Поплавък за ниво на водата за управление на помпата. Автоматично управление на помпата за поддържане на нивото на водата в резервоара Електронно ниво на водата в барабана

Много летни жители използват различни системи за водоснабдяване в домакинствата си, които използват междинни контейнери. Те помагат на водата да се пречиства, затопля, пясъкът и железните оксиди се утаяват в тях, водата се насища с кислород. Често такива контейнери, бъчви и резервоари се монтират в мазета и с помощта на бустерни помпи. Или обратното, поставят ги на тавана и на втория етаж, а след това водата тече гравитачно. Но и в двата случая е желателно да се знае колко вода е останала в резервоара. Особено ако не е оборудван със система за автоматично поддържане на нивото на водата. За да направите това, трябва периодично да слизате в мазето или да се качвате на тавана, което е неудобно. И е удобно да имате дистанционен индикатор за нивото на водата с индикация на мястото на нейната основна консумация или на мястото, където е инсталирано управлението на помпата, пълнеща този резервоар. Помислете за някои опции на устройството, които могат да бъдат направени в страната и дистанционно контролирайте нивото на водата. Трябва да се каже веднага, че човек едва ли се интересува от точната стойност на количеството вода в резервоара. Няма значение дали има 153 или 162 литра. Тук - точно като в колата е важно да се знае с точност 10-15% - "почти пълен резервоар", "половина", "по-малко от една четвърт" и т.н.

Механични индикатори.Най-простият в изпълнение, но доста тромав. Като правило те са доста голяма и тежка плувка, към която е прикрепен шнур. Шнурът се хвърля върху блок (шайба) и към другия му край се прикрепя товар, приблизително равен на теглото на плувка във водата. Когато нивото на водата се промени, товарът се движи нагоре и надолу и може да служи като индикатор за пълненето на резервоара, ако е видим. Вярно е, че с „обърната“ скала - колкото повече вода, толкова по-нисък е индикаторът за натоварване.

Но ако резервоарът не се вижда визуално, тогава е необходимо да издърпате кабела до мястото на индикатора. За да направите това, здрава връв се натрива със сапун (за по-добро плъзгане), прекарва се в тънка тръба и в другия й край се нарежда люспа. Разбира се, скала с размера на височината на възможното ниво на водата (а това може да бъде цял метър) изобщо не се изисква. Следователно, макара с много по-малък диаметър е монтирана на една и съща ос с основната ролка (и прикрепена към основната ролка). Около него е навито малко шнурче и вече ще премести индикаторната игла. Дължината на индикаторната скала вече ще бъде по-малка от хода на поплавъка толкова пъти, колкото диаметърът на малката макара е по-малък от диаметъра на голямата. И също ще е нормално - максималното ниво е на върха.

Същият индикатор може да се направи и в случай на поплавък на лоста. Такава система е по-подходяща за резервоари с малка дълбочина, но с голяма повърхност на водата. Те обикновено се използват, за да се отървете от желязото, разтворено във вода. В този вариант необходимият коефициент на умножение може да се получи просто чрез избор на точката на закрепване на въжето към лоста.

Явният недостатък на такива индикатори е изобилието от движещи се части и следователно необходимостта да се поддържат чисти и смазани. Сложността на полагането на комуникации (тръби) на дълги разстояния и през подове.

Пневматични индикатори.Такива индикатори са подредени по следния начин. Във водния резервоар се спуска тръба, която има тапа в горната част. В тръбата се образува въздушен звънец. В щепсела на тръбата се изрязва фитинг, от който се простира тънка запечатана тръба. В другия му край има U-образна тръба - индикатор. Към единия му край е свързана тръба от контейнер, другият е свободен. Индикаторът съдържа водна тапа (направена от цветна вода). Така определена част от въздуха се задържа в тръбата.

Когато нивото на водата в резервоара се промени, съответно тази част от въздуха се движи нагоре и надолу. И заедно с него се движи „цветният“ корк, който служи като индикатор. За разлика от механичните системи, няма движещи се части, които изискват поддръжка. Но системата има и други недостатъци. По-специално, има високи изисквания за херметичността на тръбата и зависимостта на показанията от температурата и атмосферното налягане. Грешката е малка, но съществува.

Електрически индикатори.Те са технологично най-модерните и могат да се изпълняват в голямо разнообразие от варианти. Започвайки от най-простите стрелкови индикатори, завършвайки с LED везни и дисплеи. Но в основата на всеки електрически индикатор е някакъв вид сензор за нивото на течността. Най-лесният начин да го направите е от променлив резистор, чийто двигател заема подходяща позиция в зависимост от нивото на водата в резервоара.

Схемата за свързване е доста проста. Всяка стрелкова глава на микроамперметър служи като индикатор. При максимално ниво на водата (двигателят с променлив резистор в горната част на диаграмата), чрез избор на резистора R1, стрелката на микроамперметъра се настройва в крайно дясно положение - „пълен резервоар“. Това завършва настройката. При минимално ниво на водата (плъзгачът на резистора в долната част на диаграмата) микроамперметърът ще покаже „нула“ - „празен резервоар“.

