Plavákový spínač hladiny vody na ovládanie čerpadla. Automatické ovládanie čerpadla na udržanie hladiny vody v nádrži Elektronická hladina vody v bubne

Mnoho letných obyvateľov používa vo svojich domácnostiach rôzne systémy zásobovania vodou, ktoré používajú medzinádoby. Pomáhajú vodu prečistiť, zohriať, usadzovať sa v nich piesok a oxidy železa, voda je nasýtená kyslíkom. Takéto kontajnery, sudy a nádrže sú často inštalované v suterénoch a pomocou pomocných čerpadiel. Alebo naopak, dajú ich do podkrovia a druhého poschodia a potom voda tečie samospádom. Ale v oboch prípadoch je žiaduce vedieť, koľko vody zostáva v nádrži. Najmä ak nie je vybavený systémom automatického udržiavania hladiny vody. Aby ste to dosiahli, musíte pravidelne klesať do suterénu alebo vyliezť do podkrovia, čo je nepohodlné. A vhodné je mať diaľkový ukazovateľ hladiny vody s indikáciou v mieste jej hlavnej spotreby alebo v mieste, kde je nainštalované ovládanie čerpadla plniaceho túto nádrž. Zvážte niektoré možnosti zariadenia, ktoré je možné vyrobiť v krajine, a diaľkovo ovládať hladinu vody. Hneď treba povedať, že presnú hodnotu množstva vody v nádrži človeka takmer vôbec nezaujíma. Je jedno, či tam je 153 alebo 162 litrov. Tu – rovnako ako v aute, je dôležité vedieť s presnosťou 10 – 15 % – „takmer plnú nádrž“, „polovicu“, „menej ako štvrtinu“ atď.

Mechanické ukazovatele. Najjednoduchšie v prevedení, ale dosť ťažkopádne. Spravidla ide o pomerne veľký a ťažký plavák, ku ktorému je pripevnená šnúra. Šnúra sa prehodí cez blok (kladku) a na jej druhý koniec sa pripevní záťaž, ktorá má približne rovnakú hmotnosť ako plavák vo vode. Pri zmene hladiny vody sa náklad pohybuje hore a dole a môže sám slúžiť ako indikátor naplnenia nádrže, ak je viditeľný. Je pravda, že s „obrátenou“ stupnicou - čím viac vody, tým nižší je indikátor zaťaženia.

Ak však nádrž nie je vizuálne viditeľná, je potrebné potiahnuť šnúru na miesto indikátora. Na tento účel sa silná šnúra potrie mydlom (pre lepšiu kĺzavosť), prejde do tenkej trubice a na jej druhom konci sa umiestni stupnica. Samozrejme, mierka veľkosti výšky možnej vodnej hladiny (a to môže byť aj celý meter) nie je vôbec potrebná. Preto je kladka s oveľa menším priemerom namontovaná na rovnakej osi s hlavnou kladkou (a pripevnená k hlavnej kladke). Okolo nej je navinutá malá šnúrka a už bude pohybovať ihlou indikátora. Dĺžka stupnice indikátora bude teraz menšia ako zdvih plaváka toľkokrát, koľkokrát je priemer malej kladky menší ako priemer veľkej. A bude to tiež normálne - maximálna úroveň je na vrchole.

Rovnaký indikátor je možné urobiť v prípade plaváka na páke. Takýto systém je vhodnejší pre nádrže s malou hĺbkou, ale s veľkou povrchovou plochou vody. Tie sa zvyčajne používajú na zbavenie sa železa rozpusteného vo vode. V tomto variante možno požadovaný multiplikačný faktor získať jednoduchým výberom miesta uchytenia šnúry k páke.

Jasnou nevýhodou takýchto indikátorov je množstvo pohyblivých častí, a teda potreba udržiavať ich čisté a mazané. Zložitosť kladenia komunikácií (rúr) na veľkú vzdialenosť a cez podlahy.

Pneumatické ukazovatele. Takéto ukazovatele sú usporiadané nasledovne. Do vodnej nádrže je spustené potrubie, ktoré má v hornej časti zátku. V potrubí sa vytvorí vzduchový zvon. Do zátky potrubia je vyrezaná armatúra, z ktorej vychádza tenká utesnená trubica. Na jeho druhom konci je trubica v tvare U - indikátor. Rúrka z nádoby je pripojená k jednému z jej koncov, druhý je voľný. V indikátore je vodná zátka (z farebnej vody). Určitá časť vzduchu je teda zachytená v trubici.

Keď sa hladina vody v nádrži zmení, potom sa táto časť vzduchu pohybuje hore a dole. A spolu s ním sa pohybuje aj „farebný“ korok, ktorý slúži ako indikátor. Na rozdiel od mechanických systémov neexistujú žiadne pohyblivé časti vyžadujúce údržbu. Systém má ale aj iné nevýhody. Predovšetkým sú tu vysoké požiadavky na tesnosť trubice a závislosť nameraných hodnôt od teploty a atmosférického tlaku. Medzera chýb je malá, ale existuje.

Elektrické indikátory. Sú technologicky najpokročilejšie a možno ich vykonávať v širokej škále možností. Počnúc najjednoduchšími šípkami, končiac LED stupnicami a displejmi. Ale v srdci každého elektrického indikátora je nejaký snímač hladiny kvapaliny. Najjednoduchšie ho vyrobíte z variabilného odporu, ktorého motor zaujme príslušnú polohu v závislosti od hladiny vody v nádrži.

Schéma pripojenia je pomerne jednoduchá. Ako indikátor slúži ľubovoľná hlavica mikroampérmetra. Pri maximálnej hladine vody (motor s premenlivým odporom v hornej časti diagramu), výberom odporu R1, sa ihla mikroampérmetra nastaví do krajnej pravej polohy - „plná nádrž“. Tým je nastavenie dokončené. Pri minimálnej hladine vody (posuvník odporu v spodnej časti schémy) mikroampérmeter zobrazí „nulu“ - „prázdnu nádrž“.

