Proyecto Intermedio: Control de Nivel de Agua con Arduino y Sensor Ultrasónico - Aprende y Experimenta.

🌊 Control de Nivel de Agua con Arduino, Sensor Ultrasónico, Servo Motor y Display de 7 Segmentos 🚰

¡Bienvenidos a un emocionante proyecto de nivel intermedio con Arduino! Este proyecto titulado "Control de Nivel de Agua con Arduino" se centra en el uso de un sensor ultrasónico para medir el nivel de agua, un servo motor para simular la apertura o cierre de una válvula, y un display de 7 segmentos para mostrar el estado del nivel de agua en tiempo real. Este proyecto es perfecto para aquellos que buscan profundizar en la programación de Arduino y en la integración de múltiples componentes electrónicos en un sistema. ¡Vamos a ello! 🚀

Control de Nivel de Agua con Arduino: Aprende a medir el nivel de agua con un sensor ultrasónico y controlar una válvula simulada con un servo motor.

Enlace al Proyecto en Tinkercad - Control de Nivel de Agua

Explora cómo funciona este proyecto y experimenta con el circuito interactivo en Tinkercad. Haz clic en el siguiente enlace para acceder: Control de Nivel de Agua - Proyecto en Tinkercad.

Componentes Necesarios

Para llevar a cabo este proyecto, vamos a necesitar los siguientes componentes:

• 1 x Arduino Uno
• 1 x Sensor Ultrasónico HC-SR04
• 1 x Servo Motor
• 1 x Display de 7 Segmentos
• Cables de Conexión
• 1 x Protoboard
• Fuente de Alimentación (USB de la PC o batería externa)

Todos los materiales necesarios los encontrarás en los siguientes enlaces:

• Kit de Arduino Uno R3 - Incluye todo lo necesario
• Kit de módulos de sensores y componentes - Compatible con Arduino

Configuración del Circuito

Diagrama de Conexión

Conexiones:

• Sensor Ultrasónico HC-SR04:
  • Conecta VCC a 5V de Arduino.
  • Conecta GND a GND de Arduino.
  • Conecta Trig al pin 8 de Arduino.
  • Conecta Echo al pin 9 de Arduino.
• Servo Motor:
  • Conecta VCC (cable rojo) a 5V de Arduino.
  • Conecta GND (cable negro) a GND de Arduino.
  • Conecta Señal (cable amarillo) al pin 3 de Arduino.
• Display de 7 Segmentos:
  • Conectar los segmentos (A-G) a los pines digitales de Arduino: 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12.
  • Conecta VCC a 5V de Arduino.
  • Conecta GND a GND de Arduino.

Conexión en Tinkercad (Simulación)

Para simular correctamente este proyecto en Tinkercad, asegúrate de seguir estas instrucciones:

• Conectar el Display de 7 Segmentos: Asegúrate de usar un display común cátodo (o ajustar la configuración si es un ánodo común).
• Configurar el Sensor Ultrasónico: Asegúrate de que el sensor HC-SR04 esté correctamente colocado en el protoboard y conectado a los pines indicados.

Código para el Control de Nivel de Agua con Arduino

¡Es hora de programar! Aquí tienes el código completo para tu proyecto de control de nivel de agua. Simplemente copia y pega este código en tu Arduino IDE para empezar:

#include   // Librería para controlar el servo

// Definición de pines
const int trigPin = 8;
const int echoPin = 9;
const int servoPin = 3;
const int displayPins[7] = {4, 5, 6, 7, 10, 11, 12}; // Pines para el display de 7 segmentos

Servo myServo;  // Crear un objeto Servo

void setup() {
  // Configuración del sensor ultrasónico
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  
  // Configuración del servo
  myServo.attach(servoPin);
  
  // Configuración del display de 7 segmentos
  for (int i = 0; i < 7; i++) {
    pinMode(displayPins[i], OUTPUT);
    digitalWrite(displayPins[i], LOW); // Inicializar los segmentos como apagados
  }

  // Inicialización de la posición del servo
  myServo.write(90);  // Posición media
  Serial.begin(9600);  // Iniciar la comunicación serie
}

void loop() {
  long duration;
  int distance;
  
  // Enviar un pulso de sonido
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  
  // Leer la duración del pulso de retorno
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  
  // Calcular la distancia en cm
  distance = duration * 0.034 / 2;