Такъв променлив резистор може да бъде монтиран, например, върху оста на макара (вижте механичните индикатори). И можете да го направите сами. За да направите това, трябва да вземете метален проводник с високо съпротивление (нихром, константан, фехрал и др.) и да поставите поплавък върху него с еластични плъзгащи се контакти. Например от консервирана ламарина. Телът е окачен в резервоара, отдолу е прикрепен товар. Проводниците са запоени към краищата на проводника и плъзгащите се контакти. Когато нивото на водата се промени, поплавъкът ще се движи по проводника от максималното към минималното ниво.

Така че дистанционният индикатор не консумира електрически ток напразно, по-добре е да го свържете чрез бутон. Тогава един комплект батерии ще издържи няколко години. Използването на микрометърна глава не е единствената индикация. Можете да направите прост компаратор на напрежение и да го използвате с LED скала, да го оборудвате със звукови индикатори и т.н. Схеми на такива LED везни могат да бъдат намерени в Интернет и съответната радиолюбителска литература.

Основното удобство на електрическите индикатори е тяхната точност, липса на предаване, лекота на окабеляване, надеждност и ефектен дисплей. Недостатъкът е необходимостта от захранване.

За да сглобя водомера, бях изправен пред избора на метод за измерване - контактен или безконтактен. Контактните методи включват резистивни, кондензаторни и индуктивни методи, от безконтактните най-широко се използват визуални, радарни и ултразвукови методи. За да не повлияем на качеството на водата в резервоара, ще прибегнем до един от безконтактните методи за измерване на нивото на течността.

Всички безконтактни методи се основават на същия принцип: сигналът тръгва, минава определено време, сигналът се връща. Визуалният метод използва оптичен сигнал, той е доста точен, но ако сензорът се замърси, той ще спре да работи напълно.

Радарното измерване на нивото използва високочестотни радиовълни и следователно не е подходящо за използване в дома. Ултразвуковият метод е подобен на радарния, като вместо радиовълни се използват само ултразвукови вълни. Този метод ни подхожда идеално, поради факта, че ултразвуковите сензори са лесни за намиране и са евтини.

Направих измервател на нивото на течността на базата на микроконтролера Arduino Mega2560 (можете да вземете всеки контролер Arduino).

Авторът на статията не носи отговорност за всякакви щети, получени по време на процеса на сглобяване.

Стъпка 1: Материали

Материали за сензор за нивото на водата в резервоара:

• Arduino (Uno, Mega 2560,…)
• ултразвуков сензор за разстояние HC SR04
• проводници за свързване на сензора към контролера
• плексиглас за тяло (по избор)

Стъпка 2: малко теория

Като начало ще ви разкажа малко за ултразвуковия метод за измерване на нивото на течност. Целта на всички безконтактни нивомерни устройства е да измерват разстоянието между трансивъра и повърхността на течността. Трансивърът изпраща кратък ултразвуков импулс и измерва времето, необходимо на сигнала да достигне повърхността на течността и да се върне обратно към трансивъра. Поради факта, че плътността на течността е по-висока от плътността на водата, нейната повърхност ще отразява ултразвуковия импулс.

Ултразвуковият метод за измерване има своите недостатъци:

1. Поради дължината на импулса има малък прозорец за приемане на отразения сигнал, тъй като трансивърът продължава да излъчва сигнала. Проблемът се решава съвсем просто: сензорът е поставен на няколко сантиметра над максималното ниво на течността, което позволява на приемника да започне да получава сигнал.
2. Поради ширината на гредата има ограничения за диаметъра на използвания контейнер. Ако диаметърът е твърде малък, сигналът, отразен от повърхността на течността, също ще бъде отразен от стените на контейнера, тогава данните може да са неверни.
3. Преди да инсталирате брояча в резервоара на постоянно място, той беше тестван за тези две точки. Стабилни данни, получени на разстояние най-малко 5 см от сензора. Това означава, че сензорът трябва да бъде монтиран на поне 5 см над нивото на течността. Също така нямаше отразени сигнали от стените на резервоара с диаметър на съда 7,5 cm (височина 0,5 m). Тези резултати бяха взети предвид при инсталирането на сензора в резервоара.

Стъпка 3: Резервоар за вода

Водата ще се влива в напоителната система чрез гравитация. Следователно резервоарът трябва да бъде монтиран над нивото на пода. Резервоарът е изработен от метров канализационна тръба с диаметър 16 см. Тръбата е разделена на две секции. Клапаните са разположени в долната част, горната ще бъде действителният воден резервоар. Като капак на резервоара се използва капачка. Към щепсела е прикрепен ултразвуков сензор за измерване на разстояние. За стабилност резервоарът е монтиран в дървена кутия, в която са монтирани електроника и батерия.

Кодираме височината на колоната на течността като процент, референтната точка ще бъде показанията на брояча от 6 cm (100%) и до 56 cm (0%), 6 cm е разстоянието от водната повърхност.

Резервоарът е изработен от тръба за по-лесно изчисляване на обема (цилиндрична форма без промяна в диаметъра).