Takýto variabilný odpor môže byť namontovaný napríklad na osi kladky (pozri mechanické indikátory). A môžete si ho vyrobiť sami. Aby ste to dosiahli, musíte si vziať drôt vyrobený z kovu s vysokým odporom (nichróm, konštantan, fechral atď.) a nasadiť naň plavák s elastickými posuvnými kontaktmi. Napríklad z pocínovaného plechu. Drôt je zavesený v nádrži, nižšie je pripevnené zaťaženie. Drôty sú prispájkované na konce drôtu a posuvné kontakty. Keď sa hladina vody zmení, plavák sa bude pohybovať pozdĺž drôtu z maximálnej na minimálnu úroveň.

Aby diaľkový indikátor zbytočne nespotreboval elektrický prúd, je lepšie ho pripojiť pomocou tlačidla. Potom jedna sada batérií vydrží niekoľko rokov. Použitie mikrometrovej hlavice nie je jedinou indikáciou. Môžete si vyrobiť jednoduchý porovnávač napätia a použiť ho s LED stupnicou, vybaviť ho zvukovými indikátormi atď. Schémy takýchto LED mierok možno nájsť na internete a v príslušnej rádioamatérskej literatúre.

Hlavnou výhodou elektrických indikátorov je ich presnosť, nedostatok prenosu, jednoduchosť zapojenia, spoľahlivosť a veľkolepé zobrazenie. Nevýhodou je nutnosť napájania.

Pri montáži vodomeru som stál pred výberom spôsobu merania - kontaktný alebo bezkontaktný. Medzi kontaktné metódy patria odporové, kondenzátorové a indukčné metódy, z bezkontaktných metód sú najpoužívanejšie metódy vizuálne, radarové a ultrazvukové. Aby sme neovplyvnili kvalitu vody v nádrži, pristúpime k jednej z bezkontaktných metód merania hladiny kvapaliny.

Všetky bezkontaktné metódy sú založené na rovnakom princípe: signál odíde, uplynie určitý čas, signál sa vráti. Vizuálna metóda využíva optický signál, je celkom presný, no ak sa senzor zašpiní, prestane fungovať úplne.

Radarové meranie hladiny využíva vysokofrekvenčné rádiové vlny, a preto nie je vhodné na použitie v domácnosti. Ultrazvuková metóda je podobná ako radarová, len namiesto rádiových vĺn sa používajú ultrazvukové vlny. Táto metóda nám dokonale vyhovuje, pretože ultrazvukové senzory sa dajú ľahko nájsť a sú lacné.

Urobil som merač hladiny kvapaliny založený na mikrokontroléri Arduino Mega2560 (môžete si vziať akýkoľvek ovládač Arduino).

Autor článku nezodpovedá za žiadne škody spôsobené počas procesu montáže.

Krok 1: Materiály

Materiály pre snímač hladiny vody v nádrži:

• Arduino (Uno, Mega 2560,…)
• ultrazvukový snímač vzdialenosti HC SR04
• vodiče na pripojenie snímača k ovládaču
• plexi na telo (voliteľné)

Krok 2: Trochu teórie

Na začiatok vám poviem niečo o ultrazvukovej metóde merania hladiny kvapaliny. Účelom všetkých bezdotykových hladinomerov je merať vzdialenosť medzi vysielačom a hladinou kvapaliny. Transceiver vyšle krátky ultrazvukový impulz a meria čas, ktorý signál potrebuje na dosiahnutie povrchu kvapaliny a späť do transceiveru. Vzhľadom na to, že hustota kvapaliny je vyššia ako hustota vody, jej povrch bude odrážať ultrazvukový impulz.

Ultrazvuková metóda merania má svoje nevýhody:

1. Vzhľadom na dĺžku impulzu je tu malé okno na príjem odrazeného signálu, pretože transceiver naďalej vysiela signál. Problém je vyriešený celkom jednoducho: snímač je umiestnený niekoľko centimetrov nad maximálnou hladinou kvapaliny, čo umožňuje prijímaču začať prijímať signál.
2. Vzhľadom na šírku nosníka existujú obmedzenia na priemer použitej nádoby. Ak je priemer príliš malý, signál odrazený od povrchu kvapaliny sa odrazí aj od stien nádoby, potom môžu byť údaje nepravdivé.
3. Pred inštaláciou počítadla do nádrže na trvalé miesto bolo testované na tieto dva body. Stabilné údaje získané vo vzdialenosti minimálne 5 cm od snímača. To znamená, že snímač musí byť inštalovaný minimálne 5 cm nad hladinou kvapaliny. Taktiež neboli žiadne signály odrazené od stien nádrže s priemerom nádoby 7,5 cm (výška 0,5 m). Tieto výsledky boli zohľadnené pri inštalácii snímača do nádrže.

Krok 3: Nádrž na vodu

Voda bude prúdiť do zavlažovacieho systému gravitačne. Preto musí byť nádrž inštalovaná nad úrovňou podlahy. Nádrž je vyrobená z metrovej kanalizačnej rúry s priemerom 16 cm, ktorá je rozdelená na dve časti. Ventily sú umiestnené v spodnej časti, horná bude skutočným zásobníkom vody. Uzáver sa používa ako veko nádrže. Na zástrčke je pripevnený ultrazvukový snímač na meranie vzdialenosti. Pre stabilitu je nádrž inštalovaná v drevenej krabici, v ktorej je nainštalovaná elektronika a batéria.

Výšku stĺpca kvapaliny zakódujeme v percentách, referenčným bodom budú hodnoty počítadla od 6 cm (100 %) a do 56 cm (0 %), 6 cm je vzdialenosť od vodnej hladiny.

Nádrž je vyrobená z potrubia pre jednoduché výpočty objemu (valcový tvar bez zmeny priemeru).

Krok 4: Schéma zapojenia ultrazvukového snímača a ovládača

Najprv prispájkujte vodiče k ultrazvukovému snímaču (krútený pár, bez tienenia alebo fólie). Potom snímač umiestnime do podomácky vyrobeného plexiskla. Telo utesníme a upevníme na veko nádrže. Puzdro sa vyrába za pochodu a nie je povinnou súčasťou, preto nie je na fotke a ani návod na jeho výrobu, preto improvizujte, ak sa ho rozhodnete vyrobiť.

Pripojte snímač k ovládaču podľa priloženej schémy.

Krok 5: Program

Program merania vzdialenosti bol prevedený na program zisťovania hladiny vody.

Najprv sa odošle signál, potom sa vráti, zmeria sa čas medzi odoslaním a prijatím signálu a prijaté dáta sa prepočítajú na centimetre. Centimetre sa zas prepočítajú na percentá a tieto údaje sa prenesú do počítača cez sériové spojenie. Môžete tiež vypočítať objem vody zostávajúcej v nádrži.

Súbory

Krok 6: Skontrolujte

Keďže táto nádrž na vodu bude neskôr použitá v automatickom zavlažovacom systéme s dvojstupňovým regulátorom, je potrebné merať prietok. Výstupný tok z nádrže závisí od hydrostatického tlaku v nej.

Každý, kto pozná základy hydrodynamiky, vie, že hydrostatický tlak klesá s poklesom hladiny vody. Aby boli rastliny zalievané rovnakým objemom vody, je potrebné mať možnosť kontrolovať čas, počas ktorého zostáva ventil otvorený. Keď poznáte prietoky, môžete vypočítať, koľko vody môže vytiecť z nádrže za určitý čas, a tak určiť čas, počas ktorého musí byť ventil otvorený.

Ak chcete skontrolovať presnosť nášho vodomeru, naplňte nádrž vodou na maximálnu úroveň. Potom otvorte ventil, aby všetka voda vytiekla. Nádrž bola prázdna do 2% vďaka tomu, že dizajn je vyrobený tak, aby nedochádzalo k úniku zvyškov. Schéma krokovej funkcie je priložená na obrázku, podľa tejto schémy vieme približne odhadnúť, pri akej hladine vody k zmene dochádza (pomocou Excelu, Matlabu alebo iného výpočtového programu).

Vlastnoručne zostavený snímač hladiny vody funguje podľa očakávania.

Krok 7: Aplikácia v projektoch

Zostavený vodomer s ultrazvukovým snímačom je ukážkou. Ak chceme merač použiť v projektoch, domácich aj polopriemyselných, musíme otestovať odolnosť proti opotrebeniu a vodeodolnosť. Po otestovaní bude jasné, či je merač vhodný na použitie v akýchkoľvek projektoch. Momentálne môžem len povedať, že senzor funguje dobre, čas, ktorý uplynul od montáže.

Vďaka tomu, že spôsob merania hladiny je bezkontaktný, nedochádza k znečisteniu vody. Samotný senzor vyšiel pomerne lacno, čo znamená, že ho možno použiť v domácich projektoch.

Snímač hladiny vody v podmienkach modernej techniky plní funkciu jedného z ľudských zmyslov. Správna činnosť celého mechanizmu závisí od toho, ako správne je možné riadiť a kontrolovať stav prietoku vody. Je ťažké preceňovať dôležitosť spoľahlivosti senzorového zariadenia, už len preto, že zariadenie, ktoré riadi vodu, sa spravidla stáva veľmi „úzkym“ článkom modernej technológie.

Dizajn a princíp činnosti

Bez ohľadu na to, na akom princípe je zariadenie založené, či pracuje len v signalizačnom režime alebo súčasne plní funkcie strážnika, automatu alebo ovládacieho mechanizmu, konštrukcia zariadenia pozostáva vždy z troch hlavných komponentov:

• Snímací prvok schopný reagovať na charakteristiky prúdu vody. Napríklad skutočná prítomnosť vody, výška stĺpca alebo hladina v nádrži, skutočnosť pohybu prúdu vody v potrubí alebo potrubí;
• Predradný prvok, ktorý vyrovnáva senzorovú časť senzora. Bez predradníka by sa citlivý senzor spustil pri najmenšom otrase alebo občasnej kvapke vody;
• Vysielacia alebo ovládacia časť, ktorá premieňa signál snímača namontovaného vo vodnom snímači na špecifický signál alebo činnosť.

Približne 90% všetkej vodárenskej techniky, tak či onak, je spojených s elektrickými pohonmi - čerpadlami, ventilmi, ohrievačmi a elektronickými riadiacimi strojmi. Je jasné, že takéto zariadenie pracujúce s prietokmi vody musí byť v prvom rade bezpečné.

Zo všetkých poplachových systémov je senzor, ktorý monitoruje stav vody, považovaný za najjednoduchší a cenovo najdostupnejší na nastavenie a opravu. Na rozdiel od senzorov a zariadení, ktoré pracujú s meraním teploty, tlaku či prietoku, je vodný senzor veľmi jednoduchý na ovládanie pomocou tých najjednoduchších prístrojov, alebo v krajnom prípade vidieť výšku hladiny či čerpaný prietok na vlastné oči.

Typy snímačov hladiny

Jednou z podmienok úspešného fungovania snímača je vysoká citlivosť snímača, čím vyššia, tým lepšie, tým presnejšie je možné odčítať kontrolovaný parameter vody. Preto sa ako hodnotu nameranú snímačom snažia vybrať tú, ktorá sa pri meraní najviac mení.

Dnes existujú asi dve desiatky rôznych metód a metód na meranie mechanických vlastností vody, ale všetky sa používajú na získanie informácií:

• Výška vodného stĺpca v nádobe alebo nádrži;
• Rýchlosť toku alebo toku vody;
• Skutočnosť prítomnosti alebo neprítomnosti vody v uzavretej nádobe, nádrži, potrubí alebo výmenníku tepla.

Samozrejme, že priemyselné snímače môžu byť konštrukčne dosť zložité, ale princípy fungovania v nich používané sú rovnaké ako v domácnostiach, záhradách alebo automobilových zariadeniach.

Snímač pretečenia typu plaváka

Najjednoduchším spôsobom merania hladiny vody je jednoduchá mechanická konštrukcia pozostávajúca z utesneného plaváka, vahadla alebo vahadla a spätného ventilu. V tomto prípade je plavák snímačom, pružina a závažie plaváka sa považujú za predradník a samotný ventil pôsobí ako pohon.

