El mundo está sufriendo cambios climáticos inesperados y estos cambios son causados por diversas actividades practicadas por la humanidad. Cuando ocurren estos cambios, la temperatura se eleva drásticamente y podría resultar en fuertes lluvias, inundaciones, etc. El ahorro de agua es responsabilidad de todos y cada uno de los ciudadanos y si no prestamos atención para preservar esta necesidad básica de la vida, sufriremos mucho en breve. . En este proyecto, crearemos una alarma de lluvia para que cuando comience la lluvia podamos hacer algunas acciones para ahorrar agua ya que podríamos proporcionar esa agua a las plantas, podríamos hacer algún hardware para enviar esa agua en el tanque de arriba, etc. El circuito detector de agua de lluvia detectará el agua de lluvia y generará una alerta para las personas cercanas para que puedan tomar medidas inmediatas. El circuito no es muy complejo y puede ser preparado por cualquier persona que tenga conocimientos básicos sobre componentes eléctricos como resistencias, condensadores y transistores.
Circuito de alarma de lluvia
¿Cómo integrar componentes eléctricos básicos para diseñar un circuito sensor de lluvia?
Ahora, como tenemos la idea básica de nuestro proyecto, avancemos hacia la recopilación de los componentes, diseñemos el circuito en el software para probarlo y finalmente ensamblémoslo en el hardware. Realizaremos este circuito en una placa PCB y luego lo colocaremos en un lugar adecuado para que cuando comience la lluvia podamos ser notificados por la alarma.
Paso 1: Componentes necesarios (hardware)
- Sensor de gotas de lluvia (x1)
- Transistor BC548 (x1)
- LED (x1)
- Diodo de unión 1N4007 PN (x1)
- Resistencia de 220 KΩ (x1)
- Resistencia de 10 KΩ (x1)
- Resistencia de 470 KΩ (x1)
- Resistencia de 3,3 KΩ (x2)
- Resistencia de 68 KΩ (x1)
- Condensador de 22 µF (x1)
- Condensador de 100 µF (x2)
- Condensador de cerámica 10nF (x1)
- Condensador de cerámica de 100pF (x1)
- Zumbador (x1)
- Cables de puente
- Placa de pruebas (x1)
- FeCl3
- Placa PCB (x1)
- Soldador
- Pistola de silicona
- Multímetro digital
Paso 2: Componentes necesarios (software)
- Proteus 8 Professional (se puede descargar desde aquí )
Después de descargar el Proteus 8 Professional, diseñe el circuito en él. Hemos incluido simulaciones de software aquí para que sea conveniente para los principiantes diseñar el circuito y hacer las conexiones adecuadas en el hardware.
Paso 3: estudiar los componentes
Ahora bien, hemos hecho una lista de todos los componentes que vamos a utilizar en este proyecto. Demos un paso más y veamos un breve estudio de todos los componentes principales del hardware.
Sensor de gotas de lluvia: El módulo del sensor de gotas de lluvia detecta la lluvia. Funciona según el principio de la ley de Ohm. (V = IR). Cuando no llueve, la resistencia del sensor será muy alta porque no hay conducción entre los cables del sensor. Tan pronto como el agua de lluvia comienza a caer sobre el sensor, se crea la ruta de conducción y se reduce la resistencia entre los cables. Cuando la conducción se reduce, el componente eléctrico que está conectado al sensor se activa y su estado cambia.
Sensor de gotas de lluvia
Este sensor también se puede fabricar en casa si disponemos de la placa PCB. Aquellos que no quieran comprar este sensor pueden hacerlo en casa haciendo un patrón de tren de pulso con la ayuda de algo afilado como un cuchillo. El diámetro de los pulsos debe ser de aproximadamente 3 cm y se puede hacer el mismo patrón que se muestra en la imagen de arriba. He hecho este sensor en casa y adjunto la imagen a continuación:
Sensor de gotas de lluvia diseñado en casa
555 temporizador IC: Este IC tiene una variedad de aplicaciones como proporcionar retardos de tiempo, como oscilador, etc. Hay tres configuraciones principales del IC 555 temporizador. Multivibrador astable, multivibrador monoestable y multivibrador biestable. En este proyecto, lo usaremos como un Estable multivibrador. En este modo, el IC actúa como un oscilador que genera un pulso cuadrado. La frecuencia del circuito se puede ajustar sintonizando el circuito. es decir, variando los valores de los condensadores y resistencias que se utilizan en el circuito. El IC generará una frecuencia cuando se aplique un pulso cuadrado alto al REINICIAR alfiler.
555 temporizador IC
Zumbador: A Zumbador es un dispositivo de señalización de audio o un altavoz en el que se utiliza un efecto piezoeléctrico para producir sonido. Se aplica un voltaje al material piezoeléctrico para producir un movimiento mecánico inicial. Luego, los resonadores o los diafragmas se utilizan para convertir este movimiento en una señal de sonido audible. Estos altavoces o timbres son comparativamente fáciles de usar y tienen una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, se utilizan en relojes de cuarzo digitales. Para aplicaciones ultrasónicas, funcionan bien en el rango de 1-5 kHz y hasta 100 kHz.
Zumbador
Transistor BC 548 NPN: Es un transistor de uso general que se utiliza principalmente para dos propósitos principales (conmutación y amplificación). El rango de valor de ganancia para este transistor está entre 100 y 800. Este transistor puede manejar una corriente máxima de aproximadamente 500 mA, por lo que no se usa en el tipo de circuito que tiene cargas que operan en amperios más grandes. Cuando el transistor está polarizado, permite que la corriente fluya a través de él y esa etapa se llama saturación región. Cuando se quita la corriente de base, el transistor está apagado y entra completamente Cortar región.