Стъпка 4: Схема на свързване на ултразвуков сензор и контролер

Първо, запоете проводници към ултразвуковия сензор (усукана двойка, без екраниране или фолио). След това поставяме сензора в домашен калъф от плексиглас. Запечатваме тялото и го закрепваме към капака на резервоара. Калъфът се прави както си върви и не е задължителна част, така че го няма на снимката и няма инструкции за изработката, така че импровизирайте ако решите да го направите.

Свържете сензора към контролера, като следвате приложената диаграма.

Стъпка 5: Програмирайте

Програмата за измерване на разстоянието е преобразувана в програма за откриване на нивото на водата.

Първо се изпраща сигнал, след това се връща, времето между предаването и приемането на сигнала се измерва и получените данни се преобразуват в сантиметри. Сантиметрите от своя страна се преобразуват в проценти и тези данни се предават на компютър чрез серийна връзка. Можете също да изчислите обема на водата, оставаща в резервоара.

Файлове

Стъпка 6: Проверете

Тъй като този воден резервоар по-късно ще се използва в автоматична система за поливане с двустепенен регулатор, е необходимо да се измери дебитът. Изходният поток от резервоара зависи от хидростатичното налягане вътре в него.

Всеки, запознат с основите на хидродинамиката, знае, че хидростатичното налягане намалява с падането на нивото на водата. За да поливате растенията със същия обем вода, е необходимо да можете да контролирате времето, през което клапанът остава отворен. Познавайки скоростите на потока, е възможно да се изчисли колко вода може да изтече от резервоара за определено време и по този начин да се определи времето, през което клапанът трябва да бъде отворен.

За да проверите точността на нашия водомер, напълнете резервоара с вода до максимално ниво. След това отворете клапана, за да изтече цялата вода. Резервоарът беше празен до 2% поради факта, че дизайнът е направен по такъв начин, че да предотврати изтичането на остатъци. Диаграмата на стъпковата функция е приложена към снимката, според тази диаграма можем приблизително да преценим при какво ниво на водата настъпва промяната (с помощта на Excel, Matlab или друга компютърна програма).

Самостоятелно монтираният сензор за ниво на водата работи според очакванията.

Стъпка 7: Приложение в проекти

Сглобеният водомер с ултразвуков сензор е образец. Ако искаме да използваме измервателния уред в проекти, както домашни, така и полуиндустриални, трябва да тестваме устойчивост на износване и водоустойчивост. След тестване ще стане ясно дали измервателният уред е подходящ за използване в някакви проекти. В момента мога само да кажа, че сензорът работи добре през времето, което е минало от монтажа.

Поради факта, че методът на измерване на нивото на водата е безконтактен, водата не се замърсява. Самият сензор излезе доста евтин на цена, което означава, че може да се използва в домашно направени проекти.

Датчикът за нивото на водата в условията на съвременните технологии изпълнява функцията на едно от човешките сетива. Правилната работа на целия механизъм зависи от това колко правилно е възможно да се управлява и контролира състоянието на водния поток. Трудно е да се надцени значението на надеждността на сензорното устройство, дори и само защото устройството, което контролира водата, като правило, се превръща в много "тясна" връзка в съвременните технологии.

Дизайн и принцип на действие

Независимо на какъв принцип на действие се основава устройството, дали работи само в режим на сигнализация или едновременно изпълнява функциите на часовник, автоматична машина или управляващ механизъм, дизайнът на устройството винаги се състои от три основни компонента:

• Чувствителен елемент, способен да реагира на характеристиките на водния поток. Например, действителното наличие на вода, височината на колоната или нивото в резервоара, фактът на движението на водния поток в тръба или линия;
• Баластен елемент, който балансира сензорната част на сензора. Без баласта, чувствителният сензор би се задействал от най-малкото сътресение или от случайни капки вода;
• Предавателна или задействаща част, която преобразува сигнала на сензора, монтиран във водния сензор, в специфичен сигнал или действие.

Приблизително 90% от цялата водна техника, по един или друг начин, е свързана с електрически задвижващи механизми - помпи, клапани, нагреватели и електронни машини за управление. Ясно е, че такова устройство, работещо с водни потоци, на първо място трябва да бъде безопасно.

От всички алармени системи сензор, който следи състоянието на водата, се счита за най-простият и достъпен за настройка и ремонт. За разлика от сензорите и устройствата, които работят с измервания на температура, налягане или дебит, сензорът за вода е много лесен за управление с помощта на най-простите устройства или, в крайни случаи, виждате нивото или изпомпвания поток със собствените си очи.

Видове сензори за ниво

Едно от условията за успешна работа на сензора е високата чувствителност на сензора, колкото по-висока, толкова по-добре, толкова по-точно е възможно да се отчита контролираният параметър на водата. Следователно, като стойност, измерена от сензора, те се опитват да изберат тази, която се променя най-много по време на измерването.

Днес има около две дузини различни методи и методи за измерване на механичните характеристики на водата, но всички те се използват за получаване на информация:

• Височината на водния стълб в контейнера или резервоара;
• Скоростта на потока или потока на водата;
• Фактът за наличието или отсъствието на вода в затворен контейнер, резервоар, тръба или топлообменник.

Разбира се, индустриалните сензори могат да бъдат доста сложни структурно, но принципите на работа, използвани в тях, са същите като в домакинското, градинското или автомобилното оборудване.