Vo všetkých plavákových systémoch je snímač alebo plavák nastavený na špecifickú výšku odozvy. Voda, ktorá vystúpila v nádrži na kontrolnú úroveň, zdvihne plavák a otvorí ventil.

Plavákový systém môže byť vybavený elektrickým pohonom. Napríklad vo vnútri plavákového snímača je nainštalovaná magnetická vložka, keď voda stúpne na pracovnú úroveň, magnetické pole spôsobí, že vákuový jazýčkový spínač zatvorí kontakty, a tým zapne alebo vypne elektrický obvod.

Plavákový snímač môže byť implementovaný aj vo voľnom okruhu, ako napríklad v ponorných čerpadlách. V tomto prípade sa jazýčkový spínač zatvára nie pod vplyvom magnetického poľa vložky, ale iba v dôsledku tlakového rozdielu vo vnútri krytu čerpadla a na úrovni plaváka. Magnetický plavákový snímač s elektrickým pohonom je dnes považovaný za jednu z najbezpečnejších a najspoľahlivejších možností sledovania hladiny kvapaliny.

Ultrazvukový senzor

Konštrukcia snímača vody zabezpečuje prítomnosť dvoch zariadení - zdroja ultrazvuku a prijímača signálu. Zvuková vlna je nasmerovaná na hladinu vody, odráža sa a vracia sa do prijímača.

Myšlienka použiť ultrazvuk na výrobu senzora na ovládanie hladiny alebo rýchlosti pohybu vody na prvý pohľad nevyzerá veľmi úspešne. Ultrazvuková vlna sa môže odrážať od stien nádrže, lámať a rušiť činnosť prijímacieho senzora a navyše je potrebné sofistikované elektronické vybavenie.

V skutočnosti je ultrazvukový snímač na meranie hladiny vody alebo akejkoľvek inej kvapaliny umiestnený v škatuľke o niečo viac ako škatuľka cigariet, zatiaľ čo použitie ultrazvuku ako snímača poskytuje určité výhody:

• Schopnosť merať hladinu a dokonca aj rýchlosť vody pri akejkoľvek teplote v podmienkach vibrácií alebo pohybu;
• Ultrazvukový senzor dokáže merať vzdialenosť od senzora k vodnej hladine aj v silne znečistených podmienkach s premenlivou hladinou kvapalín.

Senzor navyše dokáže merať hladinu vody umiestnenú v značnej hĺbke, pričom presnosť merania je 1-2 cm na každých 10 m výšky.

Princíp riadenia vody elektródami

Skutočnosť, že voda je elektricky vodivá, sa úspešne využila pri výrobe kontaktných snímačov hladiny kvapaliny. Konštrukčne sa systém skladá z niekoľkých elektród inštalovaných v nádobe v rôznych výškach a zapojených do jedného elektrického obvodu.

Keď sa nádoba naplní vodou, kvapalina uzavrie dvojicu kontaktov v sérii, čím sa zapne obvod riadiaceho relé čerpadla. Vodný senzor má spravidla dve alebo tri elektródy, takže meranie prietoku vody je príliš diferencované. Senzor signalizuje až pri dosiahnutí minimálnej hladiny a spustí motor čerpadla, alebo keď je nádrž plná a vypne ju, preto sa takéto systémy využívajú na ovládanie rezervných alebo závlahových nádrží.

Vodný senzor kapacitného typu

Na meranie hladiny vody v úzkych a hlbokých nádržiach sa používa kondenzátor alebo kapacitný typ snímača, môže to byť studňa alebo studňa. Pomocou kapacitného snímača určíte výšku vodného stĺpca v studni s presnosťou na desiatky centimetrov.

Konštrukcia snímača pozostáva z dvoch koaxiálnych elektród, v skutočnosti rúrky a vnútornej kovovej elektródy, ponorených do vrtu. Voda vypĺňa časť vnútorného priestoru systému, čím mení jeho kapacitu. Pomocou pripojeného elektronického obvodu a kremennej oscilačnej cievky možno presne určiť kapacitu snímača a množstvo vody v studni.

radarový merač

Vlnový alebo radarový snímač sa používa na prácu v najťažších podmienkach, napríklad ak potrebujete zmerať hladinu alebo objem kvapaliny v nádrži, otvorenom zásobníku, asymetrickej a nepravidelne tvarovanej studni.

Princíp činnosti sa nelíši od ultrazvukového zariadenia a použitie elektrického impulzu umožňuje vykonávať meranie s veľkou presnosťou.

Možnosť hydrostatického snímača

Jeden z variantov hydrostatického snímača je znázornený na schéme.

Poznámka! Podobný snímač sa používa v práčkach a bojleroch, kde je veľmi dôležité kontrolovať výšku vodného stĺpca vo vnútri nádrže.

Hydrostatický snímač je krabica s elastickou odpruženou membránou, ktorá rozdeľuje telo snímača na dve priehradky. Jedna zo sekcií je spojená silnou polyetylénovou rúrkou s armatúrou priletovanou na dne nádrže.

Tlak vodného stĺpca sa prenáša cez trubicu na membránu a spôsobuje zopnutie kontaktov štartovacieho relé, najčastejšie sa na spustenie aktora používa dvojica - magnetická vložka a jazýčkový spínač.

Senzor tlaku vody

Hydrostatický tlak sa určuje, keď je prietok alebo určitý objem vody v pokoji. Najčastejšie sa hydrostatický snímač používa vo vykurovacích a vykurovacích zariadeniach - kotly, vykurovacie kotly.

Zariadenie na snímač tlaku vody

Takéto zariadenia najčastejšie pracujú v režime spúšťania:

• Pri vysokom tlaku snímač vody zatvorí kontakty relé a umožní čerpadlo alebo ohrievač pracovať;
• Pri nízkom tlaku dokonca aj fyzická možnosť zapnutia aktuátora je v snímači zablokovaná, to znamená, že žiadne otrasy alebo dočasné tlakové rázy neumožnia fungovanie zariadenia.

