Às vezes torna-se importante determinar a quantidade de água dentro de um tanque selado, empregando um sensor de papelaria. Uma solução sensata para o problema é fazer uso de um conceito de capacitor cilíndrico. Uma placa do capacitor é criada com o líquido ao redor de um condutor isolado, onde o isolamento do condutor funciona como o dielétrico enquanto a segunda placa do capacitor é formada pelo próprio fio.
O medidor de fluido capacitivo apresentado no artigo a seguir permite ao usuário conhecer ou visualizar o nível do fluido dentro de um tanque selado através de uma leitura do medidor, utilizando um fio de cobre isolado fixado no interior do tanque que atua como um sensor capacitivo.
Ideia básica
A ideia é realmente simples, mas interessante. Um fio isolado é mergulhado dentro do fluido do tanque, o fluido é aplicado com terra ou potencial negativo, enquanto o condutor interno do fio isolado é conectado a um circuito detector/amplificador externo.
O condutor dentro da isolação não consegue entrar em contato direto com o fluido, porém é capaz de detectar o fluido por efeito capacitivo, no que diz respeito à ligação à terra do fluido.
Quando o nível do fluido é alto, o efeito capacitivo é maior ao redor do condutor isolado e vice-versa. Esta influência capacitiva é detectada pelo circuito externo e uma leitura equivalente é traduzida por um medidor de bobina móvel.
O nível de líquido dentro do tanque selado será proporcional à capacitância deste eletrodo líquido/condutor, que pode ser determinado por um circuito simples para converter a natureza linearmente variável desse capacitor em um nível de tensão linearmente variável, que pode ser proporcional à sua capacitância.
Como funciona
O centro do circuito do medidor de fluido capacitivo, conforme mostrado no diagrama, é um circuito monoestável configurado com a ajuda do transdutor capacitivo dentro do fluido e 1/2 de um oscilador/temporizador duplo 556.
A saída PWM do monoestável é relativa à capacitância do circuito de temporização RC que consiste em R4 e a capacitância ajustável da capacitância fluido/condutor C5, que é diretamente proporcional à área total do condutor mergulhado no líquido.
A outra metade do temporizador IC 556 é configurada como um relógio operando a 22 kHz que entrega os pulsos de disparo ao monoestável. Dependendo do nível do fluido dentro do tanque, a capacitância da sonda “C5” varia, o que por sua vez faz com que o tempo monoestável varie.
A saída monoestável variável do IC é alimentada a um amperímetro de bobina móvel que converte os pulsos variáveis em uma leitura do medidor diretamente proporcional ao nível de fluido dentro do tanque.
Uma haste de grafite removida de sua bateria de lanterna antiga também pode ser usada como sonda de aterramento em uma situação em que o tanque é feito de um material não condutor. O potenciômetro R6, uma unidade de 5K, pode ser usado para calibração da faixa do medidor.
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