Este proyecto detalla la construcción de un sistema automático de control para electrobombas utilizando el integrado CD4001 y tres sensores de nivel. Ideal para sistemas de riego, tanques de agua y aplicaciones industriales básicas.
Lista de materiales
Componentes electrónicos
- 1 circuito integrado CD4001 (compuertas NOR)
- 3 sensores de nivel (acero inoxidable o varillas conductoras)
- 1 relé de 12V/10A (para control de la bomba)
- 1 diodo Zener de 9.1V/1W
- 1 transistor de potencia TIP120 o similar
- Resistencias:
- 3 de 100KΩ (para sensores)
- 1 de 10KΩ (base del transistor)
- 1 de 1KΩ (protección Zener)
- Condensadores:
- 1 de 100µF/25V (filtrado alimentación)
- 1 de 10µF/16V (desacoplo)
- 1 diodo 1N4007 (protección del relé)
Elementos adicionales
- Fuente de alimentación 12V DC/2A
- Electrobomba de agua (12V o 220V según relé)
- Protoboard o PCB para montaje
- Cables y terminales para conexiones
- Caja protectora IP65 (para uso en exteriores)
Especificaciones técnicas
- Voltaje de operación: 12V DC
- Consumo en reposo: <20mA
- Corriente máxima del relé: 10A (250V AC)
- Niveles de control: 3 puntos (bajo/medio/alto)
- Protección: Zener 9.1V contra sobretensiones
- Compatibilidad: Bombas de 12V DC o 220V AC
Descripción del circuito
Lógica de control
El CD4001 contiene 4 compuertas NOR configuradas para implementar la siguiente secuencia:
- Sensor Bajo (activación): Cuando el agua no toca este sensor, activa la bomba
- Sensor Medio (estabilización): Proporciona histéresis para evitar ciclado rápido
- Sensor Alto (desactivación): Al hacer contacto, detiene la bomba inmediatamente
Etapas principales
- Detección: Los sensores conducen pequeña corriente cuando tocan el agua
- Procesamiento: El CD4001 genera la lógica NOR para los tres estados
- Amplificación: El transistor TIP120 activa la bobina del relé
- Protección: El Zener estabiliza el voltaje a 9.1V para el integrado
- Salida: El relé controla la electrobomba (12V o 220V)
Diagrama de conexiones
- Conectar los sensores a +12V mediante resistencias de 100KΩ
- Los sensores se conectan a las entradas del CD4001 (pines 1, 5, 8)
- Las salidas de las compuertas NOR (pines 3, 4, 10, 11) implementan la lógica
- La salida final va a la base del transistor a través de 10KΩ
- El colector del transistor activa el relé (con diodo 1N4007 en paralelo)
- El Zener se coloca entre +12V y GND con resistencia limitadora de 1KΩ
Ajustes y calibración
- Posición sensores:
- Alto: 5cm bajo borde máximo del tanque
- Medio: 15cm sobre el sensor bajo
- Bajo: 10cm sobre la base del tanque
- Protección Zener: Verificar 9.1V en el integrado
- Prueba secuencial: Simular niveles con recipiente pequeño
- Retardo opcional: Añadir condensador entre salida y tierra para retardo en apagado
Aplicaciones prácticas
- Sistemas de riego automático
- Control de nivel en tanques de agua
- Sistemas de recirculación en acuarios
- Bombeo automático en pozos
- Proyectos educativos de automatización
Mejoras recomendadas
- Añadir LED indicador para cada estado (bajo/medio/alto)
- Implementar alarma sonora para nivel crítico
- Incluir selector manual/automático
- Agregar protección contra marcha en seco
- Implementar temporizador para ciclos de bombeo
Precauciones importantes
- Aislar perfectamente los sensores en aplicaciones con 220V
- Usar relé con capacidad adecuada al consumo de la bomba
- Proteger el circuito de la humedad con caja estanca
- Verificar polaridad en conexión de diodos y condensadores
- Incluir fusible en línea de alimentación principal
Conclusión
Este controlador de electrobomba con CD4001 demuestra cómo implementar un sistema automático confiable con componentes básicos. Su diseño modular permite adaptaciones para diferentes capacidades de bombeo y tipos de tanques, mientras que la protección Zener garantiza larga vida útil del circuito. Es un proyecto ideal para introducirse en automatización industrial básica y sistemas de control de fluidos, combinando electrónica digital y potencia en una aplicación práctica.