S dobrým snímačom tlaku vody snímač vydá signál na spustenie motora iba vtedy, ak sa zaťaženie mechu udrží dlhšie ako tri sekundy.

Typické zariadenie "inteligentného" snímača je znázornené na obrázku.

Citlivým prvkom systému je membrána spojená s vlnovcom, centrálna tyč môže stúpať a klesať v závislosti od tlaku a tým meniť kapacitu zabudovaného kondenzátora.

Pripojenie snímača tlaku vody

Zjednodušený model snímača sa používa v systémoch domácich akumulačných čerpadiel. Vo vnútri nástroja je krabička s membránou napojená na vahadlo a dve vyvažovacie pružiny.

Konštrukcia sa naskrutkuje na výtokovú armatúru akumulátora. So zvýšením vnútorného tlaku membrána stúpa a otvára hlavný pár kontaktov, takže systém správne reaguje na tlak vody;

Senzor úniku vody

Už z názvu je zrejmé, že hovoríme o zariadení, ktoré zisťuje prítomnosť úniku vody z vodovodných komunikácií. Princíp činnosti zariadenia pripomína elektródový systém. Vo vnútri plastovej škatule je v špeciálnom vrecku inštalovaný jeden alebo viac párov elektród. V prípade nehody voda nahromadená na podlahe stečie do vrecka a zopne kontakty. Elektronický obvod sa spustí a na signál snímača sa uvedú do činnosti guľové ventily s elektrickým pohonom.

Je jasné, že snímač sám o sebe je zbytočná vec, ak sa používa bez riadiaceho systému a automatických uzáverov vody inštalovaných pri vchode do domu alebo na jednej z vetiev vodovodu.

Príkladom je jeden z najobľúbenejších ochranných systémov – snímač úniku vody Neptún. Systém obsahuje tri hlavné bloky:

• Samotný snímač úniku Neptúna je v káblovej alebo bezdrôtovej modifikácii, zvyčajne sú súčasťou súpravy tri samostatné snímače;
• Guľový ventil s elektrickým pohonom, vyrobený talianskou firmou Bugatti, v počte dva kusy;
• Riadiaca jednotka «Neptun Base».

Najcennejšou súčasťou súpravy sú automatické kohútiky, vyrábajú sa pre montáž na polpalcové a palcové rúrkové závity. Konštrukcia odoláva tlaku až 40 Atm. a talianska kvalita pohonu zaručuje minimálne 100 tisíc cyklov otvorenia a zatvorenia.

Samotný snímač vyzerá ako dve mosadzné platne v krabici, na ktoré je pripojené nízkonapäťové napätie s veľmi vysokým vstupným odporom, pri uzavretom snímači je prúd obmedzený na 50 mA. Samotný dizajn je vyrobený podľa protokolu IP67, preto je pre človeka absolútne bezpečný.

Inštalácia bezdrôtových snímačov úniku vody

V systéme Neptune je možné snímač odstrániť z riadiacej jednotky na vzdialenosť viac ako 50 m.V pokročilejších bezdrôtových systémoch NEPTUN PROW + sa namiesto drôteného systému používajú snímače úniku vody vybavené modulom WF.

Riadiaca jednotka je vybavená kanálom chráneným pred rušením a vlhkosťou, systémom zapínania a vypínania guľových ventilov. Predpokladá sa, že žiadne rušenie alebo náhodné kvapky vlhkosti, kondenzátu neovplyvňujú činnosť snímačov.

Krabice so snímačom úniku sú inštalované vo vzdialenosti maximálne 2 m od potrubia, snímače nie je možné tieniť kovovým potrubím alebo nábytkom.

Bezdrôtový snímač vody

Konštrukcia bezdrôtového merača je zložitejšia ako konvenčná dvojelektródová drôtová verzia. Vo vnútri je nainštalovaný regulátor, ktorý priebežne porovnáva prúd tečúci medzi elektródami s referenčnou hodnotou uloženou v pamäti. V tomto prípade je možné nastaviť referenčnú hodnotu suchej podlahy podľa vlastného výberu.

Veľmi pohodlné riešenie vzhľadom na to, že úroveň vlhkosti v kúpeľni môže byť veľmi vysoká a pravidelná kondenzácia môže viesť k falošným poplachom.

Hneď ako ovládač určí úroveň zodpovedajúcu zaplaveniu, zariadenie na kontrolu vody vyšle do základnej jednotky poplachový signál. Najpokročilejšie modely sú schopné duplikovať príkaz pomocou SMS správy cez GSM kanál.

Senzor prietoku vody

V mnohých prípadoch pre stabilnú a bezproblémovú prevádzku zariadení nestačí snímač prítomnosti vody, je potrebná informácia o tom, či sa prietok pohybuje potrubím, aká je jeho rýchlosť a tlak. Na tieto účely sa používajú snímače prietoku vody.

Typy snímačov prietoku vody

V domácnostiach a najjednoduchších priemyselných zariadeniach sa používajú štyri hlavné typy prietokových snímačov:

• tlakomer;
• Typ snímača okvetných lístkov;
• Schéma merania čepele;
• Ultrazvukový systém.

Niekedy sa používa staršia konštrukcia pitotovej trubice, ktorá však vyžaduje aspoň čistý a laminárny tok vody, aby fungovala spoľahlivo. Prvé tri snímače sú mechanické, takže často podliehajú zanášaniu alebo vodnej erózii snímacieho prvku. Posledný typ snímača, ultrazvukový, je schopný pracovať takmer za akýchkoľvek podmienok.

Princíp činnosti ultrazvukového merača je možné pochopiť z diagramu. Vo vnútri trubice je vlnový vysielač a prijímač. V závislosti od rýchlosti prúdenia sa môže zvuková vlna odchýliť od pôvodného smeru, čo je základom pre meranie prúdových charakteristík.

Zariadenie a princíp činnosti

Najjednoduchšie snímače prietoku okvetných lístkov fungujú na princípe veslovacieho vesla. Okvetný lístok zavesený na závese je ponorený do prúdu. Čím vyššia je rýchlosť prúdenia, tým viac sa lalok snímača odchyľuje.

