Indicador Electrónico de Nivel de Agua

Le presentamos el indicador electrónico de nivel de agua en depósito más sencillo del Mundo.

uln2803_NivelDeposito

Su funcionamiento es tan sencillo como simple su montaje práctico. El circuito integrado ULN2803 tiene en su interior un conjunto de ocho puertas inversoras implementadas con transistores NPN tipo Darlington, lo que le permite soportar la conexión de dispositivos que requieren una fuerte demanda de corriente como motores paso a paso o relés que se podrán activar con bajísimas corriente de entrada. Por lo tanto, lo veremos siempre como salida de circuitos digitales para activar actuadores, motores, displays, leds, etc. Y todo lo que se nos pueda ocurrir que consuma menos de 500 mA, que electrónica es una corriente altísima.

uln2803-Darlington

Cuando el termina Input de entrada se conecta a una tensión positiva de entre 3 y 5 voltios, los transistores conducen y quedan eléctricamente conectados los terminales Output y el negativo de la alimentación. Por lo tanto, el LED enciende al encontrarse directamente polarizado.

Cuando retiramos la tensión positiva del terminal Input, los transistores dejan de conducir y el LED se apaga. El terminal positivo de la alimentación está conectado al Common (patilla 10) del integrado para evitar, a través del diodo en cada una de las salidas, que cualquier flujo negativo transitorio de corriente pueda dañar sus transistores cuando se producen las conmutaciones de conducción a no conducción.

En el caso que nos ocupa, con leds conectados a la salida, no son muy necesarios, pero cuando se conectan bobinas (relés y motores) estos diodos son imprecindibles, ya que las bobinas, en los cortes bruscos de corriente, reaccionan dando lugar a altas tensiones de polaridad inversa, que en este caso se disiparán en los diodos que quedan polarizados directamente durante los microsegundos necesarios para que la bobina se descargue de su campo magnético.

Otra de sus ventajas es el amplio rango de tensiones en que puede trabajar, permitiendo la conexión de no solo dispositivos con fuerte demanda de corriente. Además, admite tensiones de alimentación y de salida digital de hasta 50 voltios, lo que nos permite transformar señales digitales TTL de 5 voltios a cualquier tensión de hasta 50 Voltios que requiera el actuador electrónico al que se conecta alguna de sus salidas.

Es lo que se conoce en electrónica como Driver, que aisla y hace de barrera eléctrica entre los circuitos lógicos digitales y los dispositivos de salida que requieren distintos voltajes y grandes corrientes.

Pero en la aplicación que nos ocupa, la principal característica del ULN2803 que se utiliza es la prácticamente nula demanda de corriente que requiere a su entrada (alta impedancia) para activar la conducción de los transistores, de manera que el agua, si no es completamente pura, al contener ciertas sales en disolución conduce en mayor o menor medida la electricidad, de manera que esta, al alcanzar cada uno de los niveles en el recipiente, cierra el circuito eléctrico de las entradas del ULN2803, que detectan el nivel alto de tensión y enciende el LED indicador correspondiente.

Los Leds se podrían sustituir por relés con algún tipo de temporización que evite las oscilaciones de conexiones y desconexiones en las fluctuaciones que se producirán cuando los niveles se aproximen al límite si el agua no está completamente en reposo. Estos relés pueden arrancar bombas de llenado o achique, activar una alarma sonora, abrir una electroválvula de salida o entrada de agua, etc.

También se podrían utilizar los terminales de salida del ULN2803 como entradas de un sistema digital programable que realice cualquier acción automática que se nos pueda ocurrir.

Si se quiere pasar de la experimentación a algo más serio con un depósito y uso real, lo más indicado es utilizar barras de acero inoxidable de 10 mm de sección cortadas a la altura de cada uno de los niveles que deseemos detectar.

Como ya se ha comentado, para que funcione, el líquido del depósito debe poseer cierta conductividad eléctrica, por lo que no será válido para agua completamente pura, aceites, alcoholes, etc.


Editado el 16/08/16: Veámoslo funcionando en este vídeo de ben ramos:


Editado el 16/03/17: Se añade el siguiente esquema, por si hubiera quedado alguna duda acerca de la posición de los electrodos en el depósito. Además, incluye el montaje de una sencilla Alarma Sonora. El Buzzer (Zumbador) se pueden sustituir por un relé de 12 VDC (siempre que su bobina consuma menos de 500 mA) para activar cualquier aparato alimentado con tensiones más altas o alternas, por ejemplo, a 230 VAC. El circuito integrado ULN2003 dispone de una puerta inversora menos, pero cada una de ellas es idéntica a las del ULN2803. Ambos se pueden conseguir a un precio muy asequible en AliExpress.

En el nuevo vídeo de Electronics Hub lo podemos ver funcionado:


 

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13 thoughts on “Indicador Electrónico de Nivel de Agua

  1. Wuao. Justamente estoy estudiando electrónica básica con el curso de CEKIT e hice el experimento de indicador de nivel de líquido. Jaja. Pero allí se nuestra como hacerlo con transistores npn y diodos leds. En el colector del superior le coloque un relay para prender un bombillo de 110v. Fue mi primer experimento. Me sentí como todo un genio. Jaja. Está bueno el consejo de hacerlo con este c.i uln por su baja impedancia de entrada y lo del temporizador para evitar fluctuaciones en la activación de los dispositivos. La cuestión es .¿como acoplarsela.? Muchas gracias. Está muy bueno.
    Gracias tambien a Eugenio Nieto.!

