Своими руками автоматика уровня воды


Своими руками автоматика уровня воды



Главная »


Как своими руками сделать устройство автоматического поддержания уровня воды

В одной из статей я увидел предлагаемый одним из дачников вариант схемы автоматического поддержания уровня воды в накопительном баке. который, если честно, меня встревожил. Эта конструкция имеет ряд недостатков: она сложна в изготовлении, требует определенного уровня квалификации при работе с электронными компонентами и достаточно затратна #8211 один трансформатор чего стоит.

Но самый главный ее недостаток #8211 это низкий уровень электробезопасности. В случае пробоя изоляции трансформатора напряжение сети через электроды-датчики попадет в воду и передастся на бак, что может привести к поражению людей электрическим током.

Предлагаю во всех отношениях простой и очень дешевый вариант схемы автоматического поддержания уровня воды (см. рис 1).

Она состоит только из одного реле и двух датчиков. В качестве первого компонента необходимо использовать двухпозиционное реле К1, а в роли второго #8211 герконы G1 (датчик нижнего уровня воды) и G2 (датчик верхнего уровня воды), расположенные на вертикально установленной вне бака направляю щей для постоянного магнита.

Причем датчик G1 должен быть расположен над G2. Расстояние между ними будет соответствовать допускаемому перепаду между верхним и нижним уровнями воды е баке. Датчики срабатывают при воздействии на них постоянного магнита Q, соединенного с поплавком из пенопласта, расположенным внутри бака на своей направляющей. Эта связь может быть выполнена, например, с помощью рыболовной лески через шкив, установленный в верхней части бака.

Эскиз устройства автоматического поддержания уровня воды в накопительном баке представлен на рис 2. Для информации о включенном положении двигателя насоса в схеме имеется светодиодный индикатор HL

.Схема работает следующим образом. В исходном состоянии (воды в баке нет и под воздействием магнита замкнут контакт геркона G1)  реле К1 необходимо принудительно привести в состояние, при котором будут замкнуты его контакт К1.2Л и соединенные параллельно контакты К1.3, К1.4 К1.5, К1.6, К1.7, К1.8 и К1.9. Двигатель М насоса начнет работать, и в подтверждение этого будет светиться светодиодный индикатор HL.

При наполнении бака водой поплавок поднимается и контакт датчика G1 размыкается.

При наполнении бака до верхнего уровня магнит, двигающийся по направляющей вниз, воздействует на датчик G2, и тогда его контакт замкнется. Реле К1 переключится, его контакты К1-2, К1.3, К1ЛК1.5,К1.6,К1.7,К1Ли К1.9 разомкнутся, а контакт К1.1, наоборот, замкнется. И тогда двигатель насоса остановится и перестанет светиться светодиодный индикатор HL

При понижении уровня воды в баке до нижнего уровня поплавок опускается, и магнит, двигающийся по направляющей вверх, воздействует на датчик G1 и замыкает его контакт. Реле К1 переключится в исходное положение, его контакты К1.2, К1.3, К1.4, К1.5, К1.6, К1.7, К1.8 и К1.9 замкнутся.

Двигатель насоса снова начнет работать (и, соответственно, загорится светодиодный индикатор HL). Эти циклы будут повторяться до тех пор, пока на схему подается напряжение.

На самом деле, уйма времени ушла на объяснение того, как это все работает. На деле же все устройство проще пареной репы, а раз нет в нем никаких сложных узлов, то и работать оно будет безотказно и долго. А теперь о о материалах и технических характеристиках компонентов съемы.

  1. В качестве реле К1 я использовал реле типа РП-9, рассчитанное на 220 В переменного напряжения. Можно поставить и РП-12 (тоже на 220 В), но при большой мощности двигателя насоса в схему придется добавить промежуточный контактор.
  2. В качестве датчиков G1 и G2 можно использовать любые герконы, рассчитанные на ток коммутации не менее 100 мА.
  3. В качестве индикатора HL подойдут любые индикаторы, например, светодиодные типа СКЛ12 или AD22-22DS на 220 В.
  4. В качестве направляющей для магнита можно использовать отрезок пластмассового кабельного канала с прямоугольным профилем 10#215 15 мм.
  5. В качестве поплавка -кусок пенопласта с прямоугольным отверстием 12#215 17 мм в центре.
  6. В качестве направляющей для поплавка можно использовать также отрезок пластмассового кабельного канала с прямоугольным профилем 10#215 15 мм.
  7. В качестве магнитного элемента можно использовать магнит из магнитной мебельной защелки, к которому примагничена и приклеена полоска жести с отверстием для лески.
  8. Датчики (герконы) можно прикрепить к направляющей обычным скотчем.
  9. В качестве элементов защиты используются предохранители FU1 и FU1 любого типа на ток 5 А.
  10. Для обесточивания схемы устройства используется спаренный выключатель с контактами SA1 и SA2.

Схема автоматического поддержания воды в накопительном баке

  • Рис 1 (вверху). Принципиальная схема устройства автоматического поддержания уровня воды в накопительном баке.
  • Рис 2. Эскиз устройства автоматаческого поддержания уровня воды в накопительном баке.

