumplir para el encendido / funcionamiento de la bomba son:
- La fuente de alimentación debe estar dentro de ciertos límites de corte «bajo» y «alto» (por ejemplo, entre 200 V CA y 250 V CA).
- El nivel de agua en el sumidero (tanque de tierra) está por encima de cierto nivel óptimo (2 ‘en la Fig. 1).
- El agua en el tanque superior (OHT) está por debajo del nivel mínimo.
Una vez que se cumplan las tres condiciones mencionadas anteriormente, el motor de la bomba comenzará a funcionar. El nivel lógico correspondiente en el punto A será bajo (el punto B también será bajo automáticamente, sin estar en contacto con el líquido), el punto C también será bajo y el punto D será alto.
Una vez que funciona, la bomba continuará funcionando incluso cuando el agua se eleve por encima del nivel mínimo en el OHT (es decir, cuando el punto A se eleve posteriormente), siempre que la primera condición se cumpla por completo y el nivel de agua en el sumidero no haya descendido por debajo la del sensor 1 ‘. Solo se detendrá cuando se haya alcanzado el nivel máximo especificado en el OHT o el nivel del agua en el sumidero haya caído por debajo de la posición del sensor 1 ‘.
Aquí los pares de puertas NOR de N2 y N3, y N6 y N7, forman enganches NOR. Cuando el nivel de agua del tanque de tierra (sumidero) está por encima del nivel definido 2 ‘, el voltaje en el pin 11 de la puerta N6 es bajo. Entonces el diodo D12 no puede conducir. Además, si el voltaje de la red está dentro de los límites aceptables de 200-250V, el voltaje en el pin de salida 3 de la puerta N12 es alto y el voltaje en el colector del transistor T2 es bajo. Los diodos D8 y D11 se cortan así. Por lo tanto, el voltaje en el pin de entrada 8 de la puerta N4 se reduce a un nivel lógico bajo mediante la resistencia pasiva R18 (56 kilo-ohm).
Ahora, si el tanque superior está vacío, es decir, el nivel de agua está por debajo del nivel 1, los estados de voltaje en los pines de entrada 1 de la puerta N2, y los pines 12 y 13 de la puerta N1, se reducen a lógica baja por las resistencias pasivas de caída R13 y R14 respectivamente . Por lo tanto, los voltajes en el pin 11 de salida de la puerta N1 y el pin 5 de entrada de la puerta N3 se vuelven lógicamente altos para forzar que la salida en el pin 4 de la puerta N3 se enganche bajo. Este nivel lógico no cambiará hasta que los voltajes en los pines de entrada 5 y 6 de la puerta N3 sean bajos (0V) y el voltaje en el pin 1 de la puerta N2 suba (+ 5V). Dado que ambas entradas de la puerta N4 son bajas, por lo tanto, su salida en el pin 10 sube lógicamente para conducir el transistor T1 a la conducción. El relé RL1 se energiza y el motor de la bomba se enciende ».
El nivel del agua del tanque superior comienza a subir. Cuando el nivel del agua alcanza la punta del sensor superior 5, el voltaje en el pin 1 de la compuerta N2 sube. Ya, los niveles de voltaje en el pin 11 de la puerta N1 y el pin de entrada 5 de la puerta N3 son bajos. Por lo tanto, los voltajes en el pin de salida 4 de la puerta N3 y el pin de entrada 9 de la puerta N4 se vuelven lógicamente altos para convertir el pin de salida 10 de la puerta 4 en un nivel lógico bajo. Por lo tanto, el relé RL1 se desactiva para apagar la bomba.
Cuando el voltaje de línea está dentro de los límites especificados y el nivel del agua subterránea cae por debajo del nivel definido 1 ‘, el voltaje en el pin de salida 11 de la puerta N6 se vuelve lógicamente alto para hacer que el diodo D12 conduzca. Como resultado, el voltaje en el pin 8 de la puerta N4 se vuelve lógicamente alto para hacer que su pin de salida 10 baje. El transistor T1 se corta y el relé se mantiene desactivado, aunque el tanque superior esté completamente vacío. El relé se habilitará solo cuando el nivel de agua en el tanque de sumidero esté por encima del nivel 2 ‘.
