Sensor y circuito de detección de fugas de agua

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Estoy planeando construir un ROV para uso subacuático y en este punto considero tener algún sistema de detección de fugas de agua para la caja electrónica que debe soportar presiones subacuáticas de hasta 5 bar / 70psi / 500kPa.

De mi investigación encontré una buena solución de Blue Robotics llamada SOS Leak Sensor que va junto con algunos SOS Sondas .

El diseño y la descripción de las sondas me permiten pensar un poco sobre cómo funcionan. En una sección de la descripción del producto dice:

  

Cada sonda puede reutilizarse varias veces si se seca y se vuelve a comprimir, pero una vez que la punta se degrada, también puede obtener puntas de sonda SOS de repuesto.

Así que las puntas de las sondas están hechas de un material de esponja que probablemente esté enriquecido con algún tipo de sal (uno podría simplemente usar NaCl, creo), que aumentará la conductividad de cualquier agua que se toque y empaparse en la punta.

Si tengo razón, creo que replicar esas sondas no sería un gran problema.

Pasando a la placa de circuito (sensor de fugas SOS):

Aquí está el diagrama del circuito de la documentación .

Hastaahora,entiendoquesialgunasondasecortocircuita,elcircuitocambiarálaseñal,queesbajadaporR3,aalta.Pero,¿quéestánhaciendoexactamenteR1yR2?

Necesitosaberestoporqueaúnnotengolarelacióndelaconductividad/resistenciadelaguaconelpuntoenqueelcircuitodetectael"cortocircuito" y en qué umbral.

Obtuve algunas muestras del agua en mi área local, donde planeo poner en uso el ROV, y he medido pobremente la resistencia de ellas y algo de agua del grifo y agua destilada como referencia. He utilizado un multímetro para esto y no tenía ninguna plataforma para sostener las dos sondas a una distancia constante entre sí, pero hice mi mejor esfuerzo para sostenerlas con la mano, por lo que mis mediciones no son tan constantes. Pero aquí hay algunos resultados significativos:

El agua de muestra tiene una resistencia de aproximadamente 500kOhm (+ -100kOhm) a una distancia de la sonda de aproximadamente 5 mm (punta a punta). Luego agregué una pizca de sal en una pequeña muestra de la misma agua y medí entre 40 y 30 kOhm.

Así que estoy seguro de que puedo obtener lecturas con sondas caseras con una resistencia de al menos 100kOhm. Pero volviendo a mi pregunta, ¿cómo se relacionan estos con el circuito que se muestra arriba? ¿Debo realizar ajustes en R1 y / o R2? Y si tengo que hacerlo, ¿cómo están los cálculos para eso?

    
pregunta Ace

2 respuestas

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R1 (además de la resistencia de la sonda) limita la corriente de base Q1 a un valor seguro, y probablemente está ahí para evitar matar a Q1 con un cortocircuito accidental a tierra.

R2 levanta la base hasta Vcc cuando la entrada está abierta o tiene una resistencia alta. Esto asegura que el transistor se apaga a menos que la corriente de base exceda un valor mínimo. En números redondos, esto es 22 uA (0,6 V Vbe / 27,000).

Si sabe qué es Vcc, puede calcular la resistencia de sonda equivalente necesaria para hacer que cambie la salida. El transistor probablemente tenga una ganancia de alrededor de 100, pero para una saturación decente con una carga ligera, asuma un valor de 20-30.

Los 240 ohmios en serie con el LED me indican que Vcc = 5V, por lo que el voltaje base es de 4.4 V. La resistencia externa necesaria para 22 uA es (Ley de Ohm) 4.4 / 22 uA = 200K. Menos el 1K ya existe = 199K. Ese es el punto en el cual el transistor comienza a conducir. Pero espera, hay más.

Hay alrededor de 12,5 mA de corriente LED, más 5 mA de corriente R3, adivinaremos otros 1,5 mA de corriente de salida. Eso suma hasta 19 mA de corriente de colector. Redondee hasta 20 mA, divida por una ganancia de transistor de 20, y necesitará 1 mA de corriente base. De vuelta a la ley de Ohm, Rbase = 4.4 V / .001 A - 4.4K. Menos R1 = 3.4 K resistencia del sensor externo para un transistor firmemente saturado.

    
respondido por el AnalogKid
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Si sustituye el transistor pnp en su esquema con el modelo equivalente de aquí , entonces verás que las resistencias R2 y R1 están formando un divisor de volatilidad. Llamemos al potencial en la sonda V_probe. Usando el método de nodo, puede encontrar que el diodo NP base tendrá Vcc en el ánodo y Vcc * R1 / (R2 + R1) + V_probe * R2 / (R2 + R1) en el cátodo.

Así que mi consejo es comenzar con R1, que determinará la corriente base. Sobre esa base, puede calcular el R2, de modo que el diodo base se encienda, una vez que la sonda alcance el potencial requerido.

    
respondido por el judoka_acl

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