Presnejšie lopatkové snímače využívajú obežné koleso alebo obežné koleso vyrobené z polyamidu alebo zliatiny hliníka. V tomto prípade je možné merať rýchlosť prúdenia z frekvencie otáčania pohyblivého prvku. Jedinou nevýhodou je zvýšený odpor, ktorý vytvárajú okvetné lístky a lopatky v prúde vody.

Tlakový snímač pracuje s dynamickým prietokovým tlakom. Pod tlakom vody sa pohyblivý prvok s magnetickou vložkou stlačí nahor, čím sa uvoľní priestor pre pohyb tekutiny. Jazýčkový spínač inštalovaný v hlavici okamžite reaguje na magnetické pole vložky a uzatvára obvod.

Oblasť použitia

Snímače prietoku vody sa používajú výlučne vo vykurovacích systémoch a automatizačných systémoch jednookruhových výmenníkov tepla. Porucha snímača prietoku najčastejšie vedie k vyhoreniu a vážnemu poškodeniu horúcich radiátorov a ohrievačov.

DIY snímač hladiny vody

Najjednoduchšia verzia zariadenia schopného signalizovať naplnenie nádrže alebo akejkoľvek inej nádoby vodou je znázornená na obrázku nižšie.

Konštrukčne pozostáva detektor hladiny z troch kovových elektród namontovaných na textolitovej doske. Obvod, zostavený na bežnom nízkoenergetickom tranzistore, umožňuje určiť maximálne prípustné horné a spodné hladiny vody v nádrži.

Konštrukcia je absolútne bezpečná na používanie a nevyžaduje žiadne drahé diely alebo ovládacie zariadenia.

Záver

Snímače hladiny vody sú široko používané v domácich spotrebičoch, preto sa najčastejšie pre pomocné potreby garážových alebo záhradných zariadení používajú hotové návrhy zo starých zariadení, ktoré sú prepracované a prispôsobené novým podmienkam. Pri správnom pripojení bude takéto zariadenie trvať oveľa dlhšie ako domáci obvod.

Zásobovanie a odvádzanie vody je neoddeliteľnou súčasťou každodenného života a výroby. Takmer každý, kto sa aspoň raz zaoberal poľnohospodárstvom alebo úpravou krajiny, čelil problému udržania hladiny vody v konkrétnej nádobe. Niektorí to robia manuálne otváraním a zatváraním ventilov, ale oveľa jednoduchšie a efektívnejšie je na tento účel použiť automatický snímač hladiny vody.

Typy snímačov hladiny

V závislosti od nastavených úloh sa na kontrolu hladiny kvapaliny používajú kontaktné a bezkontaktné snímače. Prvé, ako by ste mohli uhádnuť z ich názvu, majú kontakt s kvapalinou, druhé prijímajú informácie na diaľku pomocou nepriamych metód merania - priehľadnosť média, jeho kapacita, elektrická vodivosť, hustota atď. Podľa princípu činnosti možno všetky senzory rozdeliť do 5 hlavných typov:

1. Plavák.
2. elektróda.
3. Hydrostatický.
4. Kapacitný.
5. radar.

Prvé tri možno pripísať zariadeniam kontaktného typu, pretože priamo interagujú s pracovným médiom (kvapalina), štvrtý a piaty sú bezkontaktné.

Plavákové senzory

Dizajnovo možno najjednoduchšie. Sú to plavákový systém, ktorý sa nachádza na povrchu kvapaliny. Pri zmene hladiny sa plavák pohybuje, tak či onak uzatvára kontakty ovládacieho mechanizmu. Čím viac kontaktov je umiestnených pozdĺž dráhy plaváka, tým presnejšie sú indikácie signalizačného zariadenia:

Princíp činnosti plavákového snímača hladiny vody v nádrži

Obrázok ukazuje, že indikácie indikátora takéhoto zariadenia sú diskrétne a počet hodnôt úrovne závisí od počtu spínačov. Vo vyššie uvedenom diagrame sú dve z nich - horná a dolná. To spravidla stačí na automatické udržiavanie úrovne v určenom rozsahu.

Existujú plavákové zariadenia na nepretržité diaľkové ovládanie. V nich plavák riadi motor reostatu a hladina sa vypočíta na základe aktuálneho odporu. Až donedávna boli takéto zariadenia široko používané napríklad na meranie množstva benzínu v palivových nádržiach automobilov:

Reostatický hladinomer, kde:

• 1 - drôtený reostat;
• 2 - posúvač reostatu, mechanicky spojený s plavákom.

Elektródové snímače hladiny

Zariadenia tohto typu využívajú elektrickú vodivosť tekutiny a sú diskrétne. Senzor pozostáva z niekoľkých elektród rôznych dĺžok ponorených vo vode. V závislosti od hladiny v kvapaline existuje jeden alebo iný počet elektród.

Trojelektródový systém snímačov hladiny kvapaliny v nádrži

Na obrázku vyššie sú dva pravé snímače ponorené do vody, čo znamená, že medzi nimi je vodeodolnosť – čerpadlo je zastavené. Akonáhle hladina klesne, stredný snímač bude suchý a odpor okruhu sa zvýši. Automatizácia spustí posilňovacie čerpadlo. Keď je nádoba plná, najkratšia elektróda spadne do vody, jej odpor voči spoločnej elektróde sa zníži a automatika zastaví čerpadlo.

Je celkom jasné, že počet kontrolných bodov možno ľahko zvýšiť pridaním ďalších elektród a vhodných kontrolných kanálov do konštrukcie, napríklad pre alarm pretečenia alebo vysychania.

Hydrostatický riadiaci systém

Snímač je tu otvorená trubica, v ktorej je inštalovaný tlakový snímač jedného alebo druhého typu. So zvyšujúcou sa hladinou sa mení výška vodného stĺpca v trubici a tým aj tlak na snímač:

Princíp činnosti hydrostatického systému riadenia hladiny kvapaliny

Takéto systémy majú spojitú charakteristiku a môžu byť použité nielen na automatické ovládanie, ale aj na diaľkové ovládanie úrovne.