Сензор за преливане тип поплавък

Най-простият начин за измерване на нивото на водата е с прост механичен дизайн, състоящ се от херметичен поплавък, кобилка или кобилка и възвратен клапан. В този случай поплавъкът е сензор, пружината и тежестта на поплавъка се считат за баласт, а самият клапан действа като задвижващ механизъм.

Във всички поплавъчни системи сензорът или поплавъкът се настройват на конкретна височина на реакция. Водата, която се е повишила в резервоара до контролното ниво, повдига поплавъка и отваря клапана.

Поплавковата система може да бъде оборудвана с електрически задвижващ механизъм. Например, вътре в сензора за поплавък е инсталирана магнитна вложка, когато водата се повиши до работното ниво, магнитното поле кара вакуумния тръстиков превключвател да затвори контактите и по този начин включва или изключва електрическата верига.

Сензорът за поплавък може да бъде реализиран и в свободна верига, както например при потопяеми помпи. В този случай тръстиковият превключвател се затваря не под въздействието на магнитното поле на облицовката, а само поради разликата в налягането вътре в корпуса на помпата и на нивото на поплавъка. Днес магнитният поплавък сензор с електрически задвижващ механизъм се счита за една от най-безопасните и надеждни опции за наблюдение на нивото на течността.

Ултразвуков сензор

Дизайнът на сензора за вода предвижда наличието на две устройства - ултразвуков източник и приемник на сигнал. Звуковата вълна се насочва към повърхността на водата, отразява се и се връща към приемника.

На пръв поглед идеята за използване на ултразвук за създаване на сензор за контрол на нивото или скоростта на движение на водата не изглежда много успешна. Ултразвуковата вълна може да се отразява от стените на резервоара, да се пречупва и да пречи на работата на приемащия сензор, а освен това е необходимо сложно електронно оборудване.

Всъщност ултразвуков сензор за измерване на нивото на водата или всяка друга течност се поставя в кутия малко повече от кутия цигари, докато използването на ултразвук като сензор осигурява определени предимства:

• Възможността за измерване на нивото и дори скоростта на водата при всяка температура, в условия на вибрация или движение;
• Ултразвуковият сензор може да измерва разстоянието от сензора до водната повърхност дори при силно замърсени условия с променливи нива на течността.

Освен това сензорът може да измерва нивото на водата, разположена на значителна дълбочина, като точността на измерване е 1-2 см на всеки 10 m височина.

Принцип на управление на водата на електрода

Фактът, че водата е електропроводима, е успешно използван за направата на контактни сензори за ниво на течността. Структурно системата се състои от няколко електрода, монтирани в контейнер на различни височини и свързани в една електрическа верига.

Тъй като контейнерът се пълни с вода, течността затваря двойка контакти последователно, което включва веригата на релето за управление на помпата. Като правило сензорът за вода има два или три електрода, така че измерването на водния поток е твърде диференцирано. Сензорът сигнализира само при достигане на минималното ниво и стартира двигателя на помпата, или когато резервоарът е пълен и го изключва, така че такива системи се използват за управление на резервни или напоителни резервоари за вода.

Капацитивен тип сензор за вода

Капацитивен или капацитивен тип сензор се използва за измерване на нивото на водата в тесни и дълбоки резервоари, може да бъде кладенец или кладенец. С помощта на капацитивен сензор можете да определите височината на водния стълб в кладенеца с точност до десетки сантиметри.

Конструкцията на сензора се състои от два коаксиални електрода, всъщност тръба и вътрешен метален електрод, потопени в сондажа. Водата запълва част от вътрешното пространство на системата, като по този начин променя нейния капацитет. С помощта на свързаната електронна схема и кварцовата осцилационна намотка може точно да се определи капацитетът на сензора и количеството вода в кладенеца.

радарен метър

Вълнов или радарен сензор се използва за работа в най-трудни условия, например, ако трябва да измерите нивото или обема на течността в резервоар, открит резервоар, кладенец с асиметрична и неправилна форма.

Принципът на действие не се различава от ултразвуковото устройство, а използването на електрически импулс ви позволява да извършвате измерване с голяма точност.

Опция за хидростатичен сензор

Един от вариантите на хидростатичния сензор е показан на диаграмата.

Забележка! Подобен сензор се използва в перални машини и бойлери, където е много важно да се контролира височината на водния стълб вътре в резервоара.

Хидростатичният сензор е кутия с еластична пружинна мембрана, която разделя тялото на сензора на две отделения. Една от секциите е свързана със здрава полиетиленова тръба с фитинг, запоен в дъното на резервоара.

Налягането на водния стълб се предава през тръбата към мембраната и води до затваряне на контактите на пусковото реле, най-често се използва двойка за стартиране на задвижващия механизъм - магнитна вложка и тръстиков превключвател.

Сензор за налягане на водата

Хидростатичното налягане се определя, когато поток или определен обем вода е в покой. Най-често хидростатичен сензор се използва в отоплителни и отоплителни устройства - котли, отоплителни котли.

Устройство за сензор за налягане на водата

Такива устройства най-често работят в режим на задействане:

• При високо наляганесензор за вода затваря контактите на релето и позволява на помпата или нагревателя да работят;
• При ниско наляганедори физическата възможност за включване на задвижващия механизъм е блокирана в сензора, тоест никакви удари или временни скокове в налягането няма да накарат устройството да работи.

При добър сензор за налягане на водата сензорът ще даде сигнал за стартиране на двигателя само ако натоварването на маншона се поддържа повече от три секунди.

Типично устройство на "интелигентен" сензор е показано на диаграмата.

Чувствителният елемент на системата е диафрагма, свързана с духало, централният прът може да се издига и пада в зависимост от налягането и по този начин да променя капацитета на вградения кондензатор.

Свързване на сензора за налягане на водата

Опростен модел на сензора се използва в системите за домашни акумулатор-кладенци. Вътре в инструмента има кутия с мембрана, свързана с лостно рамо и две балансиращи пружини.

Конструкцията се завинтва към изходния фитинг на акумулатора. С увеличаване на вътрешното налягане мембраната се издига и отваря основната двойка контакти, така че системата да реагира правилно на налягането на водата;

Сензор за изтичане на вода

Още от името става ясно, че говорим за устройство, което открива наличието на теч на вода от водопроводни комуникации. Принципът на действие на устройството наподобява електродна система. Вътре в пластмасовата кутия в специален джоб са монтирани една или повече двойки електроди. В случай на авария, натрупаната на пода вода се стича в джоба и затваря контактите. Електронната схема се задейства и при сигнала на сензора се задействат сферични кранове с електрическо задвижване.

Ясно е, че сензорът сам по себе си е безполезно нещо, ако се използва без система за управление и автоматично спиране на водата, инсталирани на входа на къщата или на един от клоновете на водоснабдяването.

Пример е една от най-популярните системи за защита - сензорът за изтичане на вода Neptune. Системата включва три основни блока:

• Самият сензор за теч на Neptune е в кабелна или безжична модификация, обикновено в комплекта са включени три отделни сензора;
• Сферичен кран с електрическо задвижване, произведен от италианската фирма Bugatti, в размер на две части;
• Блок за управление «Нептун база».

Най-ценната част от комплекта са автоматичните кранове, които се произвеждат за монтаж на половин-инчови и инчови тръбни резби. Дизайнът издържа на налягане до 40 Atm., а италианското качество на задвижването гарантира поне 100 хиляди цикъла на отваряне и затваряне.

Самият сензор изглежда като две месингови пластини в кутия, към които е свързано ниско напрежение с много високо входно съпротивление, когато сензорът е затворен, токът е ограничен до 50 mA. Самият дизайн е направен по протокол IP67, поради което е абсолютно безопасен за хората.

Монтаж на безжични сензори за изтичане на вода

В системата Neptune сензорът може да бъде отстранен от контролния блок на разстояние повече от 50 м. В по-модерните безжични системи NEPTUN PROW + се използват сензори за изтичане на вода, оборудвани с модула WF, вместо кабелна система.

Блокът за управление е оборудван с канал, защитен от смущения и влага, система за включване и изключване на сферични кранове. Смята се, че никакви смущения или случайни капки влага, кондензат влияят върху работата на сензорите.

Кутиите със сензор за течове се монтират на разстояние не повече от 2 m от тръбите; сензорите не могат да бъдат екранирани с метални водопроводи или мебели.

Безжичен сензор за вода

Дизайнът на безжичния уред е по-сложен от конвенционалната двуелектродна кабелна версия. Вътре е инсталиран контролер, който непрекъснато сравнява тока, протичащ между електродите, с референтната стойност, съхранена в паметта. В този случай референтната стойност на сух под може да се настрои по ваш избор.

Много удобно решение, като се има предвид, че нивото на влажност в банята може да е много високо, а редовният конденз може да доведе до фалшиви аларми.

Веднага след като контролерът определи нивото, съответстващо на наводнението, устройството за управление на водата изпраща алармен сигнал към базовото устройство. Най-модерните модели са в състояние да дублират командата със SMS съобщение по GSM канала.

Сензор за воден поток

В много случаи за стабилна и безпроблемна работа на оборудването сензор за наличие на вода не е достатъчен, необходима е информация дали потокът се движи през тръбопровода, каква е неговата скорост и налягане. За тези цели се използват сензори за воден поток.

Видове сензори за воден поток

В домакинството и най-простото промишлено оборудване се използват четири основни типа сензори за поток:

• Манометър;
• Тип сензор за венчелистчета;
• Схема за измерване на острието;
• Ултразвукова система.

Понякога се използва по-старият дизайн на тръбата на Пито, но изисква поне чист и ламинарен поток от вода, за да функционира надеждно. Първите три сензора са механични, така че често са обект на запушване или водна ерозия на сензорния елемент. Последният тип сензор, ултразвуков, е в състояние да работи при почти всякакви условия.

Принципът на работа на ултразвуков уред може да се разбере от диаграмата. Вътре в тръбата има вълнов емитер и приемник. В зависимост от скоростта на потока звуковата вълна може да се отклони от първоначалната си посока, което е основа за измерване на характеристиките на потока.