  2. Hola. Justo lo que estaba buscando, sólo unas preguntas.
    ¿Que voltaje manejan los terminales de salida del ULN2803? puedo usarlos directamente como entradas de compuertas lógicas que manejan 5 Volts o necesito usar resistencias?

  3. Hola Francisco, si te fijas en el esquema eléctrico de los transistores interiores de cada salida del ULN2803, que puedes ver en este mismo artículo, lo que hace cuando la entrada tiene tensión es cortocircuita la salida con tierra (al polo negativo de la fuente de alimentación).

    Así, si como comentas, lo que necesitas son salidas digitales de 5v, puede alimentar el integrado con 5v, quitar los leds (puentearlos), dejar las resistencias de 560 (5v / 560Ohm = 9mA) y conectar las entradas de tu sistema digital a los pines de salida del ULN2803, Cuando la entrada, a través del agua, tenga tensión, las salida digital estará a 0, y cuando no llegue el agua al nivel, estará a 1.

    Si bajas la tensión de alimentación a 5v, lo que si que tendrás que probar es el valor de las resistencias de 10K de las entradas, tal vez tengas que bajar su valor, aunque eso dependerá de las características de condución eléctrica del agua que tengas en el depósito (prueba con un valor de 4K7, y si no funciona, vas bajando su valor, o haz la prueba con un potenciómetro).

  4. Hola, le comento que hace como 20 años que no realizo ningún trabajo de electrónica, pero necesito hacer este nivel para un camión de bomberos. La consulta es la siguiente, puedo utilizarlo en un tanque metálico de un camión, le consulto porque veo el el gráfico que van 12V directo al liquido, no me traerá problemas eléctricos en el vehículo??
    Muchas gracias

    1. Hola Andrés, en el caso que comentas no te recomiendo este sistema. Hay tres motivos que, a mi juicio, lo desaconsejan:

      1. El depósito es metálico, y por lo tanto conductor de la electricidad, por lo que aunque se podría realizar la instalación, habría mucha probabilidad de fallo o conexiones no deseadas con el metal del que está fabricado el depósito.

      2. En un camión toda la chapa, incluida la del depósito, está conectada al borne negativo de la batería (tal vez poniendo una resistencia de 10K en la entrada al depósito del borne positivo podría funcionar, pero vas a tener un consumo constante de la batería, mínimo, pero constante)

      3. Con el vehículo de bomberos en marcha habría mucho movimiento del agua dentro del depósito, lo que sin duda dañaría o movería de su posición los electrodos, y es fácil que acabaran en contacto con la chapa del depósito.

      Este sistema está indicado para depósitos fijos fabricados con materiales no conductores de la electricidad. Para el caso que comentas, sería más recomendable usar algún sistema de detección mecánico, basado en sensores o en boyas de nivel, como los usados en los depósitos de combustible. Por ejemplo estos:

      – Boyas de Nivel: http://www.atmi.fr/flotador/boyas-de-nivel-para-liquidos.html
      – Sensor de Nivel: http://www.electan.com/sensor-nivel-liquidvertical-p-2649.html

      Saludos, y suerte.

  5. Muy buen día, te felicito por la página! Hace ya un tiempo que te leo y hoy me he animado a armar éste sistema para saber el nivel del deposito de agua de mi casa.
    Solamente tengo una duda al respecto: al conectar el sistema a la corriente e introducir los electrodos al agua en el interior del deposito; ¿cómo se evita correr algún riesgo de descarga, toques, electrocución o similar al por ejemplo bañarse o lavarse las manos?

    Gracias por tu respuesta. Saludos!

    1. Hola SEBASTIAN, debes tener en cuenta que se trabaja una tensión de seguridad de 12 voltios. Para mayor seguridad te recomiendo utilizar una fuente de alimentación que cuente con transformador, mejor que las electrónicas que carecen del mismo. Aunque en ningún caso debe haber problemas, el transformador garantiza un aislamiento electrico total de la tensión de red (no existe ningún contacto eléctrico entre la toma de corriente y la salida en muy baja tensión de la salida del transformador). También debes tener en cuenta que el depósito debe estar construido con materiales no conductores de la electricidad y que el agua potable tiene una alta resistencia eléctrica (poco contenido en sales) que la hacen peligrosa eléctricamente sólo con tensiones superiores a unos 60 voltios. Como medida de seguridad adicional puedes poner un fusible de muy bajo calible (0,1 o 0,2 Amperios) y durante las pruebas medir el consumo eléctrico desconectando los LEDs que debe ser de muy pocos miliamperios (prácticamente cero)

  6. Buenas noches amigo para que el agua conduzca en un tanque subterraneo de 3 mts aproximadamente que recomiendas?

    1. No entiendo muy bien la pregunta, el agua siempre conduce algo la electricidad a no ser que se encuentre en estado puro sin ningún tipo de sales en disolución, lo cual solo se consigue en laboratorio. El agua potable es más o menos conductora. Se te refieres a la manera de aplicar este método de lectura de nivel, pues siempre que el depósito no sea metálico (o también, habrá que ver las condiciones del terreno donde está enterrado), lo mejor sería como se explica al final de artículo, colocar bariilla de acero inoxidable desde la parte alta a modo de electrodos y cortarlas a la altura de los distintos niveles que deseemos medir.

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