Kapacitná metóda merania

Princíp činnosti kapacitného snímača s kovom (vľavo) a dielektrickým kúpeľom

Na podobnom princípe fungujú aj indukčné ukazovatele, v ktorých však úlohu snímača zohráva cievka, ktorej indukčnosť sa mení v závislosti od prítomnosti kvapaliny. Hlavnou nevýhodou takýchto zariadení je, že sú vhodné len na monitorovanie látok (kvapalín, sypkých materiálov a pod.), ktoré majú dostatočne vysokú magnetickú permeabilitu. V každodennom živote sa indukčné snímače prakticky nepoužívajú.

radarové ovládanie

Hlavnou výhodou tejto metódy je absencia kontaktu s pracovným prostredím. Okrem toho je možné senzory oddeliť od kvapaliny, ktorej hladina musí byť kontrolovaná, dostatočne ďaleko - metre. To umožňuje použitie snímačov radarového typu na monitorovanie extrémne agresívnych, toxických alebo horúcich kvapalín. Už ich názov hovorí o princípe fungovania takýchto senzorov – radaru. Zariadenie pozostáva z vysielača a prijímača zmontovaných v jednom kryte. Prvý vysiela jeden alebo druhý typ signálu, druhý prijíma odrazený a vypočítava čas oneskorenia medzi vyslanými a prijatými impulzmi.

Princíp činnosti ultrazvukového hladinového spínača radarového typu

V závislosti od nastavených úloh môže byť signál svetelný, zvukový, rádiové. Presnosť takýchto snímačov je pomerne vysoká - milimetre. Za jedinú možno nevýhodu možno považovať zložitosť radarového riadiaceho zariadenia a jeho pomerne vysoké náklady.

Domáce regulátory hladiny kvapaliny

Vzhľadom na to, že niektoré zo senzorov majú extrémne jednoduchý dizajn, Nie je ťažké vytvoriť spínač hladiny vody vlastnými rukami. V spojení s vodnými čerpadlami vám takéto zariadenia umožnia plne automatizovať proces čerpania vody, napríklad do vidieckej vodárenskej veže alebo autonómneho systému kvapkovej závlahy.

Ovládanie plavákového čerpadla

Na realizáciu tejto myšlienky sa používa domáci jazýčkový spínač hladiny vody s plavákom. Nevyžaduje drahé a vzácne komponenty, ľahko sa opakuje a je celkom spoľahlivý. V prvom rade stojí za zváženie dizajn samotného snímača:

Konštrukcia dvojúrovňového plavákového snímača vody v nádrži

Pozostáva z vlastného plaváka 2, ktorý je upevnený na pohyblivej tyči 3. Plavák je umiestnený na hladine vody a v závislosti od výšky hladiny sa pohybuje hore/dole spolu s tyčou a permanentným magnetom 5, ktorý je k nej pripevnený. vo vodidlách 4 a 5. V spodnej polohe, keď je hladina kvapaliny minimálna, magnet zatvára jazýčkový spínač 8 a v hornej (nádrž je plná) - jazýčkový spínač 7. Dĺžka tyče a vzdialenosť medzi vodidlami sa volí na základe výšky nádrže na vodu.

Zostáva zostaviť zariadenie, ktoré automaticky zapne a vypne posilňovacie čerpadlo v závislosti od stavu kontaktov. Jeho schéma vyzerá takto:

Riadiaci obvod vodného čerpadla

Predpokladajme, že nádrž je úplne naplnená, plavák je v hornej polohe. Jazýčkový spínač SF2 je zatvorený, tranzistor VT1 je zatvorený, relé K1 a K2 sú vypnuté. Vodné čerpadlo pripojené ku konektoru XS1 je bez napätia. Ako voda prúdi, plavák a s ním aj magnet sa spustí, jazýčkový spínač SF1 sa otvorí, ale okruh zostane v rovnakom stave.

Akonáhle hladina vody klesne pod kritickú úroveň, jazýčkový spínač SF1 sa zopne. Tranzistor VT1 sa otvorí, relé K1 bude fungovať a stane sa samosvorným s kontaktmi K1.1. Súčasne kontakty K1.2 toho istého relé budú napájať štartér K2, ktorý zapne čerpadlo. Začalo sa čerpanie vody.

Keď sa hladina zvýši, plavák začne stúpať., kontakt SF1 sa otvorí, ale tranzistor blokovaný kontaktmi K1.1 zostane otvorený. Akonáhle je kapacita plná, kontakt SF2 sa uzavrie a násilne uzavrie tranzistor. Obe relé sa uvoľnia, čerpadlo sa vypne a okruh prejde do pohotovostného režimu.

Pri opakovaní obvodu namiesto K1 môžete použiť akékoľvek nízkoenergetické elektromagnetické relé pre ovládacie napätie 22-24 V, napríklad RES-9 (RS4.524.200). Ako K2 je vhodný RMU (RS4.523.330) alebo akýkoľvek iný pre odozvové napätie 24 V, ktorého kontakty odolajú rozbehovému prúdu vodného čerpadla. Jazýčkové spínače pôjdu do ľubovoľného, ​​pracujúceho na obvode alebo prepínania.

Hladinový spínač s elektródovými snímačmi

Pri všetkej svojej dôstojnosti a jednoduchosti má predchádzajúci dizajn hladinomeru pre nádrže aj značnú nevýhodu - mechanické komponenty fungujúce vo vode a vyžadujúce neustálu údržbu. Táto nevýhoda chýba v elektródovej konštrukcii stroja. Je oveľa spoľahlivejší ako mechanický, nevyžaduje žiadnu údržbu a obvod nie je oveľa komplikovanejší ako predchádzajúci.

