Introducción:Los controladores de nivel son dispositivos cuya finalidad es la de obtener la garantía de mantener el nivel del líquido o fluido en un rango de variación establecido. Estos equipos son herramientas muy importantes en lo queson procesos de producción, almacenamiento (ya sea de algún tipo de líquido o de un sólido), etc. También se ha visto la necesidad de utilizarlos en automatización de procesos y es que proporcionan mayor precisión en la fabricación de piezas, llenado de envases y en nuestro caso controlar el nivel de un tanque de almacenamiento.Mantener controlado el nivel del líquido en los diferentes depósitos nos ayuda a obtener información del volumen del líquido así como también el tiempo de llenado, un ejemplo de esto es el tanque de combustible de un vehículo.

Objetivos:Controlar el sistema de nivel de un depósito de agua con la finalidad de mantener el agua en un rango en donde no baje de su nivel mínimo pero que tampoco sobrepase el nivel máximo deseado para evitar que desperdicie. Para este sistema la finalidad es mantener el depósito con agua de manera automatizada.

Componentes del sistema:

Deposito #1: Este representa el depósito de agua principal que distribuye y abastece al depósito secundario.

Bomba de 12v: Esta bomba se activara y desactivara automáticamente, cuando sea necesario, por medio de dos sensores que estarán colocados en el depósito #2. Estos sensores indican el nivel mínimo (sensor inferior) y el nivel máximo (sensor superior) que se debe llenar el depósito.

Tarjeta electrónica: Esta tarjeta es la que se encarga de recibir la señal de los sensores magnéticos que se encuentran en el depósito #2 para que abra o sierre la válvula solenoide.

Fuente de poder: es quien se encarga de suplir la energía necesaria para que la válvula solenoide y la tarjeta electrónica puedan trabajar correctamente. La bomba trabaja con 12v mientras que la tarjeta electrónica trabaja con 5v.

El depósito #2 es el que seabastecerá de agua y es el que utilizaremos para controlar el nivel de agua.

Sensores Magnéticos: estos sensores son los que se encargan de activar o desactivar la bomba por medio de una flota depositada en el interior de depósito #2. Esta flota posee un imán con el cual se activan los sensores cuando esta pasa cerca de ellos.

Diagrama Físico:

Diagrama de Bloques

Desarrollo e implementación:Primero se realiza la construcción de los tanques, que se hace en vidrio, para mejor visualización del proceso, y luego se interconectanconunaválvulamanualde½pulgada, pormedio de flanches.Ala salida del tanque 2 se instala una válvula con las mismas características. En la figura 2 se puede observar el prototipo.

Se procede a realizar la implementación de la servo-válvula (para regular el flujo de líquido), utilizando un motor con reducción mecánica de baja velocidad, un potenciómetro multivuelta (elemento sensor) y un registro de cortina de ½ pulgada. El motor se acopla directamente con el registro, y el potenciómetro se acopla con el motor por medio de un par de piñones con el mismo número de dientes (figura 3). Se realiza la prueba de linealidad al potenciómetro multivuelta, dando giros de media vuelta y tomando el respectivo valor de resistencia. En la figura 4 se puede observar que este potenciómetro es sumamente lineal y tiene un alcance de diez vueltas. Por otro lado, el registro de cortina utilizado tiene un alcancedecuatrovueltas.

Para obtener el rango de trabajo del sensor de la servo-válvula, se procede a polarizar el potenciómetro multivuelta y serealiza la medición del voltaje cuando se encuentra en las dos posiciones extremas (totalmente abierto y totalmente cerrado). Con dichos voltajes, se realiza un acondicionamiento de señal paraunasalidade0-10V.

Para controlar el sentido de giro del motor, se utiliza un amplificador clase B, con transistores de potencia (TIPs); la entrada (referencia) de la servo-válvula se estandariza de 0-10V, donde 0V indica que la servo-válvula está completamente cerrada, y 10V, completamente abierta. En la figura 5 se puede apreciar el diagrama del control que se implementa, utilizandounagananciaproporcionaldediez.

Para medir el nivel del líquido en el tanque 2, se realiza la construcción de un sensor de nivel, utilizando un flotador y un potenciómetro lineal, al que se le realiza la prueba de linealidad, tomando el respectivo valor de voltaje (ya polarizado con anterioridad con 5V) a medida que se incrementa el nivel.

Como se puede apreciar, este sensor es lineal en el rango de 7 cm a 14 cm; se procede a realizar la medición del voltaje cuando se encuentra en las dos posiciones extremas que se eligen (el mínimo nivel y el máximo de trabajo), y con dichos voltajes se realiza un acondicionamiento de señal para una salida de 0-10V.

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Lista de materiales:

5 resistencia de 10k 1 resistencia de 1k 2 Circuitos integrados UA741 Bomba de 12 v Potenciómetros de 5k Bolla pequeña Depósitos de 15 a 20 lts de capacidad con dispensador de agua