Сигнализаторы уровня жидкости

Сигнализаторы уровня являются наиболее распространёнными устройствами автоматики. Принцип действия этих устройств весьма разнообразен и определяется как физическими свойствами среды, так и поставленными задачами. В промышленности для измерения и сигнализации уровня различных жидкостей в ёмкостях используют различные способы. Измерители и сигнализаторы уровня могут быть радарного типа, когда от прибора к поверхности жидкости посылается ультразвуковой сигнал или электромагнитная волна микроволнового диапазона и по времени задержки отражённой волны вычисляется дистанция. Часто применяются поплавковые датчики - при всплытии поплавка срабатывает контактный или бесконтактный сигнализатор. Иногда уровень жидкости в ёмкости определяют по давлению на входе датчика, вваренного в её нижнюю часть. Очень распространены вибрационные датчики, которые представляют собой генератор и резонаторы камертонного типа, которые погружаются в измеряемую среду. При резком изменении добротности резонансной системы прибор выдаёт соответствующий сигнал. Имеются системы, основанные на измерении затухания ультразвуковой волны, распространяющейся по стенке ёмкости от излучателя, располагаемого на уровне уставки сигнализации до приёмника, расположенного по горизонтали на некотором расстоянии. Бывают даже радиоизотопные приборы, просвечивающие стенку ёмкости, на противоположной стороне которой располагается счётчик Гейгера. Достаточно распространены ёмкостные сигнализаторы, представляющие собой контрольные электроды, покрытые изолирующим слоем, например, фторопластом. Когда жидкость покрывает электроды, подключенные к генератору, увеличивается электрическая ёмкость электрода относительно стенок резервуара или рядом расположенного вспомогательного электрода, изменение которой измеряет вторичный прибор. Для сигнализации уровня электропроводных неагрессивных жидкостей чаще всего применяют контрольные электроды, представляющие собой прут из нержавеющей стали или иного материала, не подверженного окислению, закреплённый на специальном изоляторе - зонде, который имеет крепёжные элементы. Если в измеряемой ёмкости отсутствуют механические устройства для перемешивания и измеряемая жидкость находится в спокойном состоянии - контрольные электроды устанавливают сверху. Для сигнализации нормативных уровней электроды выполняют разной длины, с расчётом, чтобы по достижению заданного уровня жидкость коснулась нижней части электрода. Для исключения эффекта поляризации - процесса электролиза на поверхности электродов, приводящего к образованию плохо проводящей корки - на контрольные электроды должен подаваться переменный ток с высокой степенью симметрии, необязательно синусоидальный. Простейшие сигнализаторы, использующие принцип измерения сопротивления постоянному току между контрольным электродом и вспомогательным, схемы которых часто публикуются в радиолюбительской литературе, практически неработоспособны из -за быстрого увеличения сопротивления в цепи электродов по причине поляризации, что приводит к отказу сигнализатора.

Обычно уровень переменного напряжения на контрольных электродах составляет около 6 В, а электронная схема срабатывает при сопротивлении в цепи контрольного электрода ниже 3 кОм. Схема сигнализатора должна иметь симметричный вход для обоих полуволн контрольного напряжения. Напряжение, выделенное на измерительном резисторе, выпрямляется и поступает на вход порогового элемента, имеющего гистерезисную характеристику, на выходе которого подключается реле или бесконтактный коммутационный элемент.

Сигнализаторы уровня чаще всего применяются как составная часть системы автоматики, контролирующей ёмкость. Выходы сигнализаторов подключают к управляющей схеме или к устройствам дистанционной световой и звуковой сигнализации.

Так как в быту чаще всего приходится контролировать уровень воды, а схемы с использованием контрольных электродов наиболее просты и доступны для самостоятельного повторения - в данном разделе будут рассмотрены только такие системы. Автор сайта разработал несколько десятков подобных схем, в основном для применения на промышленных предприятиях, но многие конструкции прекрасно подходят для сигнализации уровня в накопительных баках, скважинах, бассейнах, дренажных приямках и т.д. Первая простейшая конструкция не содержит активных элементов. В схеме используются чувствительные реле постоянного тока, имеющие гистерезис характеристики тока срабатывания и отпускания, что предотвращает хаотичное срабатывание в момент касания водой контрольного электрода. Диодные мосты позволяют подавать на электроды переменный ток. Электролитические конденсаторы предотвращают ложное срабатывание реле при волнении поверхности воды, обеспечивая небольшую задержку на включение и отключение реле. Выходы реле подключают к дистанционным световым и звуковым оповещателям или к устройствам автоматического наполнения ёмкости. Схемы таких устройств автоматики заполнения ёмкости с помощью насосов, расположенных в скважинах или колодцах, а также от водопроводной сети с помощью электромагнитных клапанов описаны в разделе Электронная автоматика водоснабжения . Промышленные схемы сигнализаторов уровня обычно содержат три независимых канала контроля, которые чаще всего используются для управления насосами по двум рабочим уровням - верхнему и нижнему, а третий канал используется для контроля аварийного уровня - нижнего или верхнего в зависимости от назначения ёмкости и алгоритма работы управляющего устройства. Ниже приведены схемы сигнализаторов уровня в порядке от простого к сложному с кратким описанием принципа действия, достоинств и недостатков.

ДАТЧИК УРОВНЯ ВОДЫ

Для изготовления датчика, или индикатора уровня воды в баке, цистерне, бассейне и другой ёмкости, можно применить микросхему 4093 (отечественная 561ТЛ1) либо на микроконтроллере Ардуино. Начнём с первого варианта.

Схема датчика уровня на CD4093

Необходимые для датчика материалы

  • 2 микросхемы 4093
  • 2 панельки для микросхем
  • 7 по 500 ом резисторы
  • 7 по 2,2 Мом резисторы
  • батарея 9 В
  • гнездо для батареи
  • плата для схемы 10 х 5 см
  • 8 латунных винтов для датчиков
  • двухсторонний скотч или шурупы для крепления коробки к стене
  • сетевой кабель. Длина кабеля зависит от расстояния от резервуара для воды до места, где будет расположен дисплей.

Итак, основа - это CI4093, что имеет четыре элемента. В этом проекте использовано две микросхемы. Тут мы имеем порты с одним входом на высоком уровне, а другие подключенные через резистор, обеспечивая высокий логический уровень. При помещении в эту логику нулевого входного сигнала, выход инвертора будет на высоком уровне и включает светодиод. Всего использовано семь из восьми элементов, из-за ограничений в кабельной сети.

Сбоку размещена линейка светодиодов разных цветов, указывающая на уровень воды. Красные индикаторы - воды совсем мало, жёлтые - бак наполовину пуст, зелёные - полный. Центральная большая кнопка используется для подключения насоса и накачки бака.

Схема работает только при нажатии на центральную кнопку. Остальное время она находится в дежурном режиме. Но даже при срабатывании цепи индикации, ток минимален и батарейки хватит на долго.

Схема подключения датчика

Провода проходят внутри труб. Старайтесь расположить датчики таким образом, чтоб вода, попадающая в поле с помощью поплавкового клапана, никак не могла пройти мимо датчиков. Внутри трубы с датчиками, чтобы сделать нужный вес, был насыпан песок.

В собранном виде схема находится в коробке и установлена на стене.

Второй вариант схемы датчика уровня

Это полностью функциональный контроллер уровня воды, управляемый МК Arduino. Схема отображает уровень воды в баке и переключает двигатель, когда уровень воды опускается ниже заданного уровня. Она автоматически отключает мотор, когда бак полный. Уровень воды и другие важные данные отображаются на ЖК-дисплее 16х2 точек. В авторском варианте схема контролирует уровень воды в дренажном баке (резервуаре). Если уровень бака низкий, электродвигатель насоса не включится, что обеспечивает защиту двигателя от холостого хода. Дополнительно звуковой сигнал генерируется, когда уровень в дренажном баке слишком низкий.

Схема уровня воды с помощью контроллера Arduino показано выше. Датчик в сборе состоит из четырех алюминиевых проволок длинной в 1/4, 1/2, 3/4 и полный уровень в баке. Сухие концы этих проводов подключены к аналоговым входам A1, A2, A3 и A4 Arduino соответственно. Пятый провод размещен в нижней части бака. Резисторы R6 - R9 уменьшают потенциал входов. Сухой конец провода подключен к +5V DC. Когда вода касается конкретного зонда, происходит электрическое соединение между зондом и +5V, потому что вода обладает некоторой электропроводностью. В результате ток течет через зонд и этот ток преобразуется в пропорциональное ему напряжение. Arduino читает падении напряжения по каждому из входных резистор для зондирования уровня воды в баке. Транзистор Q1 включает зуммер, резистор R5 ограничивает ток базы Q1. Транзистор Q2 управляет реле. Резистор R3 ограничивает ток базы Q2. Переменник R2 используется для регулировки контрастности ЖК-дисплея. резистор R1 ограничивает ток через его LED подсветку. Резистор R4 ограничивает ток через светодиодный индикатор питания. Полную программу для контроллера на Arduino можно загрузить тут.

Источники: http://kak-svoimi-rukami.com//06/sxema-avtomaticheskogo-podderzhaniya-urovnya-vody/, http://kravitnik.narod.ru/level/level1.html, http://elwo.ru/publ/skhemy_avtomatiki/datchik_urovnja_vody/28-1-0-738

Комментариев пока нет!
Источник: http://restart24.ru/vodoprovod/datchik-urovnja-vody-v-bake.html


Своими руками автоматика уровня воды

Своими руками автоматика уровня воды

Своими руками автоматика уровня воды

Своими руками автоматика уровня воды

Своими руками автоматика уровня воды

Своими руками автоматика уровня воды

Своими руками автоматика уровня воды

Рекомендуем почитать: