Aforador de combustible capacitivo SIN CONTACTO (DIY)

Dentro de las renovaciones y del cambio de prestaciones que le estamos haciendo a nuestro balandro, está mejorar la electrónica tal y como indicamos en un post anterior. En esta ocasion os traemos unas pruebas que estamos haciendo para construir un aforador capacitivo de combustible sin contacto y sin mecanizar el deposito. Te lo crees? Vamos a ver si es posible.

Requisitos de nuestro aforador

Algo que teniamos claro era tener monitorizado el nivel de combustible de nuestro deposito. Actualmente se encuentra en el tambucho que tenemos en la bañera y aunque el acceso es grande y relativamente cómodo, no queríamos tener que estar entrando y saliendo, o agachándonos de mala manera para conocer el nivel de combustible teníamos. Es por ello que teníamos claro que queriamos montar algun sistema para poder monitorizarlo. Ademas, nos podría servir a futuro, para cuando tengamos el barco conectado a la nube (esto os lo contaremos mas adelante), para saber si el barco tiene una fuga en el deposito o no. Imaginaos estar en casa tranquilamente y que el barco te avise que esta perdiendo gasolina, no estaría bien?

Algunos requisitos que debia cumplir el sistema:

  • Un sistema sin contacto con el combustible: Al tratarse de un sistema hecho por nosotros y al tratarse del combustible, a poder ser, no queríamos que tuviera contacto con el combustible.
  • Un sistema sin mecanizar el deposito: No nos gustaba mucho la idea de tener que cortar, agujerear o modificar el depósito. En la misma linea que el anterior requisito, estamos hablando del combustible y hay que tener mucho cuidado en esto.
  • No necesitamos mucha precisión en la lectura. El objetivo no es saber exactamente el nivel de combustible. Es tener una orientación de si el deposito esta lleno, vacio, medio lleno o medio vacio.
  • Y por ultimo, la información debe poder ser leida por nuestro “cerebro”, por la raspy!!

Ok, pues una vez claro qué queríamos monitorizarlo y las características que debía tener el sistema, ahora había que responder las siguientes preguntas. Como lo monitorizamos? Qué sistemas existen en el mercado que nos indiquen el nivel de batería? Como lo conectamos al resto de la electrónica y poder tener esta información accesible de forma centralizada y a la vez de forma remota?

Pues empecemos desgranando las preguntas…

Primeras pruebas

Empezamos buscando por la red posibles sistemas comerciales, pero no encontrabamos ninguno qu esatisfaciera nuestras requisitos. Veíamos sistemas todo o nada, es decir, sistemas que instalas en un punto del depósito y te dice si en ese punto hay combustible o no. Tambien encontrabamos sistemas que habia que mecanizar el deposito o estában en contacto con el con el combustible.

Empezamos a darle vueltas y se nos ocurrió que quizás podríamos idear un sistema que midiera el combustible de modo que se tradujera en capacidad. Es decir, que la variación del combustible pudiera variar la capacitancia. Tras investigar un poco por Internet, vimos que esto podría ser posible pegando dos tiras de aluminio o de cobre al depósito. El efecto que conseguimos es que las dos tiras junto con el combustible son un condensador. Es decir, las dos tiras son las placas metálicas del condensador y el combustible el dieléctrico. Al variar el nivel de combustible, varia la capacidad del condensador. Esta variación de capacidad, lo cual significa un cambio de impedancia en un circuito electrónico, es lo que podríamos utilizar para saber el nivel del deposito de gasolina. Pero esto, había que probarlo….

Para no hacer las pruebas directamente en el depósito hicimos unos prototipos en casa. El primer prototipo lo hicimos con unas botellas de agua a las cuales les pegamos dos bandas de papel de aluminio o papel Albal. Al ser conductor, nos servia perfectamente. Estas dos tiras las conectamos a un par de cables extraídos de un cable UTP y los conectamos directamente a un medidor voltimetro que tenia suficiente sensibilidad, precision y un amplio rango para poder medir la capacidad, ya que no teniamos muy claro que capacidad tendria nuestro aforador capacitivo. En estas pruebas utilizamos agua para simular el combustible.

Tiras de papel de aluminio

Rápidamente pudimos comprobar que la capacidad variaba en función del líquido que teníamos dentro. El rango de medida estaba en torno a 14pF y 48pF. La capacidad se mide en faradios y en este caso en nano-faradios. De este modo, conseguimos un máximo y un mínimo de la capacidad. Es decir, cuando el depósito está vacío nos da una capacidad mínima y cuando el depósito está completamente lleno nos da la capacidad máxima. Nuestra sorpresa fue la repetitividad que tenía sistema. Siempre que estaba vacío daba el mismo valor y siempre que estaba lleno el mismo valor. Un detalle a tener en cuenta y que nos dimos cuenta durante las pruebas, es que cualquier contacto externo con el Albal hace variar la capacidad. Esto nos hace pensar que cuando lo montemos en el barco tendremos que protegerlo de alguna forma para evitar contactos no deseados y distorsiones en la medida.

Pruebas de capacidad aforador capacitivo sin contacto

Conectando al arduino

Tras hacer esas primeras pruebas simplemente con el voltímetro, el siguiente reto era conectarlo a un Arduino para poder tener la medida digitalizada. La idea es que recoja la información y la monitorice cada X tiempo. El arduino debería medir el valor de la capacidad y convertirlo en un tanto por ciento del depósito del nivel de deposito. Cuando el deposito esté completamente vacío tendrá una capacidad X y esto será el 0 % y cuando esté completamente lleno esta capacidad será el 100%. Los valores intermedios aunque no creemos que sea completamente lineal, nosotros lo consideramos lineal ya que como decíamos antes no es nuestro objetivo tener el valor exacto sino una aproximación de nivel de combustible.

No vamos a entrar a explicar en detalle como se mide la capacidad de un condensador ni como debe es las características del circuito, ya que internet esta lleno de esta informacion. nuestra idea es ir a la aplicacion practica, pero a modo resumen os podemos decir que el Arduino realiza ciclos de carga y descarga del condensador y mide el tiempo que tarda en cargar y descargar, de aqui calcula la capacidad.

Hemos utilizado un de los canales analógicos de entrada del Arduino para poder medir esta capacidad. Como la lectura que queremos hacer es lineal entre el máximo y el mínimo (asumiendo las posibles desviaciones en la lectura entre el máximo y el mínimo) vamos a utilizar un regla de tres donde el 0% son 14pF y el 100% 48pF. Aquí os mostramos un pantallazo de la consola serie del Arduino donde nos muestra los valores de la capacidad y el tanto por ciento del deposito.

Consola de Arduino

Consideramos que las pruebas fueron un éxito y ya teníamos nuestro medidor o aforador de combustible con el Arduino . Para tener cierta garantía a la hora de montar este “invento” en el depósito real, sustituimos las botellas de agua por un bidón más grande, al cual también le pusimos unas bandas de aluminio. En este caso utilizamos cinta adhesiva metálica de las que se utiliza en climatización o tubos de escape, lo cual puede ser una buena y sencilla solucion para el depósito del barco. El efecto se producía exactamente igual.

Segunda prueba con deposito mas grande

Ahora los siguientes pasos serán conectar esta medida con la Raspy y Openplotter, dotar de comunicaciones al Arduino para que nos envíe alarmas cuando el nivel este fuera de parámetros y montarlo en el barco!

Esperamos que os haya gustado. Si algun@ quiere mas detalle de las pruebas, el codigo del Arduino y/o el esquemas utilizado, que se ponga en contacto con nosotros a traves de la web o a traves de nuestro correo.

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2 comentarios sobre “Aforador de combustible capacitivo SIN CONTACTO (DIY)

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