Недавно наткнулся в интернете на один видеоролик, где воплотили мою детскую мечту в реальность На видео продемонстрировали, как можно собрать устройство автоматического наполнения емкости водой. Всю работу очень наглядно продемонстрировали, однако схему не показали.
Дело в том, что в детстве в летнее время мне часто приходилось поливать огород и у меня всегда появлялись идеи по автоматизации данного процесса, но воплотить в реальность свои мысли так и не получилось. Сегодня я исполню часть своей мечты, правда, пока только теоретически.
Представим такую ситуацию: у вас на даче или дома есть емкость с водой, для полива огорода или еще для каких-то целей. В эту емкость вы закачиваете воду с помощью насоса. Чтобы закачать воду, каждый раз приходится включать насос и следить пока емкость не заполнится водой. Заполнение емкости водой можно очень легко и достаточно дешево автоматизировать.
Ниже представлена структурная картинка нашего устройства.
Для автоматизации наполнения емкости водой нам придется немного доработать емкость. На верхней части бочки устанавливается стержень высотой не менее глубины емкости, на котором закрепляются два геркона. К стержню также крепится подвижный шток с поплавком, который перемещается в зависимости от уровня воды в емкости. На штоке закреплен постоянный магнит, для управления герконами.
На следующей картинке можно увидеть пример выполнения стержня и подвижного штока.
А сейчас самое интересное: схема автоматического наполнения емкости водой.
Для реализации данного устройства нам понадобится автоматический выключатель для защиты насоса, электромагнитный контактор для включения и отключения насоса и два геркона (контакт магнитоуправляемый герметизированный) для управления контактором.
Нижний геркон должен быть замыкающий, верхний – размыкающий. К примеру, нам вполне подойдет геркон МКС-27103, т.к. он имеет переключающий контакт. Для сигнализации нижнего уровня в схеме используется нормально разомкнутый контакт, для сигнализации верхнего уровня – нормально замкнутый контакт геркона. В момент когда уровень воды в емкости достигнет критического значения, магнит расположится в одном уровне с нижним герконом, который под действием магнитного поля переключит контакт и тем самым отправит сигнал на включение насоса. После этого поплавок начнет подниматься до верхнего уровня, где верхний геркон отключит насос.
В данной схеме не реализован ручной режим, хотя следовало бы предусмотреть на случай выхода из строя наших уровнемеров. Проще всего взять кнопку с фиксацией для ручного управления насосом. Я думаю, как включить кнопку в полученную схему, у вас не составит труда.
Разумеется можно купить готовые уровнемеры и не изобретать велосипед, тем боле что промышленностью они выпускаются. Однако, один такой уровнемер вам обойдется не менее 30$, а один геркон МКС-27103 стоит 2-3$.
В хозяйстве, на даче обойтись без воды невозможно. В данной статье описывается надежная и простая в реализации схема управления электрическим насосом. Устройство может работать в двух режимах: дренаж – выкачивание воды из емкости, скважины или колодца и водоподъем - в режиме наполнения емкости. В случае наполнения емкости возможен перелив через край емкости, а в случае выкачивания воды из емкости - сухой ход насоса. Для насоса такой режим небезопасен тем, что без воды насос перегревается и мотор может выйти из строя. Для избежания этого и предназначена данная схема управления насосом.
Для дачного водоснабжения желательно на некотором возвышении установить бак для воды, т.е. емкость в которую будет подаваться вода насосом. С бака, подогретая летом солнечными лучами вода, с помощью водопроводных труб, будет подаваться для полива растений, кухни, душа.
Один из возможных вариантов схемы управления электрическим насосом показан на рисунке
Собрать схему устройства автоматического управления насосом можно методом навесного монтажа, без разработки печатной платы, так как схема содержит очень небольшое количество деталей.
Нормально - замкнутым контактом реле K1.1 производится включение – выключение насоса. Режим работы (водоподъем – дренаж) выбирается переключателем S2. На схеме S2 находится в положении «водоподъем».
Датчиками F1 и F2 контролируется уровень воды в резервуаре. Резервуар может быть из пластмассы или метала. Корпус резервуара ни с чем не соединен.Датчик для управления электрическим насосом можно сделать из двух планок из изоляционного материала, оргстекло или фторопласт, а токопроводящие пластины - из нержавеющей стали. Еще вариант датчика – просто три стержня диаметром 4 - 6 мм, укрепленных на общем изоляторе. Средний электрод подсоединен к базе транзистора VT1, а два других, нужной длины.
