На дачных и садовых участках часто используются различные водонакопительные емкости, предназначенные для того, что бы вода могла в них согреться перед поливом, насытиться кислородом. Применяют их так же и в случае, когда поступление воды является периодическим или не гарантированным. Например, колодец или скважина имеют очень маленький дебит (т.е. дают очень мало воды за «один раз» и требуется ждать некоторое время, когда она наберется вновь). Или вода подается по централизованной системе в определенное время.
Как бы то ни было, полезно иметь какое то устройство, которое бы автоматически пополняло запас воды в водонапорной башне или емкости, включая подкачивающий насос, когда уровень воды в баке падает ниже критического (или установленного).
Тем, у кого на участке есть централизованный водопровод, находящийся под давлением в момент подачи воды, сделать такой автомат чрезвычайно просто. Достаточно поставить в емкость сантехническую арматуру, такую, что стоит в бачке унитаза. Ее запирающий клапан с поплавком будет всегда поддерживать бак в полном состоянии.
Можно даже обойтись и простым краном с ручкой. К рукоятке привязывается небольшой рычаг (палка), а на ее конце — 1-2 пластиковых бутылки. Кран надежно укрепляется таким образом, что бы при полностью заполненном баке, он был закрыт, а ПЭТ-бутылки были слегка притоплены. Если произойдет расход воды, то поплавки – бутылки начнут опускаться вниз и немного приоткроют кран. Если в системе есть вода, она начнет поступать в бак. Если воды в системе нет – то кран будет открытым до тех пор, пока вода не появится и не заполнит емкость.
Гораздо сложнее организовать автоматическую подкачку тем, у кого нет водопровода, а вода закачивается из колодца или скважины. Тут необходим какой то автомат, включающий насос. Подобных разработок – очень много. Начиная от поплавковых выключателей, заканчивая электронными датчиками уровня воды. Фирменный поплавковый выключатель – достаточно дорог и отдельно продается редко. Можно сделать его самому (см. статью «Самодельный поплавковый выключатель»), и это под силу достаточно рукастым мастерам. Да и делать его надо очень тщательно — все таки необходима полная гарантия герметизации проводов, находящихся в воде. Электронные устройства — вообще «по-зубам» — единицам. Да и оно обойдется не дешево.
Дачникам же требуется простейшее устройство, которое может собрать любой, что говорится «из консервной банки», и с себестоимостью в бутылку пива. Подобные устройства должны отвечать двум основным требованиям. Первое – У них не должно быть т.н. «дребезга» контактов. А должно быть два устойчивых положения – «включено» и «выключено». Это называется «эффект тумблера». В противном случае, при плавном подводе замыкающего контакта к другим, неизбежен пробой микроскопического воздушного зазора, искрение, обгорание контактов. Возможет даже выход насоса из строя по этой причине. Второе условие — наличие т.н. «петли гистерезиса». Т.е. некоего рабочего временного «зазора» между событиями включения и выключения. Не будешь же отслеживать падение уровня воды в баке на 1 мм. Такими частыми и короткими включениями можно просто убить мотор. Поэтому отлеживают достаточно значительные падения уровня, на несколько десятков сантиметров.
Вот поэтому даже самодельные подобные устройства, отвечающие этим требованиям достаточно сложны и дороги в итоге. К счастью, мне удалось разработать устройство такого автоматического включателя насоса, стоимостью рублей 50, и которое может сделать действительно каждый дачник за полчаса.
Фактически оно представляет собой подвижный замыкающий элемент (контакт), перемещающийся по вертикали в зависимости от уровня воды. Его секрет заключается в наличие на нем магнита! Магнит можно использовать самый простой — от магнитной защелки.
Устройство самого выключателя понятно из эскиза. Два контакта выключателя представляют собой полукольца из стали. Можно распилить на две половинки массивную стальную шайбу М16-М20, лучше усиленную. Их приклеивают эпоксидной смолой или привинчивают винтами с потайной головкой к диэлектрической подложки. К ним же подводят и провода от сети и электронасоса. В подложке сверлят отверстие между этих «подковок», через которое будет ходить вверх-вниз направляющая штанга поплавка. Она так же должна быть из непроводящего материала, желательно не впитывающего влагу.
На торце штанги укрепляют саморезом замыкающий контакт. Это металлическая круглая пластина из луженой жести, меди, дюраля, алюминия, но достаточно тонкая. Размер ее должен быть такой, что бы гарантированно закрывать оба полукольца сразу, замыкая собой электрическую цепь. Сверху на пластине укрепляют магнит (клеем, эпоксидной смолой, скобой…)
Штанга пропускается через направляющую трубу, закрепленную на стенке накопительного бака, а снизу на ней закреплен поплавок. Поплавок должен иметь длинную, вытянутую форму и закрепляться на штанге вертикально.
В основу работы этого автоматического выключателя лежит тот факт, что сила выталкивания поплавка из воды (сила Архимеда) имеет линейную зависимость от глубины погружения поплавка. Т.е. она нарастает или убывает по линейному закону. А сила магнитного притяжения убывает (прибывает) по квадратичному закону! Обратно пропорционально квадрату расстояния меду магнитом и тем, к чему он притягивается.
Уравновесить эти силы между собой практически невозможно. Достаточно все «сдвинуть» на один микрон, на 1 нанометр — и тут же происходит лавинообразное развитее событий и победа одной из сил. Никакое промежуточное положение невозможно.
Работает выключатель так. Когда бак полон, поплавок плавает на самом верху воды, погружен настолько, что бы компенсировать вес штанги и магнита. Магнит находится достаточно высоко над площадкой с контактами. По мере расходования воды, поплавок (и штанга и магнит, естественно) опускаются все ниже. В конце концов на некотором удалении магнита от «подковок» начинает проявляться и сила притяжения магнита к ним. И когда она становится больше, чем сила Архимеда, действующая на поплавок, магнит очень резко ускоряется и мгновенно и надежно прилипает к подковкам контактов. Контакты, естественно, при этом замыкаются. Насос включается на вода начинает поступать в емкость.
По мере роста ее уровня, поплавок оказывается погруженным в воду все больше и больше. И выталкивающая сила Архимеда так же растет. Но она недостаточно сильна, что бы оторвать магнит от подковок. Но когда она превысит этот порог отрыва, магнит все же отлипнет. И не просто отлипнет — отскочит пулей! Кстати, надо будет поставить какой то демпфер (пружину или губку) внизу направляющей трубки.
Как вы понимаете, эффект тумблера абсолютный, а петля гистерезиса зависит от силы притяжения магнита, формы и размеров поплавка. Поэтому тут вам предстоит поэкспериментировать, подбирая поплавок под нужные вам параметры.
Разумеется, поскольку выключатель работает с напряжением 220 вольт, необходимо предпринять все меры к тому, что бы исключить контакт выключателя с водой. Емкость желательно закрыть, На поплавок надеть какую – либо пружину или над выключателем разместить какой либо ограничитель «прыжка» штанги вверх при размыкании. Выключатель закрыть от попадания атмосферных осадков.
Задать вопросы по этому выключатели и обсудить другие вопросы по водной автоматике и системам автоматического полива можно
Зачастую бывает мало иметь только насос для откачки или пополнения воды, еще необходимо и управлять им, то есть включать и включать вовремя. Все бы ничего если подобные процессы у вас запланированы, а если нет, то как же быть? Скажем, у вас есть погреб, где вода прибывает… Или обратная ситуация. Есть бак, который должен быть всегда полный, готов для полива. В течение дня вода согревается, а вечером вы поливаете. Так вот, за тем и другим необходимо постоянно следить, а это все время, заботы, ваши труды. Но в наш век такие задачи уже решаются на раз-два, то есть можно автоматизировать процесс. В итоге, автоматика будет все выполнять за вас, накачивать или откачивать воду, а вам лишь останется очень редко следить за ней. Проверять ее работоспособность. Что же, моя статья как раз и будет посвящена такой теме как реализация схемы по откачки или накачке воды по уровню, далее расскажуоб этом более подробно и предметно.
