Circuito de detección de agua

Question

Estoy trabajando en una placa de circuito controlada por un PIC18F; uno de los componentes de la placa es un sensor de agua. Esto es bastante sencillo, hay dos electrodos en una sonda, cuando se sumerge en agua, hay suficiente conductividad para completar el circuito, y tira de un pin alto en el PIC. A continuación se muestra un boceto de la parte pertinente del circuito. Los electrodos son CN4-1 y CN4-2, la placa se alimenta con una batería de 3,6 V.

Tal como está, funciona según lo previsto, pero estoy viendo algunos comportamientos indeseables. El sistema es muy sensible a cualquier cosa que toque el segundo electrodo, CN4-2; Supongo que esto introduce carga parásita en el sistema, y puedo obtener una detección de falsos positivos (incluso si nada está tocando CN4-1, por lo que el circuito no se ha completado). En particular, hay un LED que señala la presencia de agua, activado por este circuito. Si CN4-2 es tocado por un conductor (ya sea agua u otra cosa, como una mano), el pin de E/S se eleva lo suficiente como para activar el LED, pero en algunos casos sólo tener el LED encendido es suficiente para extraer algo de corriente de la batería, dejando que la señal al pin de E/S se baje lo suficiente como para que se apague de nuevo, y terminamos cambiando de un estado a otro. Atar la masa de la placa a una masa externa ayuda a reducir esto, pero no siempre lo elimina.

Reducir el tamaño de la resistencia que tira del pin hacia abajo reduce estos falsos positivos, pero dificulta que el circuito lo tire hacia arriba cuando hay una señal legítima. La reducción simultánea del tamaño de la resistencia que tira de él alto puede arreglar eso, también, pero entonces la resistencia total del circuito es lo suficientemente baja que cuando el circuito está conectado a través de CN4, hay un consumo de corriente significativo, lo que acortará la vida de la batería de manera significativa.

Yo heredé el diseño del tablero, así que no me ofenderé si me dices que hay una manera completamente diferente de manejar esto que sería mejor. Idealmente estoy buscando tener el sistema muy sensible a una conexión a través de CN4, mínimo consumo de energía si CN4 está abierto o cerrado, y la prevención de una señal positiva falsa cuando sólo un electrodo tiene algún contacto. Si se puede hacer sin necesidad de atar el sistema a una tierra externa, que sería conveniente.

Answer 1

Puedes utilizar este circuito en su lugar. El condensador de su entrada filtrará la mayoría de las interferencias y el transistor PNP dará mejores niveles de tensión de salida.

Si sigue siendo demasiado sensible a las interferencias, aumentar el valor de C1 y/o R3 ayudará. Si el agua no lo activa de forma fiable, aumente el valor de R2. (El circuito funcionará para una resistencia al agua de unos 15MOhm en su forma actual)

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Como ocurre con cualquier circuito que aplica una tensión continua a través del agua, los electrodos se corroen lentamente cuando se sumergen en agua.

También podrías diseñar un circuito que midiera la capacitancia entre dos cables trenzados y aislados que se clavaran en el agua, pero para eso necesitarías un oscilador y un circuito de medición del tiempo. Es posible implementar esto en el PIC, pero sería mucho más complejo y también podría necesitar más potencia. La principal ventaja de un circuito de este tipo es que es aún menos sensible a las interferencias (conducidas) y no corroe los electrodos.

Answer 2

En lugar de fijar el terminal CN4-1 a una fuente de +3V conéctalo a un pin de salida que puedes poner alto o bajo bajo tu control exacto. Si hay agua presente, el pin de entrada CN4-2 debería activarse cuando, y sólo cuando, pulses +3V en CN4-1. Activa y desactiva +3V tantas veces como quieras y verifica que la señal se transfiere al pin de entrada exactamente como se espera, y nunca cuando no se espera.