При включении выключателем S1 питания,катушка реле K1 обесточена, если уровень воды ниже датчика F1. Электрический насос запустится через контакты реле K1.1 нормально-замкнутые. Если вода поднимется до датчика верхнего уровня F1, откроется транзистор VT1 и включится реле K1. Его контакты K1.1 разомкнутся и электрический насос остановится. Одновременно замкнутся контакты реле K1.2, с помощью которых подключается электрод нижнего уровня датчика F2 к базе транзистора VT1. Поэтому насос не запускается.
Когда уровень воды в резервуаре опустится ниже датчика F2, ток базы транзистора VT1 прервется, транзистор закроется и выключит реле K1. Контакты реле нормально-замкнутые запустят насос. И так далее циклически процесс повторится снова. Переключатель S2, установленный в правое по схеме положение приводит к работе электрического насоса в дренажном режиме.
Трансформатор - любой маломощный трансформатор. Подойдет от любого адаптера, но напряжение на конденсаторе C1 должно быть не менее 24 В.
Диодов КД212А или любые с прямым током не менее 1 А и обратным напряжением не менее 100 В. Транзистор VT1 КТ827, КТ829, КТ972А или любой с соответствующими параметрами. Конденсатор C1 электролитический 1000 мкФ 63В.
На светодиоде HL1 собрана индикация подключения устройства к сети. Реле - типа ТКЕ52ПОД. Заменить можно любым с катушкой на напряжение 24 В и с контактами, способными выдержать ток, потребляемый электронасосом.
Устройство управления электрическим насосом в наладке, не нуждается. Проверку перед установкой его в лучше произвести подключив временно вместо насоса лампочку 60Вт, работу электродов можно имитировать с водой, или без воды.
Для этого: При включении схемы лампочка должна зажечься. Замыкаем электрод F2, - лампочка горит далее. Не размыкая F2, замкнуть F1 - лампочка должна погаснуть.
На изготовление блока управления насосом подтолкнула неидеальность нашего деревенского ЖКХ - а именно проблема с водоснабжением. То трубы у них прорывает, то насос на насосной сгорает и так далее. В результате этого у дома пробурена скважина и помещен в нее вибрационный насос типа «Малыш», а в подвале дома установлены емкость из нержавейки на 250л и компрессорная станция, поддерживающая давление в водопроводе дома. Но возникла проблема – поддерживать уровень воды в емкости. В Интернете ничего понравившееся не нашел и стал делать прибор под свои запросы. Стал искать датчики уровня и нашёл вот такие (см. фото датчика).В качестве варианта управления насосом в скважине решил придумать что-то на контроллере, а заодно немного освоить, так как была нужна многорежимность. За основу был взят микроконтроллер ATtiy2313 и разработана такая вот схема (для лучшего качества смотрите вложение в формате splan7). Схема управления насосом:
Писалась на ассемблере, скачать можно здесь в архиве. Данная схема позволяет управлять насосом в 3-х режимах (выбираются кнопкой «Режим»):
1) Режим «Баня» - включение насоса от кнопки «Вкл/Выкл» - это для того, чтобы заливать воду напрямую из скважины в баню, ну или машину помыть.
2) Режим «Лето» - поддержание уровня воды в емкости с использование датчиков уровня (при достижении уровня контакты датчика замыкаются)
3) Режим «Зима» - долив воды (кнопка Вкл/Выкл) в емкость до уровня «Max» при уровне ниже «Min». Режим введен для того, что при зимних морозах вода в шланге замерзает и, чтобы включить насос в скважине, шланг надо сначала разморозить горячей водой.
Дисплей прикрутил из соображений удобности, сначала хотел светодиоды, но домашним не объяснишь какой огонек что значит, памяти не хватит). На первой строке дисплея выводится информация с названием режима, на второй – такая информация как «Работает насос», «Насос отключен» и «Уровень минимум» для зимнего режима. В итоге собранное устройство управления насосом выглядит следующим образом:
Для удобности добавил включение подсветки дисплея примерно на 8 секунд при нажатии любой кнопки. Питание 12 вольт и реле-повторители особо здесь не нужны. Установил их из-за большой длины кабелей (почти 15 метров) до датчиков уровня. Автор схемы: skateman.
Обсудить статью УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ
Большую емкость для воды на даче или приусадебном участке можно использовать для полива или водоснабжения дома. При ее наполнении нет необходимости постоянно забираться вверх по лестнице и целый день следить за уровнем - это вполне могут сделать электронные датчики.