  // Mostrar distancia en el monitor serie
  Serial.print("Nivel de Agua: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  // Control del servo y display basado en el nivel de agua
  if (distance >= 20 && distance < 50) {  // Nivel bajo (20-50 cm)
    myServo.write(0);  // Cerrar válvula
    mostrarNumero(0);  // Mostrar "0" en el display
    Serial.println("Nivel de Agua: Bajo (0)");
  } else if (distance >= 50 && distance < 80) {  // Nivel medio (50-80 cm)
    myServo.write(90);  // Posición media de la válvula
    mostrarNumero(1);  // Mostrar "1" en el display
    Serial.println("Nivel de Agua: Medio (1)");
  } else if (distance >= 80 && distance <= 100) {  // Nivel alto (80-100 cm)
    myServo.write(180);  // Abrir válvula
    mostrarNumero(2);  // Mostrar "2" en el display
    Serial.println("Nivel de Agua: Alto (2)");
  } else {
    // Si la distancia es inválida o fuera de rango, mostrar un error en el display
    mostrarNumero(3);  // Mostrar "3" para indicar error o fuera de rango
    Serial.println("Nivel de Agua: Error (3)");
  }

  delay(1000);  // Espera 1 segundo antes de la siguiente lectura
}

// Función para mostrar números en el display de 7 segmentos
void mostrarNumero(int num) {
  // Definición de los números 0 a 3 en el display de 7 segmentos
  byte numeros[4][7] = {
    {1, 1, 1, 1, 1, 1, 0}, // 0 (A, B, C, D, E, F encendidos; G apagado)
    {0, 1, 1, 0, 0, 0, 0}, // 1 (B, C encendidos; A, D, E, F, G apagados)
    {1, 1, 0, 1, 1, 0, 1}, // 2 (A, B, D, E, G encendidos; C, F apagados)
    {1, 1, 1, 1, 0, 0, 1}  // 3 (A, B, C, D, G encendidos; E, F apagados)
  };
  
  for (int i = 0; i < 7; i++) {
    digitalWrite(displayPins[i], numeros[num][i]);
  }
}

        

Explicación del Código

A continuación, explicamos cada línea del código para ayudarte a comprender su funcionamiento y a desarrollar un pensamiento crítico sobre su estructura y lógica:

1. Configuración de Pines y Componentes: Se configuran los pines para el sensor ultrasónico, el servo motor y el display de 7 segmentos. Esto asegura que cada componente funcione correctamente.
2. Sensor Ultrasónico: Los pines trigPin y echoPin se utilizan para enviar y recibir pulsos ultrasónicos que permiten calcular la distancia.
3. Servo Motor: Utilizamos el pin servoPin para controlar la posición de la válvula simulada.
4. Display de 7 Segmentos: Usamos los pines 4, 5, 6, 7, 10, 11 y 12 para controlar los segmentos del display y mostrar números.
5. Control del Nivel de Agua: Según el nivel de agua medido por el sensor ultrasónico, se ajusta la posición del servo motor para abrir o cerrar una válvula simulada. Dependiendo del rango de la distancia detectada, se muestra un número en el display de 7 segmentos indicando el nivel de agua: "0" para nivel bajo, "1" para nivel medio, "2" para nivel alto y "3" para error.

Problemas Comunes y Soluciones

• El Display de 7 Segmentos no muestra información correcta: Verifica que las conexiones de los segmentos del display estén correctamente conectadas a los pines de Arduino.
• El Servo Motor no se mueve: Asegúrate de que el servo esté correctamente conectado al pin 3 de Arduino y de que esté recibiendo alimentación suficiente.
• El Sensor Ultrasónico no responde: Revisa que los pines de Trig y Echo estén conectados correctamente y que el sensor esté orientado adecuadamente para medir la distancia.

Desafío para el Usuario

¿Cómo podrías mejorar este proyecto para incluir un sistema de alerta de sobrellenado? Por ejemplo, podrías agregar un LED que parpadee o un buzzer que suene cuando el nivel de agua exceda un límite seguro. ¡Deja tus ideas en los comentarios!

Puedes añadir un LED o un buzzer al circuito y modificar el código para activar una alerta. Aquí tienes un ejemplo de cómo hacerlo:

// Añade estas líneas al código existente

const int ledPin = 13; // Pin del LED de alerta
const int buzzerPin = 8; // Pin del buzzer de alerta
const float waterLimit = 90.0; // Límite de nivel de agua en cm

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  // El resto del setup() permanece igual
}

void loop() {
  // Código existente para leer el sensor y mostrar el nivel de agua
  if (distance > waterLimit) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH); // Enciende el LED
    tone(buzzerPin, 1000); // Activa el buzzer
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW); // Apaga el LED
    noTone(buzzerPin); // Apaga el buzzer
  }
}

        

¡Espero que disfrutes construyendo este proyecto tanto como yo disfruto compartiéndolo contigo! Recuerda que la práctica hace al maestro, así que sigue experimentando y adaptando este código a nuevas ideas. ¡Nos encantaría ver tus creaciones! 🚀

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