Control de nivel para tanque de agua -propio- DIY

En la ciudad donde vivo (Comodoro Rivadavia) es muy comun que en el verano cada 3 o 4 dias nos corten el suministro de agua, dejandonos solamente con lo que tenemos en el tanque.

Las causas son varias, rotura de acueducto, bajo nivel de las reservas (las mismas estan diseñadas para una ciudad de 100000hab y somos actualmente mas de 200000) por mal uso del liquido, conecciones clandestinas (por decenas de miles), etc...
Ademas este mismo acueducto alimenta las ciudades de Rada Tilly y Caleta Olivia.

En casa tengo solamente un tanque de 500lts, pero decidi instalar un tanque adicional que funcionaria como cisterna, ese tanque tiene 2500lts.
La coneccion que hice para abastecer el tanque de 500lts que esta sobre el techo fue bien simple. Utilice el flotador que viene con un switch y el es quien se encarga directamente de activar o desactivar la bomba de carga.
Cuando el tanque esta cerca de vaciarse la carga comienza, y cuando llega al nivel optimo, el flotador abre su contacto y deja sin energia la bomba.

Ademas en paralelo con el flotador deje al lado del tanque un interruptor para arranque manual de la bomba y otro que esta en serie con todo el sistema para un corte de emergencia.

La idea era hacer todo de manera provisoria pero se convirtio en un provisiempre, esta asi y funcionando desde hace 3 años.

Ahora la idea es hacerlo mas automatizado, ya que se me presenta desde el comienzo de la instalacion el problema que el flotador del tanque cisterna no corta, es un flotador de los comunes con boya, pero a veces es tanta la presion que llega que no corta y tengo que cerrar la valvula de entrada al tanque.

Ya probe bajando el caudal de entrada cerrando un poco la valvula pero no funciona.


Vamos al tema del post

Despues de la introduccion un poco extensa, les comento, decidi automatizarlo todo, se podria hacer de varias maneras y solo cableando, pero yo decidi utilizar un PIC, mas especificamente el 16F84a, un clasico entre los microcontroladores, tiene la cantidad de puertos necesario para lo que quiero:
- Sensor de nivel de agua en tanque
- Sensor de nivel de agua en cisterna
- Sensor de bajo nivel de agua en cisterna
- Tres salidas para indicacion visual por LED
- Salida para accionamiento de bomba de llenado de tanque
- Salida para accionamiento de electrovalvula

Como veran necesito 8 pines del micro y esta seria la disposicion de los puertos:
PortA.0 = Sensor de nivel de tanque principal
PortA.1 = Sensor de nivel de cisterna
PortA.2 = Accionamiento de bomba de llenado de tanque
PortA.3 = Accionamiento de electrovalvula para llenado de cisterna
PortB.1 = LED indicador de estado de bomba de llenado de tanque
PortB.2 = LED indicador de estado de electrovalvula
PortB.3 = LED indicador de cisterna vacio con indicacion audible
PortB.4 = Sensor de bajo nivel en sisterna (evita llenado de tanque para que la bomba no trabaje en vacio )

*LED parpadeando indica reposo, LED sin parpadear indica activacion

Este es el circuito basico y probado en Proteus, como veran no esta incluida ni la fuente de 5v ni la salida por relay para bomba y motor, o las resistencias tanto para los LEDs como para los transistores, solo fue para probar el soft



Como funciona? muy sencillo
El microcontrolador sensa cada 1 segundo el estado de todos los sensores, cuando se acciona alguno verifica cual fue y realiza la accion correspondiente:
- Si se acciona el sensor TK1 enciende la bomba BBA TK1 y el LED D1 deja de parpadear y se mantiene encendido.
Lo mismo si se acciona el sensor CISTERNA, se abre la electrovalvula (en al grafica BBA CISTERNA) y el LED D2 deja de parpadear para mantenerse encendido.
Ahora, si se acciona el sensor SW1, este impide que se accione la bomba de llenado de tanque, con esto queremos evitar que la bomba trabaje en vacio . Ademas el LED D3 parpadeara cada 1 segundo y emitira un pitido intermitente para indicarnos que algo anda mal como por ejemplo que nos quedamos sin reservas y el suministro todavia no se normalizo, o que la cisterna no se lleno por que aunque el agua volvio a circular la electrovalvula no se acciono por algun motivo.