Область применения датчиков уровня воды
- Продвинутые дачные и фермерские хозяйства, занимающиеся выращиванием плодоовощной продукции, в своей работе используют системы полива наподобие капельной. Для обеспечения автоматической работы поливочного оборудования конструкция требует наличия большой емкости для сбора и хранения воды. Ее заполнение обычно производят погружными водяными насосами в скважине, при этом требуется отслеживать уровень давления воды для насоса и ее количество в водосборном баке. В этом случае необходимо управлять работой насоса, то есть включать его при достижении определенного уровня воды в накопительной емкости и отключать в случае полного заполнения водяного бака. Эти функции можно реализовать с помощью поплавковых датчиков.
Рис. 1 Принцип действия поплавкового датчика уровня (ПДУ)
- Большой накопительный бак для воды может потребоваться и для водоснабжения дома, если дебит водозаборной емкости очень мал или производительность самого насоса не может обеспечить потребление воды, соответствующее необходимому уровню. В этом случае устройства контроля уровня жидкости для автоматической работы системы водоснабжения также необходимы.
- Систему контроля за уровнем жидкости можно использовать и при работе с устройствами, в которых отсутствует защита от сухого хода скважинного насоса, датчик давления воды или поплавковый выключатель при откачивании грунтовых вод из подвалов и помещений с уровнем ниже поверхности земли.
Все датчики уровня воды для управления насосом можно разделить на две большие группы: контактные и бесконтактные. Бесконтактные способы в основном используются в промышленном производстве и делятся на оптические, магнитные, емкостные, ультразвуковые и т.п. виды. Датчики устанавливаются на стенки водяных баков или непосредственно погружаются в контролируемые жидкости, электронные компоненты помещены в шкаф управления.
Рис. 2 Виды датчиков уровня
В быту наибольшее применение нашли недорогие контактные устройства поплавкового типа, отслеживающий элемент которых выполнен на герконах. В зависимости от расположения в емкости с водой подобные устройства делятся на две группы.
Вертикальные. В подобном устройстве в вертикальном штоке расположены герконовые элементы, а сам поплавок с кольцевым магнитом перемещается вдоль трубки и включает или отключает герконы.
Горизонтальные. Крепятся за верхний край сбоку стены резервуара, при наполнении емкости поплавок с магнитом поднимается на шарнирном рычаге и подходит к геркону. Устройство срабатывает и коммутирует электрическую цепь, помещенную в шкаф управления, она отключает питание электронасоса.
Рис. 3 Вертикальные и горизонтальные герконовые датчики
Устройство герконового переключателя
Основной исполнительный элемент герконового датчика - герконовый выключатель. Устройство представляет собой маленький стеклянный баллон, наполненный инертным газом или с откачанным воздухом. Газ или вакуум препятствуют образованию искр и окислению контактной группы. Внутри колбы находятся замкнутые контакты из ферромагнитного сплава прямоугольного сечения (пермаллоевая проволока) с золотым или серебряным напылением. При попадании в магнитный поток контакты герконового переключателя намагничиваются и отталкиваются друг от друга - происходит размыкание цепи, по которой течет электрический ток.
Рис. 4 Внешний вид герконовых переключателей
Самые распространенное виды герконовых выключателей действует на замыкание, то есть при намагничивании их контакты соединяются друг с другом и электрическая цепь замыкается. Герконовые переключатели могут иметь два вывода для замыкания размыкания цепи или три, если работают с переключением цепей электрического тока. Низковольтная схема, коммутирующая электропитание насоса, обычно помещается в шкаф управления.
Схема подключения герконового датчика уровня воды
Герконовые переключатели являются маломощными устройствами и неспособны коммутировать большие токи, поэтому они не могут быть использованы непосредственно для отключения и включения насоса. Обычно они задействованы в низковольтной схеме коммутации работы мощного реле насоса, помещенной в шкаф управления.
Рис. 5 Электрическая схема управления электронасосом с помощью герконового поплавкового датчика
На рисунке представлена простейшая схема с датчиком, реализующая управление дренажным насосом в зависимости от водного уровня при откачке, состоящая из двух герконов SV1 и SV2.
При достижении жидкостью верхнего уровня магнит с поплавком включает верхний геркон SV1 и на катушку реле P1 подается напряжение. Ее контакты замыкаются, происходит параллельное подключение к геркону и реле самозахватывается.
Функция самозахватывания не дает возможность отключиться питанию катушки реле при размыкании контактов включающей кнопки (в нашем случае это геркон SV1). Это происходит в том случае, если нагрузка реле и его катушка подключены в одну цепь.
