MEDICION DEL NIVEL DE AGUA DE UN RECIPIENTE

FACULTAD DE INGENIERIAS

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ELECTRONICA I

MEDICION DEL NIVEL DE AGUA DE UN RECIPIENTE

Resumen - En el presente documento se registra el proceso que da solución al problema propuesto, en el cual se debe medir el nivel del agua, para este fin se usa un sensor  potenciométrico el cual relaciona un cambio angular con una variación en el voltaje de salida, permitiendo así relacionar una variación de voltaje con un cambio en el nivel del agua; los cálculos y simulaciones permiten dar idea sobre el comportamiento experimental de la solución planteada anteriormente; la sección experimental en la cual se comprueba la teoría, consta de la toma de datos necesarios y de pruebas del montaje y aplicación de la solución propuesta.

INTRODUCCION

En algunas aplicaciones es necesario medir el nivel de líquido al interior de un recipiente, para este fin se usan sensores de nivel de agua, uno de los más sencillos es el sensor potenciométrico, el cual relaciona una variación angular, la cual es producida por una boya al extremo de un brazo rígido, con una variación en el voltaje de salida.

La lectura de la variación angular se produce digitalmente, lo cual posee implícitamente la conversión de la señal analógica a digital, este problema se resuelve por medio del convertidor ICL7107 A/D, el cual recibe la variación de voltaje producida por el potenciómetro y entrega la lectura en dígitos.

MEDIDOR DEL NIVEL DE LÍQUIDO

El proceso por medio del cual se realiza la  medición del nivel de líquido, consta de tres etapas, en la primera se debe sensar el líquido, relacionando la variación del nivel con una variable eléctrica, para la segunda etapa se debe acondicionar la señal para evitar interferencias y en la tercera etapa se debe convertir la señal analógica a digital, generando así una visualización digital del nivel de líquido.

Se opta por usar un potenciómetro como sensor, ya que este posee una linealidad en un rango de operación útil, la cual se adapta correctamente a la necesidad del problema, el potenciómetro  se alimenta por medio de una fuente externa; la señal se adecua mediante amplificadores operacionales, para lograr corregir el offset, y para que esta llegue sin ruidos al convertidor A/D ICL7107, el cual cumple la función de presentar la medición realizada en forma digital.

MEMORIA DE SELECCIÓN DE COMPONENTES

Para realizar el montaje del circuito se utilizaron los siguientes elementos:

Potenciómetro: Este elemento se usa como sensor, variando la resistencia de entrada con respecto al nivel del líquido, y ya que el potenciómetro se encuentra alimentado la variación de la resistencia produce una variación de tensión.

Amplificadores Operacionales: Se usan para adecuarla señal mediante sumadores, seguidores y atenuadores, estos últimos tienen la función de reducir el voltaje de salida, para así poder trabajar en el rango de operación del convertidor ICL7107.

ICL7107: Este integrando se usa para convertir la señal de analógica a digital.

Display: se usa para poder visualizar la salida digital dada por el ICL7107, este puede ser led o lcd, la conexión varía dependiendo del tipo.

Resistencias y capacitores: Se usan para la conexión de los amplificadores operacionales y en el ICL7107, para definir el rango de operación de éste, las resistencias definen la función del AO.

Trimers: Se usan cuando se debe obtener valores precisos de resistencias para garantizar el buen funcionamiento del dispositivo en general.

MEMORIA DE ANALISIS ELECTRICO Y ELECTRONICO

Para realizar la medición del nivel de líquido en un recipiente, se usaron las siguientes etapas:

Sensado. En esta etapa el potenciómetro (transductor) se conecta a un brazo el cual posee una boya en su extremo, la boya se encuentra siempre a flote, por lo tanto cuando el nivel de líquido sube ésta también lo hace, generando así rotación en el potenciómetro, dicha rotación se traduce como un cambio de resistencia entre sus terminales, debido a su regio de linealidad y a que el potenciómetro se encuentra alimentado, se tiene una relación lineal entre el nivel de líquido y una tensión.

Acondicionamiento de la Señal. El voltaje entregado por el potenciómetro no se encuentra adecuado para el convertidor ICL7107, debido a que este se debe comprender entre 0 y 2 volts, por lo tanto la salida generada por el potenciómetro debe entregar 0 volts cuando el ángulo sea cero, 10 milivolts cuando sean 10 grados y así sucesivamente, para esta etapa se usa una combinación entre sumador y atenuador la cual nos permite reducir la señal y corregir el offset.

Digitalización de la señal. El integrado ICL7107 convierte la señal de analógica a digital, a la salida de éste se conecta a un display el cual muestra el resultado de la medida digitalmente. Este se debe conectar en un rango de operación de cero a dos volts, esto se hace para evitar interferencias que se pueden producir al trabajar en rangos del orden de milivots.

...