Circuito Detector de Vazamento de Água: Como Funciona e Por Que Você Precisa Dele

Se você possui um tanque de peixes ou uma piscina, sabe como um vazamento de água pode ser frustrante. Ele obriga você a repor a água constantemente, o que é tedioso, demorado e caro a longo prazo. Portanto, monitorar se há um vazamento lento e danoso é altamente importante. Mas você não precisa de sistemas sofisticados de detecção de vazamentos para saber quando há um problema. Um circuito detector de água simples será útil para identificar um vazamento na tubulação sem muita complicação. Vamos discutir em detalhes a dinâmica deste projeto simples. Confira.

Esquemático do Circuito Detector de Água

Abaixo está uma representação esquemática deste circuitos. Diagramas de circuitos podem variar, mas a representação básica é ilustrada abaixo.

Figura 1: Esquemático de um Circuito Detector de Água

Nota: O circuito ilustrado acima utiliza um comparador LM339 para comparar a tensão da sonda de detecção e a tensão de referência V_REF. Assumimos que você precisa do circuito para verificar mudanças no nível de água em uma piscina ou tanque.

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

Figura 2: Ilustração da Configuração do Detector de Água

As sondas, neste caso, são fios jumper de protoboard.

Componentes do Circuito Detector de Água

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

• R1 a R5 - resistores ôhmicos
• Q1 - Transistor 2N3904
• C1 = 0,1 µF capacitor
• Diodo D1 / LED Verde
• T1 = Transistor PNP BC557
• U1 - CI Comparador LM339

Como o Circuito Funciona?

Figura 3: Técnico Trabalhando em um Circuito

Como mencionamos anteriormente e ilustramos nas figuras, o comparador LM339 é muito importante. Também digno de nota é uma sonda de tensão que introduzimos anteriormente como a sonda de detecção.

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

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

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

Divisor de Tensão

Em seguida, faça contato entre a sonda de detecção e a água. Haverá resistência entre a terra e a sonda de detecção neste momento. Subsequentemente, a resistência formará um divisor de tensão entre a tensão de detecção e a tensão de terra.

Vamos nos referir a esta resistência como R_ÁGUA.

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

Figura 4: Ilustração da Resistência da 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 em V_PROBE será inferior a 2,5V. Assumimos que a água tem uma resistência medindo menos de 1 MΩ, pois não estamos testando água purificada.

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

Portanto, é possível determinar se a sonda de detecção 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 limiar de 2,5V, há grande chance de estar em contato com a água.

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

Como eles facilitam este processo? Observe, a corrente minúscula flui 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: Especialista em Piscinas Realizando 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 têm saídas de coletor aberto.

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

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

Assim, o transistor estará em estado de corte. Resultantemente, nenhuma corrente passará pelo LED quando a água estiver fora da sonda de detecção. O processo inverso ocorre quando V_PROBE < V_REF.

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

Como Testar o Circuito?

Figura 6: Botão LED Verde

Após conectar o circuito, como destacamos acima, agora é hora de testá-lo. Primeiro, coloque a sonda de terra na água e a sonda de detecção sem contato com a água. Você notará que o LED verde permanecerá apagado durante esta configuração.

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

Com estes dois testes simples, você pode determinar se o circuito está operacional ou não. Note que usamos fios de protoboard como sondas neste circuito. Eles são adequados para um circuito simples de sensor de umidade.

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

Existe um Circuito Alternativo?

Figura 7: Eletricista Montando um Circuito

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

Conclusão

Manter um nível de água constante é essencial em numerosas aplicações. Acabamos de elaborar como alcançar esse processo usando um circuito detector de água primário.

Você pode testá-lo como seu projeto de faculdade para ver se o que acabamos de explicar funciona. Além disso, sinta-se à vontade para nos contatar enquanto enfrenta o projeto. Nós lhe daremos toda a ajuda que você precisar.