Transistor BC 548
Paso 4: diagrama de bloques
Hemos creado un diagrama de bloques para comprender fácilmente el principio de funcionamiento del circuito.
Diagrama de bloques
Paso 5: Comprender el principio de funcionamiento
Después de ensamblar el hardware, veremos que tan pronto como el agua caiga sobre el sensor de lluvia, la placa comenzará a conducir y, como resultado, ambos transistores girarán. EN y por lo tanto el LED también se encenderá porque está conectado al emisor del transistor Q1. Cuando el transistor Q2 entra en la región de saturación, el condensador C1 se comportará como un puente entre los dos transistores Q1 y Q3 y será cargado por la resistencia R4. Cuando Q3 entra en la región de saturación, REINICIAR El pin del IC del temporizador 555 se activará y se enviará una señal al pin de salida 3 del IC en el que está conectado el zumbador y, por lo tanto, el zumbador empezará a sonar. Cuando no haya lluvia, no habrá conducción y la resistencia del sensor es muy alta, por lo que el pin RESET de IC no se activa, lo que no genera ninguna alarma.
Paso 6: Simular el circuito
Antes de realizar el circuito, es mejor simular y examinar todas las lecturas en un software. El software que vamos a utilizar es el Suite de diseño Proteus . Proteus es un software en el que se simulan circuitos electrónicos.
- Después de descargar e instalar el software Proteus, ábralo. Abra un nuevo esquema haciendo clic en el ISIS icono en el menú.
Nuevo esquema.
- Cuando aparezca el nuevo esquema, haga clic en el PAGS icono en el menú lateral. Esto abrirá un cuadro en el que puede seleccionar todos los componentes que se utilizarán.
Nuevo esquema
- Ahora escriba el nombre de los componentes que se utilizarán para hacer el circuito. El componente aparecerá en una lista en el lado derecho.
Seleccionar componentes
- De la misma forma que arriba, busque todos los componentes. Aparecerán en el Dispositivos Lista.
Lista de componentes
Paso 7: hacer un diseño de PCB
Como vamos a hacer el circuito de hardware en un PCB, primero debemos hacer un diseño de PCB para este circuito.
- Para hacer el diseño de PCB en Proteus, primero debemos asignar los paquetes de PCB a cada componente en el esquema. para asignar paquetes, haga clic con el botón derecho del mouse en el componente al que desea asignar el paquete y seleccione Herramienta de embalaje.
Asignar paquetes
- Haga clic en la opción ARIES en el menú superior para abrir un esquema de PCB.
- Desde la Lista de componentes, coloque todos los componentes en la pantalla en un diseño que desee que se vea su circuito.
- Haga clic en el modo de seguimiento y conecte todos los pines que el software le indica que conecte apuntando con una flecha.
- Cuando se haga todo el diseño, se verá así:
Paso 8: diagrama de circuito
Después de hacer el diseño de la PCB, el diagrama del circuito se verá así.
Diagrama de circuito
Paso 9: configuración del hardware
Como ahora hemos simulado el circuito en el software y está funcionando perfectamente bien. Ahora sigamos adelante y coloquemos los componentes en PCB. Un PCB es una placa de circuito impreso. Es un tablero totalmente revestido de cobre por un lado y totalmente aislante por el otro. Hacer el circuito en la PCB es comparativamente un proceso largo. Una vez que se simula el circuito en el software y se realiza su diseño de PCB, el diseño del circuito se imprime en un papel de mantequilla. Antes de colocar el papel de mantequilla en la placa de circuito impreso, utilice el raspador de circuito impreso para frotar la placa de modo que la capa de cobre a bordo se reduzca desde la parte superior de la placa.
Quitar la capa de cobre
Luego, se coloca el papel manteca en la placa PCB y se plancha hasta que el circuito se imprime en la placa (tarda aproximadamente cinco minutos).
Planchar la placa PCB
Ahora, cuando el circuito está impreso en la placa, se sumerge en el FeCl3solución de agua caliente para eliminar el cobre sobrante del tablero, solo quedará el cobre debajo del circuito impreso.
Grabado de PCB
Después de eso, frote la placa PCB con el raspador para que el cableado sea prominente. Ahora taladre los agujeros en los lugares respectivos y coloque los componentes en la placa de circuito.
Perforación de agujeros en PCB
Suelde los componentes en la placa. Finalmente, verifique la continuidad del circuito y si ocurre discontinuidad en algún lugar desolde los componentes y vuelva a conectarlos. Es mejor aplicar pegamento caliente con una pistola de pegamento caliente en los terminales positivo y negativo de la batería para que los terminales de la batería no se separen del circuito.
Configuración del multímetro digital para verificación de continuidad
Paso 10: Prueba del circuito
Después de ensamblar los componentes de hardware en la placa PCB y verificar la continuidad, necesitamos verificar si nuestro circuito está funcionando correctamente o no, probaremos nuestro circuito. En primer lugar, conectaremos la batería y luego dejaremos caer un poco de agua sobre el sensor y comprobaremos si el LED comienza a encenderse y el zumbador comienza a sonar o no. Si esto sucede, significa que hemos completado nuestro proyecto.
Hardware ensamblado para prueba
Aplicaciones
- Se puede utilizar en los campos para alertar a los agricultores sobre la lluvia.
- La aplicación más común es que se puede utilizar en Automóviles para que siempre que comience la lluvia el conductor gire EN los limpiaparabrisas al escuchar el sonido del timbre.
- Si se instala algún hardware para almacenar el agua de lluvia en los tanques superiores, este circuito es muy útil en el hogar porque notifica a las personas que viven en la casa tan pronto como comienza la lluvia y luego pueden hacer los arreglos necesarios para almacenar el agua.
