Sonda de Registro de Pozos en STM32F401 para Pozos

Sonda Universal de Perfilaje de Pozos Basada en STM32F401

La placa Black Pill con STM32F401 sirve como núcleo para una sonda de perfilaje de pozos de agua. Su frecuencia de 84 MHz y Cortex-M4 con FPU permiten operaciones rápidas en coma flotante para filtrado. Con 64 KB de RAM y 256 KB de Flash, tiene capacidad suficiente para las tareas. Tres temporizadores, tres USART, I2C y OneWire son interfaces clave. La placa cabe dentro de una carcasa de tubo de acero inoxidable con un diámetro exterior de 38 mm (diámetro interior 32 mm), diseñada para pozos con tuberías de revestimiento desde 114 mm.

Distribución de pines:

• PA4: Entrada del medidor de resistividad
• PB3: Entrada del contador gamma (interrupción por flanco)
• PB10: Alimentación del medidor de resistividad
• PB7–PB4: Control del multiplexor para el generador de perfilaje de resistividad
• PB8 (SCL), PB9 (SDA): I2C para sensores
• PA2/PA3: UART2 para calíper ultrasónico
• PA9/PA10: UART1 para calíper
• PA8: OneWire para termómetro
• PA11/PA12: USB para depuración

Las limitaciones de tamaño de la carcasa complican la integración.

Métodos de Perfilaje y Su Implementación

La sonda combina perfilaje gamma (GL), perfilaje de resistividad (RL), medición de resistividad (RM), termometría, perfilaje de calíper y magnetometría. Los datos se registran en relación con la profundidad de descenso con filtrado de ruido y transmisión en tiempo real a un PC.

Perfilaje gamma con SiPM (fotomultiplicador de silicio): Los pulsos se manejan mediante interrupciones en PB3. Se prefiere SiPM sobre PMT—no requiere alto voltaje, es compacto y fiable.

Perfilaje de resistividad (RL): Genera una señal de 70 Hz mediante un multiplexor (PB7–PB4). Mide la caída de voltaje en los electrodos de corriente (A/B) y los electrodos de medición (M/N). El método basado en corriente detecta fugas en el revestimiento (picos en los diagramas) y capas delgadas (por ejemplo, 0,5 m de arcilla en caliza). Respuesta rápida sin pérdida de precisión para hidrogeología.

Medición de resistividad (RM): Opera durante las pausas de RL (300 ms de un ciclo de 1 s). Entrada PA4, alimentación PB10. Identifica zonas de filtración (por ejemplo, 60–80 m en una columna de Ø219 mm).

Termometría: DS18B20 mediante OneWire (PA8), sondeado a 1 Hz, resolución 0,01°C. Detecta zonas de filtración activa.

Sincronización y Registro de Datos

Ciclo: 700 ms para RL (generación + medición), 300 ms para RM. La profundidad de descenso se sincroniza en todos los canales. Gamma mediante interrupciones, termómetro periódicamente. Los datos con filtros de ruido se transmiten a un registrador y PC.

Resultados de ejemplo:

• RM: Anomalía desde 80 m (pozo abierto), columna de filtro 60–80 m.
• RL (línea azul): Los picos indican agujeros o aberturas en el revestimiento.

Puntos clave:

• STM32F401 equilibra rendimiento y tamaño para sondas compactas.
• La combinación RL/RM en un ciclo simplifica la correlación de profundidad.
• SiPM para GL minimiza el tamaño y los riesgos.
• La medición con electrodos de corriente acelera la detección de capas y defectos en el revestimiento.
• El registro en tiempo real con filtros reduce el postprocesado.

Perspectivas de Desarrollo Futuro

La integración de calíper (UART1), calíper ultrasónico (UART2) y perfilaje de vídeo se retrasa debido a las limitaciones de tamaño. El magnetómetro detecta filtros y tuberías. El trabajo de torno para electrodos y la calibración de sensores son pasos clave. Los errores de la carcasa requirieron iteraciones.

— Editorial Team