Напряжение поступает на катушку мощного реле в цепи электропитания насоса, его контакты замыкаются и электронасос начинает работать. При падении уровня воды и достижении поплавка с магнитом нижнего геркона SV2 он включается и на катушку реле P1 с другой стороны также подается положительный потенциал, ток перестает течь и реле P1 отключается. Это вызывает отсутствие тока в катушке силового реле P2 и как следствие прекращение подачи напряжения питания на электронасос.
Рис. 6 Поплавковые вертикальные датчики уровня воды
Аналогичная схема управления насосом, помещенная в шкаф управления, может быть использована при отслеживании уровня в емкости с жидкостью, если герконы поменять местами, то есть SV2 будет находиться вверху и отключать насос, а SV1 в глубине бака с водой его включать.
Датчики уровня могут быть использованы в быту для автоматизации процесса при заполнении больших емкостей водой при помощи водяных электронасосов. Наиболее просты в установке и эксплуатации герконовые виды, выпускаемые промышленностью в виде вертикальных поплавков на штангах и горизонтальных конструкций.
Это устройство может пригодиться на даче или в фермерском хозяйстве, а также во многих других случаях, когда требуется контроль и поддержание определенного уровня воды в резервуаре.
Так, при пользовании погружным насосом для откачки воды из колодца на полив необходимо следить, чтобы уровень воды не снизился ниже положения насоса. В противном случае насос, работая на холостом ходу (без воды), будет перегреваться и выйдет из строя.
Избавиться от всех этих проблем вам поможет схема универсального автоматического устройства. Она отличается простотой и надежностью, а также предусматривает возможность многофункционального использования (водоподъем или дренаж).
Цепи схемы никак не связаны с корпусом резервуара, что исключает электрохимическую коррозию поверхности резервуара, как это имеет место во многих опубликованных ранее схемах аналогичного назначения.
Принцип работы схемы основан на использовании электропроводности воды, которая, попадая между пластинами датчиков, замыкает цепь базового тока транзистора VT1. При этом срабатывает реле К1 и своими контактами К1.1 включает или выключает (зависит от положения 82) насос.
В качестве датчиков F1, F2 можно использовать пластины из любых металлов, не подверженных коррозии в воде. Так, например, можно воспользоваться отслужившей нержавеющей бритвой. Расстояние между пластинами датчика может быть 5...20 мм, и крепятся они на диэлектрических основаниях из материалов, не задерживающих воду, например из оргстекла или фторопласта.
При включении питания схемы тумблером S1, если в резервуаре нет воды, реле К1 работать не будет и его контакты К1.1 (нормально замкнутые) обеспечат питание насоса до момента времени, пока вода достигнет уровня расположения датчика F1. При этом сработает реле и своими контактами отключит насос. Повторно включится насос, только когда уровень воды снизится ниже уровня датчика F2 (контакты К1.2 подключают его к работе при сработавшем реле). Так работает схема в режиме ВОДОПОДЪЕМ (начальное положение тумблера S2 указано на схеме как раз для этого режима). При переключении тумблера S2 в положение ДРЕНАЖ схема может использоваться для автоматического управления погружным насосом при откачке воды - отключать его при снижении уровня воды ниже положения датчика F2. При этом водозаборник насоса должен располагаться немного ниже самого датчика.
Схема не критична к используемым деталям. Трансформатор подойдет любой, с напряжением во вторичной обмотке 24...30 В - оно связано с рабочим напряжением обмотки реле. В схеме применяются: реле К1 типа ТКЕ52ПОД; конденсатор С1 типа К50-29 или аналогичный. Светодиод может быть любым, транзистор КТ827 можно применять с буквой А, Б, В или КТ829А, Б, В.
Датчики F1, F2 удобнее подключать к схеме через разъем (он на рисунке не показан).
При правильной сборке схема настройки не требует.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1 | Биполярный транзистор | КТ827В | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| VD1-VD5 | Диод | КД212А | 5 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| С1 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ 63 В | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| R1 | Резистор | 3 кОм | 1 | 1 Вт | Поиск в LCSC | В блокнот |
| R2 | Резистор | 100 кОм | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| FU1 | Предохранитель | 3 А | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| K1 | Реле | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | ||
| HL1 | Светодиод | АЛ307Б | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | |
| T1 | Трансформатор | 1 | Поиск в LCSC | В блокнот | ||
| S1 | Выключатель | 1 |
