Controle de Nível com Arduino

Introdução

Este projeto é uma extensão do tutorial de primeiros passos com o sensor de nível sem contato, onde aprendemos a ler o sensor de nível de líquidos sem contato. Entretanto, naquele tutorial não chegamos a aproveitar a leitura do sensor para controlar o acionamento de uma carga ou alertar que o reservatório está vazio.

Neste projeto utilizaremos dois sensores de nível com a bomba peristáltica para controlar o nível de um reservatório, garantindo que ele nunca fique vazio.

Este tutorial foi desenvolvido para o sensor XKC-Y25-NPN, mas o código pode ser facilmente adaptado para o modelo PNP, basta inverter a lógica HIGH/LOW.

Lista de Materiais

Lista completa de produtos

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BlackBoard UNO R3

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Bomba Peristáltica 12V

R$ 65,55 no PIX

Sensor de Nível de Líquidos Sem Contato - XKC-Y25-PNP

R$ 75,90 no PIX

Módulo Relé 5V - Relé Metaltex

R$ 9,97 no PIX

Fonte Chaveada 12V 5A

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Diodo 1N4007 - Pacote com 10 unidades

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Protoboard 400 Pontos

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WorkPlate 400 - Preta

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Jumpers Macho-Macho x40 Unidades

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Jumpers Macho-Fêmea x40 Unidades

R$ 7,50 no PIX

Circuito

Para controlar o nível de um reservatório, monte o circuito a seguir.

Para conectar o motor ao relé e à placa, é recomendado soldar o diodo e um par de jumpers macho-macho aos terminais do motor. Entretanto, como a solda pode ser uma opção complicada em alguns casos, é possível apenas conectar o diodo e os conectores do jumper aos terminais do motor, desde que essas conexões sejam garantidas.

Código

Com o circuito montado, carregue o código a seguir para sua placa.

/*******************************************************************************
* Primeiros Passos com a Bomba Peristaltica 
* Projeto Controlador de Nivel Automatico (v1.0)
* 
* Este codigo verifica a presenca de liquido com dois sensores de nivel sem contato.
* A bomba e acionada quando o sensor inferior esta na ausencia de liquido e e
* mantida assim ate que o sensor superior esteja na presenca de liquido.
* Um dos sensores deve ser posicionado no nivel minimo desejado do reservatorio e
* o segundo deve ser posicionado na parte superior, o mais proximo possivel do
* topo do reservatorio.
* 
* Copyright 2020 RoboCore.
* Escrito por Giovanni de Castro (16/10/2020).
* 
* This program is free software: you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version (<https://www.gnu.org/licenses/>).
*******************************************************************************/

//Declaracao dos pinos conectados aos sensores
const int PINO_SENSOR_SUPERIOR = 13; //Sensor superior no pino 13
const int PINO_SENSOR_INFERIOR = 12; //Sensor inferior no pino 12

//Declaracao do pino conectado ao rele
const int PINO_RELE = 2;

void setup() {

  //Configura os pinos conectados aos sensores como entradas do sistema
  pinMode(PINO_SENSOR_SUPERIOR, INPUT);
  pinMode(PINO_SENSOR_INFERIOR, INPUT);

  //Configura o pino conectado ao rele como uma saida do sistema
  pinMode(PINO_RELE, OUTPUT);

  //Inicia o pino conectado ao rele com um nivel logico baixo
  digitalWrite(PINO_RELE, LOW);

}

void loop() {

  //Realiza as leituras dos sensores e as armazena em duas variaveis
  int leitura_sensor_superior = digitalRead(PINO_SENSOR_SUPERIOR);
  int leitura_sensor_inferior = digitalRead(PINO_SENSOR_INFERIOR);

  //Verifica se o sensor inferior esta na ausencia de liquido
  if(leitura_sensor_inferior == HIGH){
    digitalWrite(PINO_RELE, HIGH); //Se for verdadeiro, aciona o rele
  }

  //Verifica se o sensor superior esta na presenca de liquido
  if(leitura_sensor_superior == LOW){
    digitalWrite(PINO_RELE, LOW); //Se for verdadeiro, desliga o rele
  }

  delay(100); //Aguarda 100 milissegundos para outra leitura

}

Entendendo o Código

A declaração global do código consiste na declaração das variáveis PINO_SENSOR_SUPERIOR, PINO_SENSOR_INFERIOR e PINO_RELE, que armazenam, respectivamente, os pinos conectados aos sensores de nível de líquido sem contato superior e inferior, e o pino conectado ao módulo relé.

//Declaracao dos pinos conectados aos sensores
const int PINO_SENSOR_SUPERIOR = 13; //Sensor superior no pino 13
const int PINO_SENSOR_INFERIOR = 12; //Sensor inferior no pino 12

//Declaracao do pino conectado ao rele
const int PINO_RELE = 2;

Na rotina de configurações do código, nós configuramos os pinos conectados aos sensores como entradas do sistema e o pino conectado ao relé como uma saída do sistema, com um nível lógico baixo ("LOW") inicial.

//Configura os pinos conectados aos sensores como entradas do sistema
pinMode(PINO_SENSOR_SUPERIOR, INPUT);
pinMode(PINO_SENSOR_INFERIOR, INPUT);

//Configura o pino conectado ao rele como uma saida do sistema
pinMode(PINO_RELE, OUTPUT);

//Inicia o pino conectado ao rele com um nivel logico baixo
digitalWrite(PINO_RELE, LOW);

Já na repetição do código, iniciamos declarando as variáveis leitura_sensor_superior e leitura_sensor_inferior, e já recebendo as leituras digitais dos pinos conectados aos sensores superior e inferior, respectivamente. Feito isso, nós verificamos se a leitura do sensor inferior está em nível lógico alto ("HIGH"), ou seja, se ele está na ausência de líquido. Se essa condição for verdadeira, nós acionamos o relé para encher o reservatório. Em seguida, verificamos se a leitura do sensor superior está em nível lógico baixo ("LOW"), ou seja, se ele está na presença de líquido. Caso essa segunda condição seja verdadeira, nós desligamos o relé e interrompemos o enchimento do reservatório.

//Realiza as leituras dos sensores e as armazena em duas variaveis
int leitura_sensor_superior = digitalRead(PINO_SENSOR_SUPERIOR);
int leitura_sensor_inferior = digitalRead(PINO_SENSOR_INFERIOR);

//Verifica se o sensor inferior esta na ausencia de liquido
if(leitura_sensor_inferior == HIGH){
  digitalWrite(PINO_RELE, HIGH); //Se for verdadeiro, aciona o rele
}

//Verifica se o sensor superior esta na presenca de liquido
if(leitura_sensor_superior == LOW){
  digitalWrite(PINO_RELE, LOW); //Se for verdadeiro, desliga o rele
}

delay(100); //Aguarda 100 milissegundos para outra leitura

O Que Deve Acontecer

Assim que o código estiver carregado, fixe os dois sensores à parte externa do reservatório, um na parte inferior, onde será o nível mínimo aceitável para o seu reservatório, e o outro na parte superior, o mais próximo possível do volume máximo do reservatório. Assim, quando o reservatório estiver abaixo do seu limite, a bomba será acionada para enchê-lo até que o nível alcance o sensor superior, como no GIF a seguir. O GIF abaixo foi acelerado para não ficar muito longo.

Resultado Final

Conclusão

Neste projeto aprendemos como aproveitar as leituras de dois sensores de nível de líquido sem contato para controlar o nível de um tanque através de uma bomba peristáltica.