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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Medidor de nivel de agua. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición En el sistema de suministro de agua de una casa de campo, el elemento de almacenamiento es un barril de polietileno de 160 litros instalado en el ático [1]. Una adición muy útil al sistema es el medidor de nivel (volumen) de agua descrito en este artículo en el barril. El sensor del medidor propuesto es un condensador formado por dos placas de tiras de aluminio montadas verticalmente en la superficie exterior de un barril de plástico en lados opuestos. La capacidad de un sensor de este tipo depende casi linealmente del nivel del agua: desde 7 pF para un barril vacío hasta 270 pF para un barril casi lleno. El indicador puede ser un multímetro o un microamperímetro de cuadrante. Para obtener una señal eléctrica proporcional a la capacitancia, se utiliza un principio bien conocido: se pasan pulsos rectangulares a través de la capacitancia medida del sensor y un rectificador de diodo ensamblado de acuerdo con un circuito de duplicación de voltaje. Si la resistencia de carga del rectificador es pequeña y la caída de voltaje a través de ella es significativamente menor que la amplitud del pulso, la corriente rectificada promedio es, en una primera aproximación, proporcional a la capacitancia: I = U f Cд, donde U es la amplitud de los pulsos menos la caída de voltaje a través de los diodos rectificadores; f - frecuencia de repetición del pulso; CONд - capacitancia del sensor. Esta corriente se puede aplicar a un microamperímetro y se puede seleccionar la frecuencia de pulso para que sus lecturas sean directamente proporcionales al volumen de agua en litros o como porcentaje (del volumen máximo). Si instala una resistencia en la salida del rectificador y le conecta un voltímetro digital (un multímetro en modo de medición de voltaje), puede obtener la misma información en formato digital.
El diagrama de dicho medidor se muestra en la Fig. 1. Consiste en un generador de impulsos rectangular ensamblado sobre tres elementos lógicos DD1.1 - DD1.3, una etapa de amortiguación en el elemento DD1.4 y un rectificador en diodos VD1 y VD2 con condensador de filtrado C4. El generador funciona a una frecuencia de aproximadamente 100 kHz. Con una tensión de alimentación de 9 V, una caída de tensión entre dos diodos de aproximadamente 1,2 V y una capacitancia del sensor de 270 pF, la corriente de salida calculada utilizando la fórmula anterior será I = (9-1,2)x100x103x270x10-12 = 210x10-6 = 210 µA. Por lo tanto, la caída de voltaje calculada a través de la resistencia R5 será UR5 = 210x10-6x820 = 170 mV. El voltaje realmente medido con el cañón casi lleno es menor: alrededor de 150 mV. El medidor está diseñado para funcionar junto con los multímetros digitales ampliamente utilizados de la serie M83xx, a la derecha en la Fig. 1 muestra los puntos de conexión. Si establece el límite de medición en un multímetro en 200 mV, la resolución del medidor (peso del dígito menos significativo) será de 0,1 l. Por supuesto, el error al medir la cantidad de agua será mayor, principalmente debido a la forma no cilíndrica del barril. Si configura el límite de medición del multímetro en 2 V, las lecturas estarán en litros. Es interesante conectar la salida del rectificador del medidor a las entradas del multímetro cuando se alimentan de la misma fuente. En un multímetro ninguna de las entradas está conectada directamente a la fuente de alimentación, pero la salida DC del rectificador tampoco tiene por qué estar conectada a la fuente de alimentación. Esto hizo posible conectar la salida del rectificador directamente a las entradas “COM” y “VΩmA” del multímetro, y para conectar la salida de CA del rectificador a la fuente de alimentación, fue necesario instalar un condensador C3. Todas las partes del medidor están instaladas en una placa de circuito impreso de una cara hecha de laminado de fibra de vidrio laminado de 1,5 mm de espesor, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 2. Se utilizan resistencias fijas - MLT, recortadora - CA9V importada o SP3-19a nacional, condensador C2 - K10-17, KM-5. Los diodos KD510A se pueden reemplazar por cualquier diodo de silicio pulsado de baja potencia.
Para conectarse a la fuente de alimentación, los circuitos del multímetro y al sensor, se sueldan a la placa pines con un diámetro de 1 mm del conector de la serie RP, y para conectarse al conector de alimentación del multímetro, un bloque de un nueve usado. La batería de voltios está soldada a dos pines. En la Fig. 83. Como fuente de alimentación se utilizó la fuente de alimentación (adaptador) de un amplificador de antena de televisión. En él, el estabilizador del microcircuito de 3 V se reemplaza por uno de nueve voltios (12L78).
Si utiliza un microamperímetro en lugar de un multímetro como indicación, puede utilizar un cargador de 5 V de un teléfono móvil como fuente de alimentación. En este caso, se debe aumentar la frecuencia de generación seleccionando el capacitor C2 y se debe eliminar la resistencia R5. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que a menudo la estabilidad del voltaje de los cargadores es baja y el voltaje de salida en sí excede ligeramente los 5 V. Por lo tanto, primero es necesario verificar que el voltaje prácticamente no cambia al conectar una resistencia con una resistencia de 100...200 Ohmios a la salida del cargador y cuando cambia el voltaje de la red. Si este no es el caso, se deberá instalar en su salida un estabilizador integrado con baja caída de tensión, el llamado Low drop para una tensión de 5 V, por ejemplo, LM2931Z-5.0 o KR1158EN5 con cualquier índice de letras. El sensor está hecho de dos tiras de papel de aluminio apto para hornear, de 120 mm de ancho y una longitud correspondiente a la altura del cilindro. Para las conexiones, se utilizan tiras estrechas de lámina de cobre, que se envuelven en los extremos de las tiras de lámina y a estas tiras se sueldan los cables que van a la placa. Las tiras se fijan a la superficie del barril mediante una película adhesiva de embalaje. Si la distancia entre el cilindro y la placa del convertidor es superior a medio metro, para eliminar la influencia del acoplamiento capacitivo entre los conductores, el sensor debe conectarse a la salida del elemento DD1.4 mediante un cable blindado, cuya pantalla debe conectarse al más o menos de la fuente de alimentación, y la resistencia de la resistencia R4 debe reducirse a la mitad. Si la distancia entre el cañón y el indicador es superior a tres metros, es mejor separar la placa y el indicador, instalando la placa a no más de medio metro del cañón. Configurar el dispositivo no es difícil. Si se utiliza un microamperímetro de cuadrante como indicador, debe, sin soldar la resistencia R5, seleccionar el condensador C2 y la resistencia R3 para lograr lecturas (con el cañón casi lleno) correspondientes a 150 l, o 100%. Cuando se usa un multímetro, esto se logra seleccionando el capacitor C2 y la resistencia R5, así como usando suavemente la resistencia R3. El diseño del sensor se ilustra en la Fig. 4. Como indicación, el autor utilizó un multímetro fabricado hace muchos años con indicadores LED [2].
El dispositivo se puede complementar con un segundo sensor en forma de dos semianillos horizontales unidos a la parte superior del barril, y se puede fabricar un dispositivo automático que apague la bomba cuando se llena el barril. Un medio anillo está conectado a la salida del generador y el otro a la entrada del rectificador. El condensador C3 no está instalado, la salida inferior del rectificador en el circuito está conectada al menos de la fuente y la otra salida está conectada a un dispositivo de umbral que apaga la bomba. ¡Se debe instalar una manguera con válvula antirretorno [1] para eliminar las consecuencias de un desbordamiento de emergencia! Literatura
Autor: S. Biryukov
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