Queda pendiente instalar un caudalimetro a la salida de la electrovalvula, esto seria para saber si esta normalizado el suministro de agua de red y el llenado de la cisterna se realiza normalmente, y en caso de haber desafectado la BBA TK1 normalizar su funcionamiento.


Diseño final del circuito
Despues de agregar componentes faltanes (relays, resistencias, etc), llego el momento de diseñar el PCB. Finalmente no le agregue la fuente de 5vcc por que consegui una fuente switching que me ahorra el trabajo, me das mas corriente de operacion (aunque no es necesario) y me ahorro el transformador.

Ya diseñado el PCB se veria algo asi... esta es la vista 3D del circuito



Llego el momento de armar el PCB, no voy a explicar el proceso en detalle por que hay varios post en este sitio, pero use el metodo de la plancha y luego de la grabacion de la plaqueta pase al percloruro.
Imprimo el diseño y corto el PCB a medida, de 90mmx55mm


Corto el papel y pego sobre el pcb


Le pase la plancha al maximo, repaso sobre las pistas con la punta de la plancha para que tome bien el toner


Una vez que traspase las pistas del papel al pcb, coloco la plaqueta en un recipiente con agua caliente, la idea es que se ablande el papel mas rapido.


Una vez limpio el pcb me doy cuenta que tengo que bajarle el toner a la impresora, quedan como manchadas las pistas, tuve que corregir algunas que se habian unido utilizando una aguja para limpiar uniones.


Asi quedo finalmente, lista para perforar.


Comenzamos con el soldado de componentes y dejamos todo listo para colocar el micro, pero primero debemos programarlo antes de poner todo en marcha


El programa
El programa es bien sencillo, tenemos subrutinas que se encargan de todo, la primera lee el estado de los sensores, si se activa alguno pasa a la siguiente subrutina correspondiente al sensor que se activo. Tengo que programar bajo maquina virtual con Win XP, por que el soft da muchos errores en Win7 o Win10


Programamos el micro, de paso sale con certificada (el programador de micro si corre bajo Win10)


Todo ensamblado y listo para probar, en el video como veran no tengo nada conectado a la salida, solo los LEDs indicando funcionamiento
Los switch simulan los flotantes de los tanques.

Explico el video...
Los leds tanto de la electrovalvula como de la bomba parpadean cuando estan en el modo standy, es decir, sin accionarse, cuando se pulsa el boton que simula ser el sensor (flotante), el led correspondiente se queda encendido, si se accionaran electro y bomba los dos quedarian encedidos hasta que sea necesario cambiar su estado.
Cuando pulso el rojo, que simula sensor de corte general, este deja el led parpadeando y desactiva o saca de linea tanto a la electrovalvula como a la bomba del tanque. esto sucede cuando solo queda el 10% de agua en el tanque cisterna, y evito asi llenar el tanque de agua con la mugre del fondo o que quede andando en vacio , con respecto a la electrovalvula, queda tambien fuera de linea por que si no quedaria energizada constantemente por que el nivel de agua no subiria.

Por ahora solo se puede reestablecer accionando manualmente la valvula de carga, y cuando el tanque haya alcanzado el nivel se pulsa el reset (desenergizamos el circuito) y vuelve todo a la normalidad.
Esto es hasta que conecte un caudalimetro a la salida de la electrovalvula, entonces si el cisterna esta vacio , cada 30min abrira la electro durante 10seg, y si no hay circulacion de agua se cierra y abrira en los proximos 30min. en cambio si detecta agua deja la valvula abierta hasta llenado de tanque y reinicio automatico de todo el sistema, sin necesidad de intervencion humana. Por que cada 30min?, por que a veces puede pasar que me quede sin agua y no se haya reestablecido el servicio en la ciudad, entonces no tengo, como dije antes, la electro accionada (al cuete).
Esto vendra en el proximo post donde actualice el circuito con el caudalimetro, por ahroa esta esto solamente.


Diseño final ya montado en su gabinete, listo para instalar, conectar y dejar operativo.



No hay video que muestre como esta funcionando ya que se veria igual al video donde esta con los pulsadores, ademas tendria que esperar a que se accione, corte y haga toda su magia y eso lleva varios minutos, pero funciona bien y eso me deja contento y tranquilo, no mas tanque vacio y no mas agua desperdiciada por revalse.



Otros post de cosas que hice y podes hacer en tu casa...