En este proyecto, aprenderemos cómo crear un circuito de sistema de bomba de agua automático que se enciende y apaga según el nivel del agua en el tanque.
Idea básica
El proyecto presentado demuestra un circuito simple construido usando puertas lógicas digitales, IC NE555, transistores y algunos componentes adicionales que detectan el nivel de agua en el tanque de agua y encienden/apagan la bomba de agua cuando el tanque está vacío/lleno. También ilustraremos qué hacer si no hay agua en el tanque de agua subterráneo. Una pequeña adición al circuito principal solucionará el problema. Finalmente, presentaremos algunos circuitos para diferentes indicaciones como bomba encendida/bomba apagada, tanque vacío/lleno, etc.
Descripción del circuito
Como se muestra en la figura, el circuito se construye utilizando una puerta NAND, una puerta NOR, un temporizador IC NE555 y algunos otros componentes como transistores, resistencias, relés, etc.
Fig.1: Diagrama de circuito completo del sistema de bomba de agua automática que utiliza puerta NAND, puerta NOR y temporizador IC NE555.
- Los dos transistores Q1 y Q2 conectados en modo conmutado sirven como sensores de nivel de agua. Sus bases se insertan en un depósito de agua que mantiene contacto con el agua y se conoce como sonda.
- El suministro de +Ve se suministra al agua desde un tanque, por lo que si la sonda está en contacto con agua también recibe suministro de +Ve.
- Hay dos sensores para detectar dos niveles vacíos y llenos .
- La salida final del sensor se toma de un colector de transistores. Ambas salidas se proporcionan como entradas para dos puertas: puerta NAND (7400) y puerta NOR (7402).
- La salida de la puerta NAND está conectada a la entrada de disparo del IC NE555 y la salida de la puerta NOR está conectada a la entrada de umbral del IC NE555. IC NE555 está conectado en modo biestable.
- La salida del NE555 activa 1 relé C/O (conmutación) a través de otro transistor NPN Q3.
- La bomba de agua recibe alimentación de 230 VCA a través de los terminales de contacto del relé C (común) y NO (normalmente abierto).
Operación del circuito
- Cuando ambas sondas están en contacto con el agua, reciben un suministro de +Ve. Dado que los transistores reciben entrada +Ve y conducen. Proporcionan salidas bajas (0 lógico).
- Ambas salidas se proporcionan como entradas a ambos puertos. Dado que ambas entradas son 0, la salida de la puerta NAND es alta (1 lógico: significa +Ve) y la salida de la puerta NOR también es alta (1 lógico: significa +Ve).
- Ambas salidas altas se proporcionan para activar y limitar las entradas del NE555, de modo que su salida permanezca baja. El relé no se enciende, por lo que la bomba de agua no recibe suministro.
- Cuando el depósito de agua está vacío, las sondas no entran en contacto con el agua. Por lo tanto, los transistores no conducen y proporcionan salidas altas (lógica 1).
- Cuando la puerta NAND toma ambas entradas como 1 lógico, proporciona una salida baja (0 lógico).
- Como esta salida baja se proporciona para impulsar la entrada del NE555, su salida aumenta debido a su funcionamiento biestable.
- Esto encenderá el relé e inmediatamente la bomba de agua recibirá el suministro y se encenderá. Entonces, cuando no hay agua en el tanque, la bomba se enciende automáticamente.
- A medida que el agua llena un tanque, la primera sonda inferior entra en contacto con el agua, lo que proporciona un rendimiento bajo. Pero esto no cambia el estado del IC NE555 y la bomba de agua permanece encendida.
- A medida que el depósito de agua se llena hasta el nivel máximo, la sonda superior también entra en contacto con el agua; Nuevamente, ambos transistores proporcionan una salida baja.
- Esta vez, entra en juego la puerta NOR: configurar ambas entradas en un nivel bajo da como resultado una salida alta.
- Como esta salida alta se suministra a la entrada de umbral del IC NE555, proporciona inmediatamente una salida baja.
- Esto apaga el relé y la bomba de agua. Entonces, cuando el tanque de agua se llena, la bomba de agua se detiene automáticamente.
Agregando inteligencia
Normalmente, hay dos tanques de agua: un tanque superior y un tanque subterráneo (o inferior). La bomba suministra agua desde el tanque inferior al tanque superior. Aquí, la bomba de agua se ENCIENDE cuando no hay agua en el tanque. Si no hay fuente de agua, la bomba arranca pero funciona sin agua, lo que puede quemarla o dañarla.
Por lo tanto, debemos apagar la bomba de agua cuando no haya agua en el tanque inferior. Esto se puede hacer agregando un circuito simple como se muestra a continuación.
Imagen 2: Un diagrama de circuito para la fuente de agua/sistema inferior que utiliza el sensor.
El mismo circuito de interruptor de transistor se utiliza como sensor de nivel de agua. Inserte dos sondas de sensor en el tanque de agua inferior: una para el suministro de +Ve y otra para detectar el nivel de agua del tanque inferior. El transistor recibe entrada +Ve hasta que la sonda conectada a la base entra en contacto con el agua, el transistor recibe entrada +Ve. Esta salida se combina con la bomba para iniciar la salida del circuito anterior usando la puerta OR.
Cuando la bomba arranca, la salida es baja y la salida del sensor también es baja. En este caso, solo el pin de disparo del IC NE555 recibe una entrada baja desde la puerta OR y la bomba se enciende a través del relé. Pero si no hay agua en el tanque inferior, el transistor no conduce y su salida aumenta. La salida de la puerta OR aumenta inmediatamente y no hay ningún efecto en la señal de arranque de la bomba. IC NE555 no recibe entrada de disparo y no enciende la bomba a través del relé. Como resultado, la bomba de agua no arranca cuando no hay agua en el tanque inferior.
Indicaciones
Para agregar una indicación de encendido y apagado de la bomba, simplemente modifique el bloque IC NE555 como se muestra en la figura agregando dos LED.
- LED ROJO para indicar bomba apagada
- LED VERDE para indicar bomba encendida
El LED ROJO está conectado entre Vcc y la salida IC (con una resistencia limitadora de corriente de 220E). Cuando la salida es baja y la bomba está apagada, el LED ROJO se enciende para indicar que la bomba está apagada.
El LED VERDE está conectado entre la salida IC y tierra. Cuando la salida es alta y la bomba está encendida, el LED verde está encendido.
Imagen 3: Esquema completo del sistema del tanque de agua superior e inferior con indicaciones.
A continuación, tenemos indicaciones de depósitos vacíos, llenos y bajos vacíos. Existe un tipo común de circuito conocido como polarización transistor-emisor para estas tres indicaciones. Las entradas básicas de los transistores están conectadas a los respectivos terminales TE, TF y LTE de los dos circuitos anteriores. Cuando el tanque (superior o superior) se vacía, la salida TE aumenta, luego el LED ROJO del tanque vacío se enciende para indicar que el tanque superior está vacío. Cuando el tanque superior está lleno de agua, la producción es baja. El LED VERDE del transistor PNP se enciende para indicar que el tanque superior está lleno.
La salida LTE aumenta cuando el tanque inferior está vacío, luego el LED ROJO vacío se ilumina para indicar que el tanque inferior está vacío.