Схема управления (отключения) насосом на откачку воды по уровню
Начну со схемы по откачке воды, то есть когда перед вами стоит задача откачивать воду до определенного уровня, а затем отключать насос, чтобы он не работал на холостом ходу. Взгляните на схему ниже.
Именно такая принципиальная электрическая схема способна обеспечить откачку воды, до заданного уровня. Давайте разберем принцип ее работы, что здесь и зачем.
Итак, представим что вода пополняет наш резервуар, не важно что это ваше помещение, погреб или бак… В итоге, когда вода доходит до верхнего геркона SV1, то на катушку управляющего реле Р1 подается напряжение. Его контакты замыкаются, и через них происходит параллельное подключение геркону. Таким образом реле самоподхватывается. Также включается и силовое реле Р2, которое коммутирует контакты насоса, то есть насос включается на откачку. Далее уровень воды начинает понижаться и доходит до геркона SV2, в этом случае замыкается он и подает положительный потенциал на обмотку катушки. В итоге, на катушке с двух сторон оказывается положительный потенциал, ток не идет, магнитное поле реле ослабевает - реле Р1 отключается. При отключении Р1 отключается и подача питания для реле Р2, то есть насос тоже перестает откачивать воду. В зависимости от мощности насоса, вы можете подобрать реле на необходимый вам ток.
Я ничего не сказал о резисторе 200 Ом. Он необходимо для того, чтобы в процессе включения геркона SV2 не произошло короткого замыкания с минусом, через контакты реле. Резистор лучше всего подобрать такой, чтобы он позволял уверенно срабатывать реле Р1, но был при этом максимально большого возможного потенциала. В моем случае это было 200 Ом. Еще одной особенность схемы является применение герконов. Их плюс при применении очевиден, они не контактируют с водой, а значит, на электрическую схему не будут влиять возможные изменения токов и потенциалов при различных жизненных ситуациях, будь то вода соленая или грязная… Схема будет работать всегда стабильно и «без осечек». Не требуется настройки схемы, все работает сразу, при правильном соединении.
Спустя 2 месяца...
Теперь о том, что было сделано пару месяцев спустя, исходя из требований к уменьшению потребления питания в режиме ожидания. То есть это уже вторая версия всего того, о чем я рассказали выше.
Сами понимаете, что согласно схемы выше будет включен постоянно блок питания на 12 вольт, который между прочим тоже потребляет не бесплатное электричество! А исходя из этого было принято решение сделать схему для срабатывания насоса для откачки или налива воды с током в режиме ожидания равным 0 мА. На самом деле реализовать это оказалось легко. Взгляните на схему ниже.
Первоначально в схеме все цепи разомкнуты, а значит она потребляет наши заявленные 0 мА, то есть ничего. Когда же замыкается верхний геркон, то напряжение через трансформатор и диодный мостик включает реле Р1. Таким образом реле коммутирует через свои контакты и резистор 36 Ом питание на блок питание и опять на саму себя же, то есть самоподхватывается. Насос включается. Далее, когда уровень воды доходит до низа и срабатывает реле Р2, то оно разрывает ту саму цепь самоподхватывания реле Р1, таким образом обесточивая всю схему и приводя его в режим ожидания. Резистор 36 Ом служит для того, чтобы во время включения верхнего геркона ограничить ток на насос, хотя бы немного. Тем самым снизив индукционный ток на герконе и продлив его жизнь. Когда же блок питания будет запитан уже через реле Р1, после его срабатывание, то такое сопротивление без проблем обеспечит напряжение для удержания реле, то есть будет не критично, а во вторых не будет греться, так как через него будет протекать незначительный ток. Это лишь ток от потерь в обмотке и ток на питание реле Р1. Поэтому требования к резистору не критичны, разве что взять его помощнее!
Осталось сказать о том, что в любой из этих схем могут использоваться не только геркон, но и просто концевые датчики.
Что же, теперь давайте разберем обратную ситуацию, когда необходимо воду наоборот закачивать в бак и отключать при высоком уровне в нем. То есть насос включается при низком уровне воды, а выключается при высоком.
"+" - простота сборки и не требует наладки. Не потребляет ток в режиме ожидания!
