A Freescale (www.frescale.com) apresenta em seu Application Note AN1950 uma solução diferente para o monitoramento do nível de água num reservatório. O sensor usado monitora a pressão do ar num tubo com uma das extremidades fechada, a qual varia conforme o nível do líquido. Nesse artigo mostramos os aspectos básicos dessa tecnologia. Mais informações podem ser obtidas no próprio site da empresa, digitando-se o nome do Application Note no Google.(2007)
Muitos eletrodomésticos, como máquinas de lavar precisam de sensores de nível de água. Os sensores mecânicos, entretanto operam de modo discreto, com pontos de detecção, o que pode não ser interessante para uma aplicação que seja mais crítica.
Uma idéia proposta pela Freescale, consiste no uso de um sensor de pressão para monitorar o nível de água, utilizando-se para essa finalidade a pressão de uma coluna de ar num tubo que varia conforme o nível do líquido que pressiona o ar nesse mesmo tubo, conforme mostra a figura 1.
Essa configuração pode ser facilmente modificada para monitorar outros tipos de líquidos levando-se em conta sua densidade e as pressões envolvidas.
Também é preciso levar em conta que o princípio é o mesmo do barômetro comum de mercúrio e que portanto, a pressão medida é levemente influenciada pela pressão atmosférica.
Conforme podemos ver por essa figura, em que uma configuração usada com finalidades de demonstração, temos um tubo que [e imerso num líquido e tem uma das extremidades fechadas.
Dessa forma, a quantidade de líquido que entra no tubo é proporcional à sua pressão, a qual depende do nível. Essa pressão transfere-se, portanto ao ar no tubo a qual é medida pelo sensor na extremidade.
Com essa configuração pode-se, portanto, ter uma boa medida do nível do líquido através da medida da pressão do ar no interior do tubo.
O Projeto da Freescale
O projeto da Frescale utiliza o sensor de pressão compensado em temperatura MPXM2010GS que tem por principal característica o seu baixo custo, cujo invólucro é mostrado na figura 2..
Na figura 3 temos o circuito equivalente em blocos desse sensor.
Esse sensor foi escolhido por possuir um circuito de calibração integrado e, além disso, é compensado em temperatura o que possibilita a elaboração de um sistema robusto e simples.
O circuito foi projetado para sensoriar água numa máquina de lavar-roupas num nível de até 40 cm, o que significa que no projeto original a faixa de medidas será de 0 a 40 cm. Para o caso do sensor utilizado, com uma alimentação de 5 V a tensão de saída à plena escala será de 12,5 mV, mas na aplicação usada será usada apenas 405 da escala total, o que representa uma saída de 25 mV.
Temos então o circuito de amplificação que faz uso de amplificadores operacionais e que é mostrado na figura 4.
O processamento é baseado no microprocessador M68HC908QT4 que possui 4096 de memória Flash para usuário e 128 bytes de RAM para manutenção e software. O dispositivo também possui linhas bidirecionais de entradas e saídas e uma linha de entrada compartilhada com alguns outros recursos. A MCU é disponível em invólucro de 16 pinos tanto PDIL com SOIC.
Na figura 5 temos o esquema de multiplexação do display de cristal líquido (LCD) com dois LEDs que indicam o nível da água ou o fluxo de água.
O processo de multiplexação é importante pois possibilita o uso de apenas 3 pinos do microcontrolador no interfaceamento desse indicador, em lugar de 11 linhas, como ocorre normalmente nesse tipo de aplicação.
Os LEDs nessa interface são usados para mostrar a saída dos dados de pressão através de indicação binária, enquanto que um LED verde piscante serve para indicar que está havendo fluxo de água. O LED vermelho indica o sentido do fluxo da água. Esse LED apagado indica que a água está entrando enquanto que aceso, indica que está saindo.
O software para o desenvolvimento do projeto está disponível no AN1950 da Freescale.
OS: o software está no PDF. Não sei se devemos disponibilizá-lo na internet.
