Autor Tema: Sensor nivel de gasolina capacitivo  (Leído 240 veces)

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

Desconectado remi04

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 236
Sensor nivel de gasolina capacitivo
« en: 30 de Julio de 2019, 10:05:15 »
Hola. Ando un tiempo trabajando en un medidor de nivel de combustible de tipo capacitivo y de momento lo que llevo hecho me está funcionando bastante bien. Por ello paso a compartir y a detallar como lo he hecho y si alguien quiere aportar alguna idea mejor o como mejorarlo.

  El principio de funcionamiento es sencillo, un sensor capacitivo consiste en un tubo, en mi caso he usado un tubo de cobre hueco de 5mm de diámetro. En su interior he pasado un hilo de cobre aislado extraido de un viejo transformador. es hilo de 3mm. Esto hace como si fuese un condensador cuyo dieléctrico en principio sería aire.  el tubo es tan largo como el deposito que se quiere medir. La gasolina entra por la parte inferior del tubo y lo va llenando manteniendose siempre lleno al mismo nivel que el tanque. La gasolina no es conductiva pero hace de dieléctrico y ello afecta a la capacitancia que presenta el conjunto tubo/filamento en su conexión por la parte superior. 

  Esto es lo básico. Al margen de que el filamento no está a lo loco dentro del tubo, sino que está acomodado con pequeños trozos de funda de cable de una vieja bomba de gasolina sumergida (soportan la gasolina sin deteriorarse) y mantienen el filamento centrado a lo largo de todo el tubo de medición.

  Pasando a la parte electrónica, el circuito es el siguiente:

     

* Nivel capacitivo.jpg
(37.71 kB, 813x766 - visto 89 veces)


   Usando un microcontrolador, uso 3 entradas analógicas. Dos de ellas son Vref+ y Vref- ( Mediante los potenciómetros que son multivueltas ajusto el techo y el suelo del modulo analogico del micro) y la tercera salida medirá el voltaje obtenido de la salida del circuito de sonda que funciona de la siguiente manera:

    5V atraviesan R12 de 1K, pasan por un diodo de tipo rectificador y cargan el condensador C12 que es electrolítico de 22 uF (condensador de consigna o hold, ya que es este voltaje el que será leido por el adc). Este voltaje es aplicado al pin de entrada analogico a medir del microcontrolador a traves de la resistencia R19 de 10K.  La resistencia R19 garantizará la descarga del condensador y que la lectura del adc sea cero en ese caso polarizandola a gnd.

   Por otro lado, el transistor mosfet recibe en su base un PWM permanente al 50% dutty a 500 Khz ( Esta frecuencia se elige por que es en la que mejor respuesta del sensor de nivel tengo), es donde mas se acusa la variación con el nivel.  Si por ejemplo el tubo fuese mayor de diámetro, esta frecuencia ya no valdría, habría que buscarle otra donde el sensor reaccione lo mejor posible. Esto lo hice a prueba/error. 

  La sonda está conectada en el colector del transistor donde recibe también los 5V a traves de la R12.  Cuando la sonda se conecta, al comportarse como un condensador descargado hace que el voltaje caiga mientras se carga. Gracias al transistor, la sonda se carga y descarga 500.000 veces por segundo, por lo que según su capacidad (segun el nivel) la caida de tensión que provoca en el punto del colector es mayor o menos, afectando al voltaje que finalmente se ingresa en el capacitor  C12.

  Una vez se tiene todo conectado, se somete la sonda a nivel minimo y se lee el valor que arroja el ADC (10 bits). Con el potenciómetro Vref- se trata de dejar este valor lo mas cerca posible del cero.

  Luego se llena a tope la sonda y a nivel maximo se lee el voltaje que da el adc y se ajusta VREF+ hasta dejarlo lo mas cerca posible de 1024.

  Y ya está. Ahora el ADC responde entre 0 y 1024 segun la sonda está a minimo o a máximo.

   Si se tienen zonas muertas donde la sonda no quiere responder hay que jugar con la frecuencia del PWM.

  Y eso es todo.

  Me funciona de lujo. Si alguien lo sabe hacer de otra forma no obstante soy todo oidos.. 

  Un saludo.



 

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5168
Re:Sensor nivel de gasolina capacitivo
« Respuesta #1 en: 30 de Julio de 2019, 15:09:38 »
Hay maneras más sencillas y precisas de medir una capacidad.
Yo te recomiendo hacer un sencillo circuito oscilador astable con un 555 o más sencillo aún con una puerta lógica con trigger schmitt.
Para medir la capacidad, mide la frecuencia del oscilador y luego la transformas en capacidad con una sencilla fórmula:

   C = K / f

Siendo K una constante que dependerá de la resistencia de polarización.

Puedes colocar una capacidad en paralelo con la que quieres medir y luego la restas. Esto te servirá también para eliminar las capacidades parásitas.

Un saludo.

Conectado Robert76

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 249
Re:Sensor nivel de gasolina capacitivo
« Respuesta #2 en: 30 de Julio de 2019, 20:45:56 »
Hola, en principio la idea es buena.
Pero hay algo que tener en cuenta a nivel seguridad.
Tratándose de combustibles de por medio, existen normas que indican la máxima diferencia de potencial entre electrodos en un ambiente inflamable.
Chequea ese detalle.
El nivel de seguridad aumentaría por ejem si los electrodos no están en contacto directo con el líquido en cuestión.

Desconectado remi04

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 236
Re:Sensor nivel de gasolina capacitivo
« Respuesta #3 en: 31 de Julio de 2019, 09:59:12 »
Hola, en principio la idea es buena.
Pero hay algo que tener en cuenta a nivel seguridad.
Tratándose de combustibles de por medio, existen normas que indican la máxima diferencia de potencial entre electrodos en un ambiente inflamable.
Chequea ese detalle.
El nivel de seguridad aumentaría por ejem si los electrodos no están en contacto directo con el líquido en cuestión.