Cuando el nivel del agua del tanque subterráneo está por encima del nivel 2 ‘pero el voltaje de la línea está fuera de rango, el pin de salida N12 de la puerta 3 baja para cortar el transistor T2, haciendo que el diodo D11 conduzca. En este estado, la salida de la puerta N6 y la salida de la puerta N2 se vuelven lógicamente bajas. Aunque el diodo D12 no conduce, el diodo D11 conduce y la salida de la puerta N4 baja para cortar el transistor T1. Esto desactiva el relé RL1 y la bomba permanece apagada, incluso si el tanque superior está completamente vacío.
Aquí se han utilizado dos sensores catódicos para detectar el nivel del agua del tanque subterráneo en lugar de uno, para proporcionar cierta histéresis en el sistema. Cuando el nivel del agua subterránea está por debajo del nivel 1 ‘, la salida de la puerta N6 se convierte en lógica alta (5V). Cuando el nivel del agua está por encima del nivel 2 ‘, la salida de la puerta N6 es lógicamente baja (0V). Si el nivel del agua está entre los niveles 1 ‘y 2’, no hay cambio de estado en la salida de la puerta N6, es decir, la salida permanece en el último / anterior estado.
Fuente de alimentación (Fig. 2). El circuito de suministro de energía consiste en un transformador reductor X1 (que tiene dos secundarios con clasificaciones de 12V, 100 mA y 15V, 750 mA), un puente rectificador (que usa cuatro diodos 1N4001), un condensador de 2200 µF para fines de filtrado, regulador IC 7812 para alimentar las sondas anódicas, así como el relé RL1, y el regulador IC 7805 para alimentar el suministro regulado de + 5V a todos los circuitos integrados digitales, LED y pantallas de 7 segmentos. El secundario de 12 V se utiliza para tomar muestras de la red eléctrica.
Uno de sus terminales está conectado a tierra mientras que su otro terminal, marcado ‘G’, está conectado al punto ‘G’ del circuito de corte alto / bajo en la Fig. 1. El otro secundario clasificado a 15 V, 750 mA se utiliza para derivar la CC regulada suministros necesarios para el funcionamiento del circuito.
Construcción de sensores (Fig. 3). Lo más destacado del circuito son sus electrodos (Fig. 3) utilizados para agua mineral / conductora, que están hechos de varillas de acero inoxidable (grado SS-304). Estos electrodos tienen una vida útil de más de cinco años. El ánodo es una varilla de 5 mm de diámetro y cada uno de los cátodos tiene 3 mm de diámetro, como se muestra en la figura.
Los cátodos y el ánodo deben ser lo suficientemente largos para que sus terminales soldados no entren en contacto con el agua, incluso cuando el tanque esté lleno. Las juntas deben cubrirse con aislamiento de tal manera que el agua de lluvia no entre en contacto con las juntas soldadas. Hay que usar ácido ortofosfórico o cloruro de zinc para hacer una unión soldada entre el acero inoxidable y la parte conductora del alambre de alimentación flexible.
La distancia entre el ánodo y los cátodos no debe ser superior a 60 cm. El arreglo debe hacerse de tal manera que ningún electrodo toque al otro.
El circuito también se puede usar para líquidos no conductores, como agua destilada pura mediante el uso de flotadores junto con micro interruptores, como se muestra en la Fig. 4. Esta disposición se puede usar para plantas de agua destilada, laboratorios de investigación y otros Aplicaciones de detección de nivel de líquido no conductivas.
En la Fig. 5 se muestra una PCB de un solo lado de tamaño real para los circuitos de las Figs. 1 y la disposición del componente se muestra en la Fig. 6.
Veo muy buenos y útiles proyectos.
Muchas gracias.