Устройство и принцип на действие

Най-простите сензори за поток от венчелистчета работят на принципа на гребло. Венчелистче, окачено на панта, е потопено в потока. Колкото по-висока е скоростта на потока, толкова повече се отклонява сензорният лоб.

По-точните сензори за лопатки използват работно колело или работно колело, изработено от полиамид или алуминиева сплав. В този случай е възможно да се измери скоростта на потока от честотата на въртене на движещия се елемент. Единственият недостатък е повишеното съпротивление, създадено от венчелистчетата и лопатките във водния поток.

Сензорът за налягане работи чрез динамично налягане на потока. Под налягането на водата подвижният елемент с магнитна вложка се притиска нагоре, като по този начин се освобождава пространство за движение на течността. Герконът, инсталиран в главата, незабавно реагира на магнитното поле на вложката и затваря веригата.

Област на приложение

Сензорите за воден поток се използват изключително в отоплителни системи и системи за автоматизация на едноконтурни топлообменници. Най-често повредата на сензора за поток води до изгаряне и тежки повреди на горещи радиатори и нагреватели.

Направи си сам сензор за ниво на водата

Най-простата версия на устройство, способно да сигнализира за пълнене на резервоар или друг контейнер с вода, е показана на диаграмата по-долу.

Конструктивно детекторът за ниво се състои от три метални електрода, монтирани върху текстолитна плоча. Веригата, сглобена на конвенционален транзистор с ниска мощност, ви позволява да определите максимално допустимите горни и долни нива на водата в резервоара.

Дизайнът е абсолютно безопасен за използване и не изисква никакви скъпи части или устройства за управление.

Заключение

Датчиците за ниво на водата се използват широко в домакински уреди, следователно най-често за спомагателни нужди на гаражно или градинско оборудване се използват готови проекти от старо оборудване, преработени и адаптирани към новите условия. При правилно свързване такова устройство ще продължи много по-дълго от домашно приготвената верига.

Водоснабдяването и канализацията е неразделна част от ежедневието и производството. Почти всеки, който се занимава със земеделие или подобряване на дома, поне веднъж се сблъсква с проблема с поддържането на нивото на водата в конкретен контейнер. Някои го правят ръчно, като отварят и затварят клапани, но е много по-лесно и по-ефективно да се използва автоматичен сензор за нивото на водата за тази цел.

Видове сензори за ниво

В зависимост от поставените задачи се използват контактни и безконтактни сензори за контрол на нивото на течността. Първите, както се досещате от името им, имат контакт с течност, вторите получават информация дистанционно, използвайки индиректни методи за измерване - прозрачността на средата, нейния капацитет, електропроводимост, плътност и т.н. Според принципа на действие всички сензори могат да бъдат разделени на 5 основни типа:

1. Поплавък.
2. Електрод.
3. Хидростатичен.
4. Капацитивен.
5. радар.

Първите три могат да бъдат приписани на устройства от контактен тип, тъй като те взаимодействат директно с работната среда (течност), четвъртият и петият са безконтактни.

Сензори за поплавък

Може би най-простият като дизайн. Те представляват поплавъчна система, която се намира на повърхността на течността. При промяна на нивото поплавъкът се движи, като по един или друг начин затваря контактите на механизма за управление. Колкото повече контакти са разположени по пътя на поплавъка, толкова по-точни са индикациите на сигналното устройство:

Принципът на действие на поплавъчния сензор за нивото на водата в резервоара

Фигурата показва, че индикациите на индикатора на такова устройство са дискретни, а броят на стойностите на нивата зависи от броя на превключвателите. На горната диаграма има две от тях - горна и долна. Това, като правило, е напълно достатъчно за автоматично поддържане на нивото в посочения диапазон.

Има плаващи устройства за непрекъснато дистанционно управление. В тях поплавъкът управлява реостатния двигател, а нивото се изчислява въз основа на текущото съпротивление. Доскоро такива устройства бяха широко използвани, например за измерване на количеството бензин в резервоарите за гориво на автомобили:

Реостатичен нивомер, където:

• 1 - тел реостат;
• 2 - реостатен плъзгач, механично свързан с поплавъка.

Сензори за ниво на електрода

Устройствата от този тип използват електрическата проводимост на флуида и са дискретни. Сензорът се състои от няколко електрода с различна дължина, потопени във вода. В зависимост от нивото в течността има един или друг брой електроди.

Триелектродна система от сензори за ниво на течността в резервоара

На фигурата по-горе двата десни сензора са потопени във вода, което означава, че между тях има водоустойчивост - помпата е спряна. След като нивото спадне, средният сензор ще бъде сух и съпротивлението на веригата ще се увеличи. Автоматизацията ще стартира усилвателната помпа. Когато контейнерът е пълен, най-късият електрод ще падне във водата, съпротивлението му спрямо общия електрод ще намалее и автоматизацията ще спре помпата.

Съвсем ясно е, че броят на контролните точки може лесно да се увеличи чрез добавяне на допълнителни електроди и подходящи контролни канали към дизайна, например за аларма за преливане или изсушаване.

Хидростатична система за управление

Тук сензорът е отворена тръба, в която е инсталиран сензор за налягане от един или друг тип. С увеличаване на нивото височината на водния стълб в тръбата се променя, а оттам и налягането върху сензора:

Принципът на действие на хидростатичната система за контрол на нивото на течността

Такива системи имат непрекъсната характеристика и могат да се използват не само за автоматично управление, но и за дистанционно управление на нивото.

