Circuito do detector de água - Princípios de funcionamento e fundamentos

Se você possui um tanque de peixes ou uma piscina, você entende como um vazamento de água pode ser frustrante. Isso fará com que você continue reabastecendo a água, o que é tedioso, demorado e caro a longo prazo. Portanto, acompanhar se há um vazamento lento e prejudicial é altamente significativo. Mas você não precisa de sistemas sofisticados de detecção de vazamento de água para saber quando há um problema. Um circuito detector de água simples será útil na identificação de um vazamento de encanamento com muito incômodo. Vamos discutir detalhadamente a dinâmica deste projeto simples. Dê uma olhada.

Esquema do circuito do detector de água

Abaixo está uma representação esquemática deste circuito. Os diagramas de circuito podem diferir, mas a representação básica é ilustrada abaixo.

Figura 1:Esquema do circuito do detector de água

Observação: O circuito ilustrado acima usará um comparador LM339 para comparar a tensão da ponta de prova e a tensão de referência V_REF . Assumimos que você precisa do circuito para verificar as mudanças no nível da água em uma piscina ou lago.

Assim, em termos práticos, você precisará de uma sonda sensora e uma sonda de aterramento, conforme mostrado na ilustração abaixo.

Figura 2:ilustração de configuração do detector de água

As pontas de prova, neste caso, são fios de jumper da placa de ensaio.

Componentes do circuito do detector de água

A partir do esquema acima, você pode identificar vários componentes eletrônicos. Eles incluem:

Resistores R1 a R5-ohm

Q1- 2N3904 Transistor

C1, =capacitor de 0,1 uF

Diodo D1/LED verde

T1 =transistor PNP BC557

U1- LM339 Comparador IC

Como funciona o circuito？

Figura 3:um técnico trabalhando em um circuito

Como mencionamos anteriormente e ilustramos nos circuitos da figura, o comparador LM339 é muito importante. Também digno de nota é uma ponta de prova de tensão que apresentamos anteriormente como a ponta de prova de sentido.

Agora, a tensão nesta sonda dependerá principalmente se ela está em contato com a água ou não.

Em um circuito aberto, a sonda sensora não está em contato com a água. Portanto, conforme representado no esquema acima, a tensão na sonda sensora será de 5V.

Neste caso, a impedância de entrada do comparador é muito alta. Consequentemente, uma pequena corrente fluirá através de R3. Além disso, haverá tensão zero neste resistor. Portanto, a tensão de entrada inversora do comparador e a tensão da sonda sensora serão 5V.

Divisor de tensão

Em seguida, faça contato entre a sonda sensora e a água. Haverá resistência entre o solo e a sonda sensorial neste momento. Posteriormente, a resistência formará um divisor de tensão entre a tensão de detecção e a tensão de terra.

Vamos nos referir a essa resistência como ÁGUA_.

Aqui está uma representação de como você percebe a resistência à água quando a sonda toca a água.

Figura 4:ilustração de resistência à água

As equações do circuito para a tensão na sonda do sensor V_PROBE são:

Quando R_ÁGUA for menor que 1 MΩ, a tensão no V_PROBE será inferior a 2,5 V. Assumimos que a água tem uma resistência inferior a 1 MΩ, pois não estamos testando água purificada.

Neste caso, a resistividade da água pura é maior do que a da água não purificada.

Assim, é possível determinar se a sonda sensora está em contato com a água verificando seus níveis de tensão. Se estiver acima de 2,5V, a sonda não está em contato com a água. Por outro lado, se estiver abaixo do limite de 2,5V, há todas as chances de estar em contato com a água.

Lembre-se, as comparações de tensão aqui são possíveis, pois temos um comparador. Também digno de nota é que a tensão de referência com a qual estamos lidando se deve aos dois resistores de 100 KΩ. Neste caso, os resistores R1 e R2 são os responsáveis.

Como eles facilitam esse processo? Observe que a pequena corrente está fluindo para a entrada não inversora de alta impedância do comparador. Assim, os dois resistores criarão um divisor de tensão que produz uma tensão de referência de 2,5V.

Figura 5:um especialista de pool realizando práticas de manutenção de rotina

Comparadores

Também digno de nota é que o LM339 possui quatro comparadores. Neste circuito, apenas um dos comparadores é necessário. Outra característica significativa dos comparadores LM339 é que eles possuem saídas de coletor aberto.

Portanto, quando o V_PROBE for menor que a tensão de referência, o comparador faz sua saída flutuar. Por outro lado, o comparador conectará sua saída ao terra quando a tensão da sonda de detecção exceder a tensão de referência.

Outro componente significativo deste circuito detector de água básico é o transistor Q1. Anteriormente, mencionamos isso em cenários em que V_PROBE> V_REF , a saída do comparador se conectará ao terra. Consequentemente, não haverá corrente de base via Q1.

Portanto, o transistor estará em um estado de corte. Consequentemente, nenhuma corrente passará pelo LED quando a água estiver fora da sonda sensora. O processo inverso ocorre quando V_PROBE REF , t

O papel do R4 neste protótipo de circuito é saturar o transistor, consequentemente ligando o detector de LED. Isso acontecerá quando a sonda sensora estiver em contato com a água.

Como testar o circuito？

Figura 6:um botão de LED verde

Depois de conectar o circuito, como destacamos acima, agora é hora de testá-lo. Primeiro, coloque a sonda de aterramento na água e a sonda sensora não em contato com a água. Você notará que o LED verde permanecerá desligado durante esta configuração.

Em seguida, coloque a sonda de detecção na superfície da água enquanto a sonda de aterramento permanece na água. O LED verde acenderá.

Por esses dois testes simples, você pode determinar se o circuito está operacional ou não. Observe que usamos fios da placa de ensaio como sondas neste circuito. Eles são adequados para um circuito sensor de umidade simples.

Para um projeto sofisticado, é imperativo verificar se os materiais de sua sonda resistirão à corrosão. Além disso, você precisará de uma atualização nesses componentes básicos para melhorar a confiabilidade da detecção.

Existe um circuito alternativo?

Figura 7:um eletricista montando um circuito

Existe um circuito alternativo ao que acabamos de discutir acima. A única diferença sobre a alternativa é que você terá que trocar as entradas do comparador. No entanto, apenas alguns ajustes são apresentados no circuito alternativo, pois os conceitos de eletricidade são semelhantes.

Conclusão

Manter um nível de água constante é essencial em inúmeras aplicações. Acabamos de elaborar a realização desse processo usando um circuito detector primário de água.

Você pode experimentá-lo como seu projeto de faculdade para ver se o que acabamos de explicar funciona. Além disso, sinta-se à vontade para nos envolver ao abordar o projeto entrando em contato. Nós lhe daremos toda a ajuda que você precisar.

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