Efectivamente, pero es un detalle bastante tenido en cuenta.  Aunque toda la palabrería no vale nada si hay una ley o normativa por medio que no se cumpla. Como es para algo particular sin intención de comercializar pues me guío por lo ya inventado y me hago mi versión.

 Tengo en cuenta que los fabricantes de coches y motos (todos hoy por hoy sin excepción apenas) instalan las bombas de combustible sumergidas y hay como mínimo dos cables que conducen 12V de la batería hacia la bomba y con un consumo que puede rondar los 4 Amperios.  Es mas, el combustible atraviesa el rotor, atraviesa los carbones (escobillas) y refrigera la bomba por dentro. Cualquiera que vea las escobillas en una taladradora por ejemplo soltando eso chispas se hecha las manos a la cabeza y si le dicen que dentro del deposito de gasolina de su coche o moto hay eso mismo sumergido dentro de la gasolina trabajando permanentemente.....  :shock:.  Pero la realidad es que si hay algún sitio mas seguro que ninguno donde meterlo es precisamente ahí, en un ambiente saturado escaso de oxigeno donde no es posible una combustión.

  Los electrodos del medidor, trabajan con una ddp de apenas 2,5 V y la intensidad máxima está limitada por una resistencia de 10K. Aparte de eso, el electrodo exterior es el propio tubo que está conectado a GND directamente, (Al conjunto soporte de bomba) y luego el "vivo" o filamento, electrodo interior está dentro del tubo. Si el tanque está lleno, el tubo está lleno por lo que se necesitaría una ddp enorme para provocar una chispa o fuente de ignición y aun así, aunque se produzca el arco voltaico todo quedaría en eso mismo, en un arco, por que la combustión no es posible por no haber oxigeno ahí dentro. Y si lo hubiese tiene que estar en una proporcion de entre 1/8 a 1/22 partes de aire por litro de gasolina para que pueda encenderse.

   La circuitería está encapsulada justo fuera del tanque a la entrada de la sonda para evitar posibles estáticas y hay un condensador cerámico para absorberla en caso de producirse.

  En el otro caso, de tanque vacío o casi vacío, el tubo contiene bastante gas, gasolina en vapor que si que podría detonar, pero necesita también oxigeno y eso ya es muy difícil que lo haya ahí dentro en una atmósfera saturada de gas de combustible que desplaza al aire y al oxigeno fuera del tanque, mas fuera del tubo.

  De todas formas, he probado haciendo un poco el cabra, en un espacio abierto, un vaso con dos dedos de gasolina, meter el tubo dentro con su filamento, colocar una bobina de alta de bujía al electrodo interior y masa para que salten aros dentro del tubo y ver que sucede. Pues sucede que saltan arcos dentro del tubo, pero no prende ni explota ni sucede nada más.

  Luego repetí la prueba pero metiendolo todo en un recipìente mas cerrado, con una unica toma de aire como la que tiene cualquier tanque y el resultado el mismo. Aquello salta arco dentro pero no se inflama nada.

 

« Última modificación: 31 de Julio de 2019, 12:13:31 por remi04 »

Desconectado remi04

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 236
Re:Sensor nivel de gasolina capacitivo
« Respuesta #4 en: 31 de Julio de 2019, 12:21:29 »
Hay maneras más sencillas y precisas de medir una capacidad.
Yo te recomiendo hacer un sencillo circuito oscilador astable con un 555 o más sencillo aún con una puerta lógica con trigger schmitt.
Para medir la capacidad, mide la frecuencia del oscilador y luego la transformas en capacidad con una sencilla fórmula:

   C = K / f

Siendo K una constante que dependerá de la resistencia de polarización.

Puedes colocar una capacidad en paralelo con la que quieres medir y luego la restas. Esto te servirá también para eliminar las capacidades parásitas.

Un saludo.

Esta idea la verdad es que simplifica bastante. En verdad no tendría que obtener la capacitancia de la sonda, como tú lo dices me basta con leer la frecuencia que causa la sonda en el oscilador e interpretar directamente de ahí.  Leyendo el techo y suelo que da luego por software se interpreta y se pasa a cantidad de combustible en tanque.

  Lo probaré.   

 Gracias.

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5168
Re:Sensor nivel de gasolina capacitivo
« Respuesta #5 en: 31 de Julio de 2019, 17:00:29 »
Otro sistema que puedes adaptar a tu circuito está basado en medir la frecuencia de un resonador LC basado en un comparador. La ventaja que tiene es que utiliza tensiones muy pequeñas. Como desventaja, los cálculos son un poco más complicados:

http://electronics-diy.com/lc_meter.php


« Última modificación: 31 de Julio de 2019, 17:09:20 por Picuino »

Desconectado Picuino

  • Moderador Local
  • DsPIC33
  • *****
  • Mensajes: 5168
Re:Sensor nivel de gasolina capacitivo
« Respuesta #6 en: 31 de Julio de 2019, 17:09:50 »
Versión basada en comparador interno del PIC16F628A para medir capacidades:

https://www.romanblack.com/onesec/CapMeter.htm


Conectado Robert76

  • PIC16
  • ***
  • Mensajes: 249
Re:Sensor nivel de gasolina capacitivo
« Respuesta #7 en: 01 de Agosto de 2019, 09:07:09 »
Además hay que hacer pruebas a diferente temperatura ambiente, y ver el corrimiento que acuse la lectura.
Yo optaría por utilizar el sistema que menos desplazamiento tenga, aunque pueda compensarse.
Eso sí habrá que experimentar con diferentes alternativas y sacar conclusiones.


 

anything