"-" - В системе имеется концевой датчик работающий с высоким напряжение, поэтому лучше его вынести за пределы воды
Схема управления (отключения) насосом на налив воды по уровню
Если вы охватите нашу статью всю бегло и разом своим взглядом, то заметите, что второй схемы мы просто напросто в статье я не привел, кроме той, что выше.
На самом деле, это само собой разумеющийся факт, ведь чем по сути отличается схема откачивания от схемы накачивания, разве что тем, что герконы расположены один снизу второй внизу. То есть если переставить местами герконы, или переподключить контакты к ним, то одна схема превратиться в другую.
Резюмирую, что для того чтобы переделать вышеприложенную схему в схему по накачке воды, поменяйте местами герконы. В итоге, насос будет включать от нижнего датчика – геркона SV1, а отключаться на верхнем уровне от геркона SV2.
Реализация установки герконов в качестве концевых датчиков для срабатывания насоса в зависимости от уровня воды
Кроме электрической схемы, вам необходимо будет сделать и конструкцию обеспечивающую замыкание герконов, в зависимости от уровня воды. Я со свой стороны могу предложить вам парочку вариантов, которые будут удовлетворять таким условиям. Взгляните на них ниже.
В первом случае реализована конструкция с использованием нити, троса. Во втором жесткая конструкция, когда магниты установлены на стержне, плавающем на поплавке. Описывать элементы каждой из конструкций особого смысла нет, здесь в принципе и так все предельно понятно.
Подключение насоса по схеме срабатывания в зависимости от уровня воды в баке – подводя итоги
Самое главное, это то, что данные схема очень проста, не требует наладки и повторить ее может практически любой, даже не имея опыта работы с электроникой. Второе, схема очень надежная и потребляет минимальную мощность в режиме ожидания (1 вариант) или вовсе ничего (2 вариант), так как все ее цепи разомкнуты. Это значит, что потребление будет ограничиваться лишь потерями тока в блоке питания (1 вариант) или того менее!
Видео о работе датчиков уровня для накачивания и откачивания воды
Приветствую!
Решил закинуть маленькую статейку — вдруг кому пригодиться, как мне))
Соорудил небольшой простенький девайс для поддержания постоянного уровня воды в емкости. Схемка взята из интернета и повторена лишь с добавлением элементарного параметрического стабилизатора напряжения, т.к. по техзаданию питаться девайс должен от 24В, а вся схема и реле на 12В.
Датчик уровня воды трехэлектродный.
Предлагается схема устройства управления насосом. Эта схема из набора, который предлагает «Мастер КИТ». Устройство управления насосом позволит автоматизировать работу дачного насоса, с помощью которого вода поступает в душевой бак. Принцип работы "умного помощника" следующий, когда уровень воды в душевом баке падает ниже определенного уровня L, насос включается и начинает закачивать воду в емкость. Когда уровень воды достигает заданного уровня Н, устройство отключает насос.
Данное устройство можно применить на даче, в загородном доме, коттедже. Схема электрическая принципиальная устройства показана на рисунке.
Схемка проста и не нуждается в настройке.
Вода обладает электрическим сопротивлением. Пока в емкости нет воды, транзисторы Т1 и Т2 закрыты, на коллекторе транзистора Т1 присутствует высокое напряжение. Данное высокое напряжение, поступая через диод D1 на базу транзистора ТЗ, открывает его и транзистор Т4, что приводит к включению исполнительного реле, к силовым контактам которого подключен насос. Насос начинает качать воду в емкость. Светодиод LED при этом включается, индицируя работу насоса. Когда уровень воды достигает датчика L, транзистор Т1 открывается, напряжение на его коллекторе падает. Однако насос продолжает работать, потому что на базу транзистора Т3 подается напряжение через резистор R8 и поддерживает ключ ТЗ-Т4 в открытом состоянии. Когда уровень воды достигает датчика "Н", транзистор Т2 открывается, и на базу транзистора ТЗ поступает низкий уровень. Ключ ТЗ-Т4 закрывается - реле выключается. Лишь когда уровень воды вновь опустится ниже уровня "L", реле включится опять. Конструктивно, устройство выполнено на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 61x41 мм. В качестве датчиков "L" и "Н" можно использовать подручные материалы, например медные водопроводные полудюймовые гайки, прочно прикрепленные к изолированным проводам. Включение устройств. Подключите к плате провода датчиков и расположите их в экспериментальной емкости такой же высоты, как и используемый на даче душевой бак следующим образом: "СОМ" на дне (если емкость железная, то можно соединить этот провод с корпусом емкости); "L" - на желаемом нижнем уровне воды (уровне включения насоса); "Н" - на уровне отключения насоса. Подключите устройство к источнику питания, соблюдая полярность. Сетевое напряжение и насос пока не подключайте. Включите питание. Должны зажечься индикаторный светодиод и "щелкнуть" реле, подключив насос. Налейте воду в емкость. Когда уровень воды достигнет датчика "Н", реле должно отключиться. Вылейте воду из емкости. Когда уровень воды опустится чуть ниже датчика "L", реле должно включиться. Теперь можно окончательно смонтировать датчики на реальном объекте и, соблюдая осторожность, подключить к контактам схемы 220 В и насос.
Преимущество данной схемы над более простыми — это применение реле всего с одним контактом. Практически на всех подобных более простых схемах используется 2 группы контактов.
В схеме возможны замены: транзисторы любые биполярные с указанной проводимостью. Я ставил В9014 и В9015, а вот VT5 в стабилизаторе — КТ805БМ в ТО-220 с небольшим радиатором. Наличие радиатора обязательное — нагрев весьма интенсивен. Я посадил еще и на термопасту. Диоды — любые кремниевые. Конденсаторы — любые с напряжением не ниже 16В для С1,С2 и 40В для С3. Мостик (или диоды в мосту) — на напряжение не ниже напряжения питания и током не менее 200мА. Ток потребления схемы при сработанном реле составил 150мА при напряжении питания 24В. При питании от постоянного тока можно выкинуть мостик. при питании от источника 12В (постоянного) можно убрать всю схему стабилизатора.
Первая версия.
В плате применил комбинацию DIP и SMD компонентов. Версия платы первая, один из девайсов спаян по ней. Плата второго доработана немного: мост убран с платы, предусмотрено применение транзистора в стабилизаторе в корпусе ТО-220, больше элементов SMD, увеличена ширина дорожек.
Диодный мостик запаян на отдельной небольшой платке.
Поплавковый клапан - приспособление, позволяющее регулировать в емкости уровень жидкости. Несмотря на простоту конструкции, приборы являются надежными инструментами , обеспечивающими поступление и поддержание воды на определенном уровне в резервуаре. Применение их позволяет автоматизировать процесс наполнения бака и регулирование заданного объема жидкости.
Назначение и принцип работы
При расходовании воды, масла или топливной смеси поплавок опускается
, при этом идет тяга вниз, и рычаг перестает давить на поршень. Тот в свою очередь ведет к колпачку упора. Под давлением воды поршень отодвигается, и жидкость поступает в резервуар до тех пор, пока давление не восстановится.
При помощи устройства достигаются такие цели, как:
- Поддержание заданного уровня воды в интервале верхней и нижней границы.
- Поддержание в емкости постоянного заданного объема жидкости.
Выпускаемые современные модели - качественные и бесшумные, независимо от сферы применения - в быту или для профессиональных нужд .
Модификации клапанов бывают различными:
- конструкции с гибкой настройкой необходимого уровня;
- модели для пенных поверхностей;
- приборы для емкостей с перемешиванием;
- стальные.
Последний тип необходим при работе с повышенными условиями гигиены или в агрессивных средах. При этом он нетребователен к контролю, стабильно работает, легко чистится и отличается продуманной конструкцией с разными способами подключения.
Виды
Выделяются два основных типа изделий:
- механические;
- электрические.
Механический клапан для воды достаточно часто применяется в быту, к примеру, это поплавок в сливном баке унитаза.
Второй вид выполняет функции сигнализатора и используется для включения или выключения электрических насосов при изменении уровня жидкой среды. Оптимальным является его использование при частом расходе при небольшой по объему емкости. Поплавковый клапан для водяных резервуаров может использоваться вместе с электромагнитным клапаном, обеспечивая автоматический режим насоса и защиту его от работы при холостом ходе без воды.
Особенности выбора прибора
Конструкция поплавка предусматривает разные способы установки:
- Внутри в емкости
- Снаружи на емкости
- Внутри трубопровода.
При этом клапаны могут закрываться или открываться при снижении уровня воды или иной жидкой среды в емкости.
Выбор клапана обуславливается тремя параметрами:
- перепад давления;
- расход исходя из максимального уровня;
- температура среды.
Возможные неисправности механизма
Несмотря на простоту устройства, возможны поломки отдельных комплектующих механизма. Свидетельством неисправности служит то, что:
- В бак перестает поступать жидкость.
- Жидкость поступает, но ее остановка не происходит, что приводит к переливу.
- Жидкость поступает, но чрезвычайно медленно.
Все эти сигналы свидетельствуют о том, что вышла из строя мембрана либо засорился водопропускной клапан.
Также возможно нарушение герметичности самого поправка, и вода заливается внутрь, не давая ему всплывать на поверхность. В этом случае ремонт механизма не имеет смысла и требуется замена всей конструкции.
Применение в быту
Большое распространение получил поплавковый клапан уровня воды в баке для полива или уличного душа на даче. Простейшая конструкция соединяется с бочкой для сбора дождевых вод и подключается шлангом, отводящим излишки в дренажную канаву. При наполении бочки, с целью избежания перелива, поплавок перекрывает доступ в бочку, и лишняя вода отводится от дома.
В фекальных и грязевых насосах наличие поплавка позволяет освободить хозяев от постоянного контроля уровня стоков в септиках и дренажных колодцах. При достижении определенного предела отходов поплавок включает насос, и жидкость удаляется для дальнейшей очистки естественным путем в поле фильтрации.
В данном случае особое внимание надо уделить правильной установке насоса. Поскольку поплавок находится снаружи прибора, при погружении в дренажный колодец или септик требуется внимательно проконтролировать, чтобы рычаг не зацепился за стенки емкости и мог свободно перемещаться. В противном случае поплавковый клапан в емкости или баке не сможет регулировать уровень сточных вод, что приведет к быстрому выходу из строя деталей насоса или к его перегоранию.
Не следует эксплуатировать приборы с поплавковыми клапанами в условиях отрицательных температур, поскольку замерзшая жидкость вызовет поломку. Чтобы этого избежать, требуется либо установить подогрев в помещении, где находится емкость, либо осушить бак и сам поплавковый клапан для того, чтобы не повредить пластиковые детали и мембрану.
Водоснабжение и водоотвод является неотъемлемой частью быта и производства. Практически каждый, кто занимался фермерским хозяйством или благоустройством быта, хоть раз сталкивался с проблемой поддержания уровня воды в той или иной емкости. Некоторые делают это вручную, открывая и закрывая задвижки, но намного проще и эффективнее использовать для этих целей автоматический датчик уровня воды.
Типы датчиков уровня
В зависимости от поставленных задач для контроля за уровнем жидкости используются контактные и бесконтактные датчики. Первые, как можно догадаться из их названия, имеют контакт с жидкостью, вторые получают информацию дистанционно, используя косвенные методы измерения – прозрачность среды, ее емкость, электропроводность, плотность и пр. По принципу действия же все датчики можно разделить на основных 5 типов:
- Поплавковый.
- Электродный.
- Гидростатический.
- Емкостный.
- Радарный.
Первые три можно отнести к приборам контактного типа, поскольку они непосредственно взаимодействуют с рабочей средой (жидкостью), четвертый и пятый – бесконтактные.
Поплавковые сенсоры
Пожалуй, самые простые по конструкции. Представляют собой поплавковую систему, которая находится на поверхности жидкости. По мере изменения уровня поплавок движется, тем или иным образом замыкая контакты механизма контроля. Чем больше контактов находится по пути движения поплавка, тем точнее показания сигнализатора:
Принцип работы поплавкового датчика уровня воды в баке
Из рисунка видно, что показания индикатора такого устройства дискретны, а количество значений уровня зависит от числа выключателей. На приведенной схеме их два – верхний и нижний. Этого, как правило, вполне достаточно для автоматического поддержания уровня в заданном диапазоне.
Существуют поплавковые приборы и для непрерывного дистанционного контроля. В них поплавок управляет движком реостата, а уровень вычисляется исходя из текущего сопротивления. Такие устройства до недавнего времени широко использовались, к примеру, для измерения количества бензина в топливных баках автомобилей:
Устройство реостатного уровнемера, где:
- 1 – проволочный реостат;
- 2 – ползунок реостата, механически связанный с поплавком.
Электродные датчики уровня
Устройства этого типа используют электрическую проводимость жидкости и являются дискретными. Датчик представляет собой несколько электродов различной длины, погруженных в воду. В зависимости от уровня в жидкости оказывается то или иное количество электродов.
Трехэлектродная система датчиков уровня жидкости в резервуаре
На рисунке, приведенном выше, два правых датчика погружены в воду, а значит, между ними присутствует сопротивление воды – насос остановлен. Как только уровень опустится, средний датчик окажется сухим, а сопротивление цепи увеличится. Автоматика запустит насос подкачки. Когда емкость окажется заполненной, самый короткий электрод попадет в воду, его сопротивление относительно общего электрода уменьшится и автоматика остановит насос.
Вполне понятно, что количество контрольных точек несложно увеличить, добавив в конструкцию дополнительные электроды и соответствующие каналы контроля, к примеру, для аварийной сигнализации переполнения или пересыхания.
Гидростатическая система контроля
Здесь датчик представляет собой открытую трубку, в которой установлен сенсор давления того или иного типа. При увеличении уровня изменяется высота водяного столба в трубке, а значит, и давление на сенсор:
Принцип работы гидростатической системы контроля уровня жидкости
Такие системы обладают непрерывной характеристикой и могут использоваться не только для автоматического управления, но и для дистанционного контроля уровня.
Емкостный метод измерения
Принцип работы емкостного датчика с металлической (слева) и диэлектрической ванной
По сходному принципу работают и индукционные указатели, но в них роль сенсора исполняет катушка, индуктивность которой изменяется в зависимости от присутствия жидкости. Основным недостатком подобных устройств является то, что они годятся только для контроля за веществами (жидкости, сыпучие материалы и пр.), имеющими достаточно высокую магнитную проницаемость. В быту индуктивные сенсоры практически не используются.
Радарный контроль
Основное достоинство этого метода – отсутствие контакта с рабочей средой. Причем сенсоры могут отстоять от жидкости, уровень которой необходимо контролировать, достаточно далеко – метры. Это позволяет использовать датчики радарного типа для контроля за исключительно агрессивной, ядовитой или горячей жидкостями. О принципе работы таких датчиков говорит само их название – радарные. Прибор состоит из передатчика и приемника, собранных в одном корпусе. Первый излучает тот или иной тип сигнала, другой принимает отраженный и подсчитывает время задержки между отправленным и принятым импульсами.
Принцип работы ультразвукового сигнализатора уровня радарного типа
Сигналом в зависимости от поставленных задач может служить свет, звук, радиоизлучение. Точность таких сенсоров достаточно велика – миллиметры. Единственным, пожалуй, недостатком можно считать сложность радарного оборудования контроля и достаточно высокую его стоимость.
Самодельные регуляторы уровня жидкости
Благодаря тому, что некоторые из датчиков исключительно просты по конструкции, создать реле уровня воды своими руками совсем несложно . Работая совместно с водяными насосами, такие приборы позволят полностью автоматизировать процесс подкачки воды, к примеру, в дачную водонапорную башню или автономную систему капельного полива.
Поплавковый автомат управления насосом
Для реализации этой идеи используется самодельный герконовый датчик уровня воды с поплавком. Он не требует дорогостоящих и дефицитных комплектующих, прост в повторении и достаточно надежен. Прежде всего, стоит рассмотреть конструкцию самого сенсора:
Конструкция двухуровневого поплавкового датчика воды в баке
Он состоит из собственно поплавка 2, который закреплен на подвижном штоке 3. Поплавок находится на поверхности воды и в зависимости от ее уровня движется вместе со штоком и закрепленным на нем постоянным магнитом 5 вверх / вниз в направляющих 4 и 5. В нижнем положении, когда уровень жидкости минимален, магнит замыкает геркон 8, а в верхнем (бак полон) – геркон 7. Длина штока и расстояние между направляющими выбирается исходя из высоты водяного бака.
Осталось собрать устройство, которое будет автоматически включать и выключать насос подкачки в зависимости от состояния контактов. Схема его выглядит следующим образом:
Схема управления водяным насосом
Предположим, что бак полностью заполнен, поплавок находится в верхнем положении. Геркон SF2 замкнут, транзистор VT1 закрыт, реле К1 и К2 отключены. Водяной насос, подключенный к разъему ХS1, обесточен. По мере расхода воды поплавок, а вместе с ним и магнит будут опускаться, геркон SF1 разомкнется, но схема останется в прежнем состоянии.
Как только уровень воды упадет ниже критического, замкнется геркон SF1. Транзистор VT1 откроется, реле К1 сработает и встанет на самоблокировку контактами К1.1. Одновременно контакты К1.2 этого же реле подадут питание на пускатель К2, включающий насос. Началась подкачка воды.
По мере увеличения уровня поплавок начнет подниматься , контакт SF1 разомкнется, но заблокированный контактами К1.1 транзистор останется открытым. Как только емкость наполнится, замкнется контакт SF2 и принудительно закроет транзистор. Оба реле отпустят, насос отключится, а схема перейдет в ждущий режим.
При повторении схемы на месте К1 можно использовать любое маломощное электромагнитное реле на напряжение срабатывания 22-24 В, к примеру, РЭС-9 (РС4.524.200). В качестве К2 подойдет РМУ (РС4.523.330) или любое другое на напряжение срабатывания 24 В, контакты которого выдерживают пусковой ток водяного насоса. Герконы пойдут любые, работающие на замыкание или переключение.
Реле уровня с электродными датчиками
При всем своем достоинстве и простоте, предыдущая конструкция уровнемера для емкостей имеет и существенный недостаток – механические узлы, работающие в воде и требующие постоянного обслуживания. Этот недостаток отсутствует у электродной конструкции автомата. Она намного надежнее механической, не требует никакого обслуживания, а схема ненамного сложнее предыдущей.
Здесь в качестве датчиков используются три электрода, выполненные из любого токопроводящего нержавеющего материала. Все электроды электрически изолированы друг от друга и от корпуса емкости. Конструкция сенсора хорошо видна на рисунке, приведенном ниже:
Конструкция трехэлектродного сенсора, где:
- S1 – общий электрод (всегда в воде)
- S2 – сенсор минимума (бак пуст);
- S3 – сенсор максимального уровня (бак полон);
Схема же управления насосом будет выглядеть следующим образом:
Схема автоматического управления насосом при помощи электродных сенсоров
Если бак полон, то все три электрода находятся в воде и электрическое сопротивление между ними невелико. При этом транзистор VT1 закрыт, VT2 открыт. Реле К1 включено и своими нормально замкнутыми контактами обесточивает насос, а нормально разомкнутыми подключает сенсор S2 параллельно S3. Когда уровень воды начинает падать, оголяется электрод S3, но S2 еще в воде и ничего не происходит.
Вода продолжает расходоваться и, наконец, оголяется электрод S2. Благодаря резистору R1 транзисторы переходят в противоположное состояние. Реле отпускает и запускает насос, одновременно отключая датчик S2. Уровень воды постепенно повышается и сначала замыкает электрод S2 (ничего не происходит – он отключен контактами К1.1), а затем и S3. Транзисторы снова переключаются, реле срабатывает и отключает насос, одновременно подключая сенсор S2 в работу для следующего цикла.
В устройстве можно использовать любое маломощное реле, срабатывающее от 12 В, контакты которого способны выдержать ток пускателя насоса.
При необходимости эту же схему можно применить и для автоматической откачки воды, скажем, из подвала. Для этого дренажный насос нужно подключить не к нормально замкнутым, а к нормально разомкнутым контактам реле К1. Никаких других изменений схема не потребует.
