Sistema De Medição De Tanques Com Arduino

Todos os dias diversos tipos de fluidos são estocados para serem utilizados quando necessários. Saber o nível do fluido em um tanque de armazenamento é vital para o indivíduo se preparar. Por exemplo: um motorista precisa saber a quantidade de gasolina em um tanque para decidir se continua a viagem ou se é necessário abastecer o carro para não enguiçar na estrada; ou medir o nível de água em uma caixa d’água para saber se é necessário ligar a bomba que recalca água da cisterna para a caixa.

O arduino foi selecionado para este projeto por ter um baixo custo, ser de simples entendimento e ter leitura precisa dos dados.

Step 1: Placa Arduino UNO R3

O Arduino Uno R3 é a placa Arduino mais vendida e usada atualmente. Costuma ser a primeira opção de muitos, pois apresenta uma ótima quantidade de portas disponíveis e grande compatibilidade com os Shields Arduino.

Especificações Uno R3:

– Microcontrolador: ATmega328 (datasheet)

– Tensão de Operação: 5V

– Tensão de Entrada: 7-12V

– Portas Digitais: 14 (6 podem ser usadas como PWM)

– Portas Analógicas: 6

– Corrente Pinos I/O: 40mA

– Corrente Pinos 3,3V: 50mA

– Memória Flash: 32KB (0,5KB usado no bootloader)

– SRAM: 2KB

– EEPROM: 1KB

– Velocidade do Clock: 16MHz

O Arduino é uma plataforma open-hardware e possui seu próprio ambiente de desenvolvimento baseado na linguagem C, deixando a programação bem intuitiva para iniciantes. O software pode ser encontrado gratuitamente para download neste link, disponível para Mac OS X, Windows e Linux. Este Arduino é a versão open-hardware do original, ou seja, possui a mesma estrutura e componentes, mas difere pois não foi produzido na Itália, entenda mais sobre o assunto arduino open-hardware.

Step 2: Sensor De Distância Ultrassônico

O Sensor ultrassônico HC-SR04 é capaz de medir distâncias de 2cm a 4m com ótima precisão e baixo preço. Este módulo possui um circuito pronto com emissor e receptor acoplados e 4 pinos (VCC, Trigger, ECHO, GND) para medição.

Funcionamento:Para começar a medição é necessário alimentar o módulo e colocar o pino Trigger em nível alto por mais de 10us. Assim, o sensor emitirá uma onda sonora que, ao encontrar um obstáculo, rebaterá de volta em direção ao módulo. Durante o tempo de emissão e recebimento do sinal, o pino ECHO ficará em nível alto. Logo, o cálculo da distância pode ser feito de acordo com o tempo em que o pino ECHO permaneceu em nível alto após o pino Trigger ter sido colocado em nível alto.
Distância = [Tempo ECHO em nível alto * Velocidade do Som] / 2

A velocidade do som poder ser considerada idealmente igual a 340 m/s, logo o resultado é obtido em metros se considerado o tempo em segundos. Na fórmula, a divisão por 2 deve-se ao fato de que a onda é enviada e rebatida, ou seja, ela percorre 2 vezes a distância procurada.

Especificações:

– Alimentação: 5V DC

– Corrente de Operação: 2mA

– Ângulo de efeito: 15°

– Alcance.: 2cm ~ 4m

– Precisão.: 3mm

Step 3: Componentes Utilizados

Os componentes utilizados foram:

1 Protoboard
Kit cabos Protoboard
1 Potenciômetro (substituindo o Sensor de distância ultrassônico na plataforma Tinkercad)
1 placa Ardunio Uno R3
2 Resistores
2 Leds (1 na cor vermelha, 1 na cor verde)

Step 4: Gráfico Do Sistema

Como no site Tinkercad não existe a opção do sensor de distância ultrassônico, utilizou-se um um potenciômetro e um multímetro para saber a voltagem. O multímetro faz a leitura do potenciômetro . Como observado na figura, existem 3 diferentes equações, cada uma para uma condição pré determinada pelo programador:

A primeira reta: x=y/0,1

A segunda reta: x=(y-1,333)/0,033)

A terceira reta: x=(y-1,0)/0,04

Como o parâmetro conhecido é a voltagem, isolou-se o x para descobrir a distância (altura do fluído).

Step 5: Circuito Montado No Tinkercad

Esta etapa será explicada no vídeo tutorial no último passo. Os cabos foram conectados entre os componentes e a placa arduino de acordo com a imagem.

É importante saber que o Led vermelho fica acende quando o tanque está com sua capacidade abaixo de 20%; a Led vermelho pisca quando o tanque está com sua capacidade entre 50% e 20%; e o Led verde acende quando o tanque tem sua capacidade acima de 50%.

Step 6: Código Utilizado

O código utilizado está na imagem deste passo. Definiu-se as variáveis, configurou-se os pinos e a porta serial. Fez-se um loop para medir a altura do tanque (e identificar o quanto de líquido existe no seu interior) e para sinalizar o usuário através dos Leds e, também, através do monitor serial (a porcentagem é mostrada) a porcentagem do fluido dentro do tanque.