Капацитивен метод на измерване

Принципът на действие на капацитивен сензор с метал (вляво) и диелектрична вана

Индуктивните указатели работят на подобен принцип, но в тях ролята на сензора играе намотка, чиято индуктивност се променя в зависимост от наличието на течност. Основният недостатък на такива устройства е, че те са подходящи само за наблюдение на вещества (течности, насипни материали и др.), които имат достатъчно висока магнитна пропускливост. В ежедневието индуктивните сензори практически не се използват.

радарен контрол

Основното предимство на този метод е липсата на контакт с работната среда. Освен това сензорите могат да бъдат отделени от течността, чието ниво трябва да се контролира, достатъчно далеч - метри. Това позволява използването на радарни сензори за наблюдение на изключително агресивни, токсични или горещи течности. Самото им име говори за принципа на работа на такива сензори - радар. Устройството се състои от предавател и приемник, събрани в един корпус. Първият излъчва един или друг тип сигнал, другият приема отразения и изчислява времето на закъснение между изпратените и получени импулси.

Принципът на действие на ултразвуковия превключвател за ниво радарен тип

В зависимост от поставените задачи сигналът може да бъде светлинен, звуков, радиоизлъчващ. Точността на такива сензори е доста висока - милиметри. Единственият, може би, недостатък може да се счита за сложността на оборудването за управление на радара и неговата доста висока цена.

Домашни регулатори на нивото на течността

Поради факта, че някои от сензорите са изключително прости по дизайн, Не е трудно да създадете превключвател за нивото на водата със собствените си ръце. Работейки във връзка с водни помпи, такива устройства ще ви позволят напълно да автоматизирате процеса на изпомпване на вода, например в селска водна кула или автономна система за капково напояване.

Управление на поплавъчната помпа

За реализиране на тази идея се използва самоделен датчик за нивото на водата с тръстика с поплавък. Не изисква скъпи и оскъдни компоненти, лесно се повтаря и доста надежден. На първо място, струва си да разгледате дизайна на самия сензор:

Дизайнът на двустепенен поплавък сензор за вода в резервоара

Състои се от действителния поплавък 2, който е фиксиран върху подвижния прът 3. Поплавъкът е разположен на повърхността на водата и в зависимост от нивото му се движи нагоре/надолу заедно с пръчката и фиксирания към нея постоянен магнит 5 в водачи 4 и 5. В долно положение, когато нивото на течността е минимално, магнитът затваря тръстиковия превключвател 8, а в горното (резервоарът е пълен) - тръстиковия превключвател 7. Дължината на пръта и разстоянието между водачите се избира въз основа на височината на резервоара за вода.

Остава да се сглоби устройство, което автоматично ще включва и изключва усилвателната помпа в зависимост от състоянието на контактите. Схемата му изглежда така:

Верига за управление на водната помпа

Да приемем, че резервоарът е напълно напълнен, поплавъкът е в горно положение. Релето SF2 е затворено, транзисторът VT1 е затворен, релетата K1 и K2 са забранени. Водната помпа, свързана към конектор XS1, е изключена. Докато водата тече, поплавъкът и с него магнитът ще се спуснат, тръстиковият превключвател SF1 ще се отвори, но веригата ще остане в същото състояние.

Веднага щом нивото на водата падне под критичното ниво, тръстиковият превключвател SF1 се затваря. Транзисторът VT1 ще се отвори, релето K1 ще работи и ще стане самозаключващо се с контакти K1.1. В същото време контактите K1.2 на същото реле ще доставят захранване на стартера K2, който включва помпата. Започна изпомпването на вода.

С увеличаване на нивото, плувката ще започне да се повишава., контактът SF1 ще се отвори, но транзисторът, блокиран от контакти K1.1, ще остане отворен. Веднага след като капацитетът е пълен, SF2 контактът се затваря и принудително затваря транзистора. И двете релета ще се освободят, помпата ще се изключи и веригата ще премине в режим на готовност.

Когато повтаряте веригата на мястото на K1, можете да използвате всяко електромагнитно реле с ниска мощност за напрежение на задействане от 22-24 V, например RES-9 (RS4.524.200). Като K2 е подходящ RMU (RS4.523.330) или друг за напрежение на реакция от 24 V, чиито контакти издържат на пусковия ток на водната помпа. Рийд превключвателите ще отидат на всеки, работещ по верига или превключване.

Превключвател за ниво с електродни сензори

С цялото си достойнство и простота, предишният дизайн на нивомер за резервоари също има значителен недостатък - механични компоненти, работещи във вода и изискващи постоянна поддръжка. Този недостатък липсва в конструкцията на електрода на машината. Той е много по-надежден от механичния, не изисква никаква поддръжка и веригата не е много по-сложна от предишната.

Тук като сензори се използват три електрода, изработени от всякакъв проводим неръждаем материал. Всички електроди са електрически изолирани един от друг и от корпуса на контейнера. Дизайнът на сензора е ясно видим на фигурата по-долу:

Проектирането на триелектроден сензор, където:

• S1 - общ електрод (винаги във вода)
• S2 – минимален сензор (резервоар празен);
• S3 - сензор за максимално ниво (резервоар пълен);

Схемата за управление на помпата ще изглежда така:

Схема за автоматично управление на помпата с помощта на електродни сензори

Ако резервоарът е пълен, тогава и трите електрода са във вода и електрическото съпротивление между тях е малко. В този случай транзисторът VT1 е затворен, VT2 е отворен. Релето K1 се включва и обеззахранва помпата с нормално затворените й контакти и свързва сензор S2 паралелно с S3 с нормално отворени контакти. Когато нивото на водата започне да пада, електрод S3 е открит, но S2 все още е във водата и нищо не се случва.

Водата продължава да се консумира и накрая електродът S2 е открит. Благодарение на резистора R1 транзисторите преминават в противоположно състояние. Релето освобождава и стартира помпата, като в същото време изключва сензора S2. Нивото на водата постепенно се повишава и първо затваря електрода S2 (нищо не се случва - изключва се от контакти K1.1), а след това S3. Транзисторите се превключват отново, релето се активира и изключва помпата, като в същото време пуска сензор S2 в действие за следващия цикъл.

Устройството може да използва всяко реле с ниска мощност, което работи от 12 V, чиито контакти са в състояние да издържат на тока на стартера на помпата.

Ако е необходимо, същата схема може да се използва за автоматично изпомпване на вода, да речем, от мазето. За да направите това, дренажната помпа трябва да бъде свързана не към нормално затворени, а към нормално отворени контакти на релето K1. Схемата не изисква никакви други промени.

Много от нас, и не само запалени летни жители, се сблъскаха с проблема с автоматизацията и контрола на пълненето на контейнери с вода. Най-вероятно тази статия е за тези, които решат да направят най-простата схема за контрол на пълненето на контейнер у дома. Най-бюджетният начин за изграждане на автоматизация е използването на реле за управление на водата. Релета за контрол на нивото (вода) се използват и в по-сложни системи за водоснабдяване на частни къщи, но в тази статия ще разгледаме само бюджетни модели на проводимо реле за контрол на нивото на течността. Контролираните течности включват: вода (чешмяна, изворна, дъждовна), течности с ниско съдържание на алкохол (бира, вино и др.), мляко, кафе, отпадни води, течни торове. Номиналният ток на контактите на релето е 8-10A, което позволява превключване на малки помпи без използване на междинно реле или контактор, но производителите все пак препоръчват инсталирането на междинни релета или контактори за включване/изключване на помпите. Температурният диапазон на устройствата е от -10 до +50C, а максималната възможна дължина на проводника (от релето до сензора) е 100 метра, има LED индикатори за работа на предния панел, теглото е не повече от 200 грама , той е монтиран на din шина, така че ще трябва да помислите предварително за поставянето на системата за управление.

Принципът на действие на релето се основава на измерване на съпротивлението на течност, разположена между два потопени сензора. Ако измереното съпротивление е по-малко от праговата стойност, тогава състоянието на контактите на релето се променя. За да се избегне електролитен ефект, през сензорите протича променлив ток. Захранващото напрежение на сензора е не повече от 10V. Консумираната мощност е не повече от 3W. Фиксирана чувствителност 50 kOhm.

На пазара има много релета от същия тип, нека разгледаме най-бюджетните модели от производителите "Релета и автоматика" в Москва и новостите на "TDM" (Търговска къща на името на Морозов).

Реле за контрол на нивото. ( аналог на RKU-02 TDM)

Релето за управление на нивото TDM е представено от четири модела:

1. (SQ1507-0002)за конектор Р8Ц(SQ1503-0019) на DIN шина
2. (SQ1507-0003)на DIN шина аналог на RKU-1M)
3. (SQ1507-0004)на DIN шина
4. (SQ1507-0005)на DIN шина

Корпусите на релето са изработени от огнезащитни материали. Сензорите за контрол на нивото са изработени от неръждаема стомана. (DKU-01 SQ1507-0001).

Работата на релето се основава на кондуктометричния метод за определяне на наличието на течност, който се основава на електрическата проводимост на течностите и появата на микроток между електродите. Релетата имат превключващи контакти, което позволява използването на режим на пълнене или източване. Захранващо напрежение RKU-02, RKU-03, RKU-04 - 230V или 400V.

Верига за управление на помпата на резервоара в режим "напълване или източване".

Схема на изпомпване на течност от кладенец/резервоар към резервоар, контрол на нивото и в двете среди, т.е. релето извършва защитно изключване на помпата в режим на работа на сухо (когато нивото на течността в кладенеца/резервоара спадне)

Схема на последователно или общо включване на 2 помпи. Релето RKU-04 се използва на места, където преливането на кладенци, ями, каптаж и други контейнери е неприемливо. Релето работи с 2 помпи, като за равномерно използване на ресурса им релето ги включва една по една. В случай на авария двете помпи се изключват едновременно.

Релето не може да се използва за следните течности: дестилирана вода, бензин, керосин, масло, етиленгликоли, бои, LPG.

Сравнителна таблица на аналозите по серии: