Circuit du détecteur d'eau - Principe de fonctionnement et principes de base

Si vous possédez un étang à poissons ou une piscine, vous comprenez à quel point une fuite d'eau peut être frustrante. Cela vous incitera à continuer à remplir l'eau, ce qui est fastidieux, chronophage et coûteux à long terme. Par conséquent, il est très important de savoir s'il y a une fuite lente et dommageable. Mais vous n'avez pas besoin de systèmes sophistiqués de détection des fuites d'eau pour savoir quand il y a un problème. Un simple circuit de détection d'eau s'avérera utile pour identifier une fuite de plomberie avec beaucoup de tracas. Nous allons discuter longuement de la dynamique de ce projet simple. Jetez un coup d'œil.

Schéma du circuit du détecteur d'eau

Vous trouverez ci-dessous une représentation schématique de ce circuit. Les schémas de circuit peuvent différer, mais la représentation de base est illustrée ci-dessous.

Figure 1 :Schéma du circuit d'un détecteur d'eau

Remarque : Le circuit illustré ci-dessus utilisera un comparateur LM339 pour comparer la tension de la sonde de détection et la tension de référence V_REF . Nous supposons que vous avez besoin du circuit pour vérifier les changements de niveau d'eau dans une piscine ou un étang.

Ainsi, concrètement, vous aurez besoin d'une sonde de détection et d'une sonde de terre, comme le montre l'illustration ci-dessous.

Figure 2 :Illustration de la configuration du détecteur d'eau

Les sondes, dans ce cas, sont des fils de raccordement de planche à pain.

Composants du circuit du détecteur d'eau

À partir du schéma ci-dessus, vous pouvez identifier plusieurs composants électroniques. Ils comprennent :

Résistances R1 à R5-ohm

Q1- Transistor 2N3904

C1, =condensateur 0,1 uF

Diode D1/ LED verte

T1=Transistor BC557 PNP

U1- CI comparateur LM339

Comment fonctionne le circuit ?

Figure 3 :un technicien travaillant sur un circuit

Comme nous l'avons mentionné précédemment et illustré dans les circuits de la figure, le comparateur LM339 est très important. Il convient également de noter une sonde de tension que nous avons présentée précédemment en tant que sonde de détection.

Maintenant, la tension à cette sonde dépendra principalement du fait qu'elle est en contact avec de l'eau ou non.

En circuit ouvert, la sonde de détection n'est pas en contact avec l'eau. Par conséquent, comme représenté dans le schéma ci-dessus, la tension à la sonde de détection sera de 5 V.

Dans ce cas, l'impédance d'entrée du comparateur est très élevée. Par conséquent, un petit courant traversera R3. De plus, il y aura une tension nulle aux bornes de cette résistance. Par conséquent, la tension d'entrée inverseuse du comparateur et la tension de la sonde de détection seront de 5 V.

Diviseur de tension

Ensuite, établissez un contact entre la sonde de détection et l'eau. Il y aura une résistance entre le sol et la sonde de détection dans ce cas. Par la suite, la résistance formera un diviseur de tension entre la tension de détection et la tension de masse.

Nous allons appeler cette résistance WATER_.

Voici une représentation de la façon dont vous réalisez la résistance à l'eau lorsque la sonde touche l'eau.

Figure 4 :Illustration de la résistance à l'eau

Les équations du circuit pour la tension à la sonde du capteur V_PROBE sont :

Lorsque R_EAU est inférieure à 1 MΩ, la tension à la V_PROBE sera sous 2.5V. Nous supposons que l'eau a une résistance inférieure à 1 MΩ puisque nous ne testons pas d'eau purifiée.

Dans ce cas, la résistivité de l'eau pure est supérieure à celle de l'eau non purifiée.

Par conséquent, il est possible de déterminer si la sonde de détection est en contact avec de l'eau en vérifiant ses niveaux de tension. S'il est supérieur à 2,5 V, la sonde n'est pas en contact avec l'eau. En revanche, s'il est en dessous du seuil de 2,5V, il y a toutes les chances qu'il soit en contact avec de l'eau.

Rappelez-vous, les comparaisons de tension ici sont possibles puisque nous avons un comparateur. Il convient également de noter que la tension de référence à laquelle nous avons affaire est due aux deux résistances de 100 KΩ. Dans ce cas, les résistances R1 et R2 sont responsables.

Comment facilitent-ils ce processus ? Notez que le petit courant circule dans l'entrée non inverseuse à haute impédance du comparateur. Ainsi, les deux résistances créeront un diviseur de tension qui donnera une tension de tension de référence de 2,5 V.

Figure 5 : Un expert en piscine effectuant des pratiques de maintenance de routine

Comparateurs

A noter également que le LM339 dispose de quatre comparateurs. Dans ce circuit, un seul des comparateurs est nécessaire. Une autre caractéristique importante des comparateurs LM339 est qu'ils ont des sorties à collecteur ouvert.

Par conséquent, lorsque le V_PROBE est inférieure à la tension de référence, le comparateur rend sa sortie flottante. Inversement, le comparateur connectera sa sortie à la masse lorsque la tension de la sonde de détection dépasse la tension de référence.

Un autre composant important de ce circuit détecteur d'eau de base est le transistor Q1. Plus tôt, nous avons mentionné que dans les scénarios où V_PROBE> V_REF , la sortie du comparateur se connectera à la masse. Par conséquent, il n'y aura pas de courant de base via Q1.

Par conséquent, le transistor sera dans un état de coupure. Par conséquent, aucun courant ne passera à travers la LED lorsque l'eau est hors de la sonde de détection. Le processus inverse se produit lorsque V_PROBE REF , t

Le rôle de R4 dans ce prototype de circuit est de saturer le transistor, par conséquent d'allumer le détecteur LED. Cela se produira lorsque la sonde de détection sera en contact avec de l'eau.

Comment tester le circuit？

Figure 6 : un bouton LED vert

Après avoir connecté le circuit, comme nous l'avons souligné ci-dessus, il est maintenant temps de le tester. Tout d'abord, placez la sonde de sol dans l'eau et la sonde de détection non en contact avec l'eau. Vous remarquerez que la LED verte restera éteinte pendant cette configuration.

Ensuite, placez la sonde de détection sur la surface de l'eau pendant que la sonde de sol reste dans l'eau. La LED verte s'allumera.

Par ces deux tests simples, vous pouvez déterminer si le circuit est opérationnel ou non. Notez que nous avons utilisé des fils de planche à pain comme sondes dans ce circuit. Ils conviennent à un simple circuit de capteur d'humidité.

Pour un projet sophistiqué, il est impératif de vérifier si les matériaux de votre sonde résisteront à la corrosion. De plus, vous aurez besoin d'une mise à niveau sur ces composants de base pour améliorer la fiabilité de la détection.

Existe-t-il un circuit alternatif ?

Figure 7 :un électricien assemblant un circuit

Il existe un circuit alternatif à ce dont nous venons de parler ci-dessus. La seule différence à propos de l'alternative est que vous devrez échanger les entrées du comparateur. Cependant, seuls quelques ajustements figurent dans le circuit alternatif car les concepts d'électricité sont similaires.

Conclusion

Le maintien d'un niveau d'eau constant est essentiel dans de nombreuses applications. Nous venons d'élaborer sur la réalisation de ce processus en utilisant un circuit de détection d'eau primaire.

Vous pouvez l'essayer dans le cadre de votre projet universitaire pour voir si ce que nous venons d'expliquer fonctionne. Aussi, n'hésitez pas à nous engager pendant que vous vous attaquez au projet en nous contactant. Nous vous fournirons toute l'aide dont vous avez besoin.