Tu sa ako senzory používajú tri elektródy vyrobené z akéhokoľvek vodivého nehrdzavejúceho materiálu. Všetky elektródy sú navzájom a od tela nádoby elektricky izolované. Konštrukcia snímača je jasne viditeľná na obrázku nižšie:

Konštrukcia trojelektródového snímača, kde:

• S1 - spoločná elektróda (vždy vo vode)
• S2 – snímač minima (prázdna nádrž);
• S3 - snímač maximálnej hladiny (plná nádrž);

Schéma riadenia čerpadla bude vyzerať takto:

Schéma automatického riadenia čerpadla pomocou elektródových snímačov

Ak je nádrž plná, potom sú všetky tri elektródy vo vode a elektrický odpor medzi nimi je malý. V tomto prípade je tranzistor VT1 zatvorený, VT2 je otvorený. Relé K1 je zapnuté a odpája čerpadlo s jeho normálne zatvorenými kontaktmi a spája senzor S2 paralelne s S3 s normálne otvorenými kontaktmi. Keď hladina vody začne klesať, elektróda S3 je odkrytá, ale S2 je stále vo vode a nič sa nedeje.

Voda sa naďalej spotrebúva a nakoniec sa odkryje elektróda S2. Vďaka odporu R1 prechádzajú tranzistory do opačného stavu. Relé uvoľní a spustí čerpadlo a súčasne vypne snímač S2. Hladina vody postupne stúpa a najskôr zatvára elektródu S2 (nič sa nedeje - je vypnutá kontaktmi K1.1), a potom S3. Tranzistory sa opäť prepnú, relé sa aktivuje a vypne čerpadlo, súčasne sa uvedie do činnosti snímač S2 na ďalší cyklus.

Zariadenie môže používať akékoľvek nízkoenergetické relé, ktoré pracuje od 12 V, ktorého kontakty sú schopné odolať prúdu štartéra čerpadla.

V prípade potreby je možné rovnakú schému použiť na automatické čerpanie vody, povedzme, zo suterénu. Na tento účel musí byť drenážne čerpadlo pripojené nie k normálne zatvoreným, ale k normálne otvoreným kontaktom relé K1. Schéma nevyžaduje žiadne ďalšie zmeny.

Mnohí z nás, a nielen zanietení záhradkári, sa stretli s problémom automatizácie a kontroly plnenia nádob vodou. Tento článok je s najväčšou pravdepodobnosťou určený pre tých, ktorí sa rozhodnú urobiť najjednoduchšiu schému kontroly plnenia nádoby doma. Najlacnejším spôsobom budovania automatizácie je použitie relé riadenia vody. Relé na kontrolu hladiny (voda) sa používajú aj v zložitejších systémoch zásobovania vodou pre súkromné ​​domy, ale v tomto článku budeme brať do úvahy iba rozpočtové modely relé na kontrolu hladiny vodivej kvapaliny. Medzi kontrolované tekutiny patria: voda (kohútik, prameň, dážď), tekutiny s nízkym obsahom alkoholu (pivo, víno a pod.), mlieko, káva, odpadová voda, tekuté hnojivá. Menovitý prúd kontaktov relé je 8-10A, čo umožňuje spínanie malých čerpadiel bez použitia medziľahlého relé alebo stykača, ale výrobcovia stále odporúčajú inštaláciu medziľahlých relé alebo stykačov na zapnutie / vypnutie čerpadiel. Teplotný rozsah zariadení je od -10 do +50 C a maximálna možná dĺžka vodiča (od relé po snímač) je 100 metrov, na prednom paneli sú LED indikátory prevádzky, hmotnosť nie je väčšia ako 200 gramov , je namontovaný na DIN lištu, takže si umiestnenie ovládacieho systému musíte vopred premyslieť.

Princíp činnosti relé je založený na meraní odporu kvapaliny umiestnenej medzi dvoma ponorenými snímačmi. Ak je nameraný odpor menší ako prahová hodnota, zmení sa stav kontaktov relé. Aby sa zabránilo elektrolytickému efektu, cez snímače preteká striedavý prúd. Napájacie napätie snímača nie je väčšie ako 10V. Spotreba energie nie je väčšia ako 3W. Pevná citlivosť 50 kOhm.

Na trhu je veľa relé rovnakého typu, vezmime do úvahy najlacnejšie modely od výrobcov "Relé a automatizácia" v Moskve a novinky "TDM" (obchodný dom pomenovaný po Morozovovi).

Relé kontroly hladiny. ( analóg RKU-02 TDM)

Relé riadenia úrovne TDM predstavujú štyri modely:

1. (SQ1507-0002) pre konektor Р8Ц(SQ1503-0019) na DIN lištu
2. (SQ1507-0003) na DIN lištu analóg RKU-1M)
3. (SQ1507-0004) na DIN lištu
4. (SQ1507-0005) na DIN lištu

Kryty relé sú vyrobené z materiálov spomaľujúcich horenie. Snímače hladiny sú vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. (DKU-01 SQ1507-0001).

Činnosť relé je založená na konduktometrickej metóde zisťovania prítomnosti kvapaliny, ktorá je založená na elektrickej vodivosti kvapalín a výskyte mikroprúdu medzi elektródami. Relé majú prepínacie kontakty, ktoré umožňujú použitie režimu plnenia alebo vypúšťania. Napájacie napätie RKU-02, RKU-03, RKU-04 - 230V alebo 400V.

Riadiaci obvod čerpadla nádrže v režime "plniť alebo vypúšťať".

Schéma čerpania tekutiny zo studne/zásobníka do zásobníka, kontrola hladiny v oboch médiách, t.j. relé vykoná ochranné vypnutie čerpadla v režime chodu nasucho (keď klesne hladina kvapaliny v studni/zásobníku)

Schéma postupného alebo úplného zahrnutia 2 čerpadiel. Relé RKU-04 sa používa na miestach, kde je neprijateľné pretečenie studní, jám, záchytných a iných nádob. Relé pracuje s 2 čerpadlami a pre rovnomerné využitie ich zdroja ich relé zapína jedno po druhom. V prípade núdze sa obe čerpadlá vypnú súčasne.

Relé nie je možné použiť pre nasledujúce kvapaliny: destilovaná voda, benzín, petrolej, olej, etylénglykoly, farby, LPG.

Porovnávacia tabuľka analógov podľa série: