Как сделать простой и надежный датчик уровня воды своими руками. Какие компоненты потребуются для сборки. Пошаговая инструкция по монтажу схемы. Принцип работы и области применения самодельного датчика.
Принцип работы автоматического датчика уровня воды
Автоматический датчик уровня воды представляет собой электронное устройство, позволяющее контролировать уровень жидкости в резервуаре и при необходимости включать или выключать насос для поддержания заданного уровня. Принцип работы такого датчика основан на изменении электропроводности среды при погружении электродов в воду.
Основные компоненты датчика:
- Электроды-датчики, погружаемые в воду
- Электронная схема обработки сигнала
- Исполнительное реле для управления насосом
- Источник питания
Когда уровень воды опускается ниже нижнего электрода, схема срабатывает и включает насос. При достижении верхнего уровня насос отключается. Это обеспечивает автоматическое поддержание заданного диапазона уровня жидкости.
Необходимые компоненты для сборки
Для изготовления простейшего датчика уровня воды своими руками потребуются следующие компоненты:
- Транзистор КТ815 или аналог — 1 шт
- Резисторы 3 кОм и 300 Ом — по 1 шт
- Реле 12В с двумя парами контактов — 1 шт
- Реле 12В с одной парой контактов — 1 шт
- Светодиод — 1 шт
- Герконы (датчики уровня) — 3 шт
- Макетная плата
- Провода для соединений
- Источник питания 12В
Все компоненты доступны в радиомагазинах или интернет-магазинах электроники по доступной цене. Общая стоимость деталей не превысит 500-700 рублей.
Пошаговая инструкция по сборке датчика
Сборка автоматического датчика уровня воды выполняется в следующей последовательности:
- На макетной плате размещаем все компоненты согласно принципиальной схеме.
- Начинаем с монтажа транзистора и резисторов.
- Устанавливаем и припаиваем реле.
- Подключаем светодиод через ограничивающий резистор.
- Монтируем клеммные колодки для подключения датчиков уровня (герконов).
- Выполняем все соединения согласно схеме.
- Проверяем правильность монтажа.
- Подключаем источник питания 12В.
При правильной сборке устройство должно заработать сразу без дополнительной настройки. Проверить работоспособность можно, имитируя срабатывание датчиков уровня.
Настройка и проверка работы датчика
После сборки необходимо проверить и при необходимости настроить работу автоматического датчика уровня воды:
- Подключите источник питания 12В.
- Замкните контакты нижнего уровня — должно сработать первое реле.
- Разомкните нижний уровень и замкните верхний — первое реле должно отключиться.
- Проверьте срабатывание сигнального светодиода.
- При необходимости подрегулируйте чувствительность, изменяя номиналы резисторов.
Правильно собранный датчик должен четко включать и отключать исполнительное реле при имитации различных уровней жидкости. Убедитесь, что схема работает стабильно.
Области применения самодельного датчика уровня
Автоматический датчик уровня воды, собранный своими руками, может использоваться во многих бытовых и промышленных системах:
- Автоматическое наполнение резервуаров и баков
- Контроль уровня в скважинах и колодцах
- Управление насосами в системах водоснабжения
- Защита насосов от сухого хода
- Сигнализация переполнения емкостей
- Автоматический полив растений
Простота конструкции и надежность работы делают такой датчик универсальным решением для автоматизации контроля уровня жидкостей в различных системах. При необходимости базовую схему можно дополнить и усовершенствовать.
Преимущества самодельного датчика перед готовыми решениями
Изготовление автоматического датчика уровня воды своими руками имеет ряд преимуществ по сравнению с покупкой готовых устройств:
- Низкая стоимость комплектующих
- Возможность адаптации под конкретную задачу
- Простота ремонта и обслуживания
- Понимание принципа работы устройства
- Развитие навыков электроники
Самостоятельно собранный датчик можно легко модифицировать, добавляя новые функции. Это позволяет создать оптимальное решение для своих потребностей по доступной цене.
Меры безопасности при работе с электроникой
При самостоятельном изготовлении электронных устройств важно соблюдать следующие меры безопасности:
- Отключайте питание перед любыми манипуляциями со схемой
- Используйте изолированный инструмент
- Не касайтесь оголенных проводников и контактов
- Работайте в хорошо освещенном помещении
- При пайке обеспечьте вентиляцию
- Используйте защитные очки
Соблюдение этих простых правил позволит избежать поражения электрическим током и других опасностей при работе с электроникой. Безопасность должна быть на первом месте!
Для начала нужно разобраться со схемой уровня воды, которую мы будем изготавливать.
Схема уровень воды своими руками
Первым делом, после ознакомления с фотографией: схема уровня воды в баке своими руками, является заготовка деталей и материалов. Нам потребуется микросхема ULN2004, её можно купить в радиомагазине или в Китае, на Алиэкспресс. Цена за одну микросхему в радиомагазине и за десять на Алиэкспресс примерно равны, так что выбирайте подходящее, единственное неудобство — это то, что посылку из Китая нужно ждать около месяца или больше.
Детали собраны
Светодиоды можно использовать сигнальные любого цвета, какой Вам понравится, диаметром 4 – 5 миллиметров. Цоколёвка светодиодов и микросхемы есть на схеме.
Конденсатор C1 нужен полярный 100 микрофарад 25 вольт, или больших параметров (какой есть).
Резисторы (сопротивления) мощностью от 0.125 до 0.5 ватта или больше (чем больше мощность, тем больше габариты и будет не очень красиво, это относится и к конденсатору).
Резисторы R1 – R7 сопротивлением 47 ком (немного меньше или немного больше – не критично).
Резисторы R 8 – R14 сопротивлением 1 ком (примерно). Чем больше сопротивление, тем слабее будет светиться светодиод и наоборот, но слишком маленькое сопротивление может привести к выходу светодиода из строя.
Кабель к датчикам уровня воды можно применить любой восьми жильный сигнальный (в магазинах, где продают устройства сигнализации, есть всякий). Концы кабеля, помещаемые в воду как датчик уровня, освободить от изоляции на длину 5 – 10 миллиметров и зачищенные концы залудить (покрыть оловом при помощи паяльника) для уменьшения окисляющего действия воды на металл. Плюсовой электрод нужно изготовить из нержавейки (например, чайная ложка), а место соединения её к проводу защитить от воды при помощи клеевого пистолета. Если место контакта не защитить, то через короткое время электрохимическая реакция сожрёт. Шаг между датчиками нужно рассчитать исходя из глубины ёмкости. Если нужно измерять большую глубину воды и хочется разместить датчики чаще, то можно изготовить ещё одну или даже несколько подобных схем контроля уровня воды и разместить их последовательно в ёмкости. Конструкция датчиков может быть самой разнообразной и зависит только от Вашей фантазии, главное соблюдать общие принципы.
Клеммные колодки любые, но важно удобство подключения и использования.
Для микросхемы лучше всего применить разъём для беспаечного размещения. Это гнездо можно паять и не бояться, что перегреешь ножки, или подействует статическое электричество. Если микросхема вышла из строя, по каким – то причинам, то заменить её можно за пару секунд. Стоит такая панелька копейки.
Олово (проволока с канифолью) лучше использовать Российское. Китайское олово хорошее не встречал.
Питание указателя уровня воды в баке можно сделать от любого аккумулятора 12 вольт (даже старого, лишь бы он давал не меньше чем 10 вольт), например, от компьютерного блока бесперебойного питания, да и продают сейчас их много всяких маломощных. Или можно на даче использовать обычные батарейки. Если их соединить последовательно 8 штук по 1.5 вольта = 12 вольт. Вполне достаточно. А если батарейки подключить через кнопку, чтобы схема работала только при нажатии на кнопку, то такого питания хватит на много лет.
Что такое датчик уровня воды «Геркон»
Геркон («герметичный контакт») представляет собой электронное устройство в виде вытянутой стеклянной колбочки с откачанным воздухом, в которой находятся два металлических ферромагнитных контакта. Контакты в обычном состоянии разомкнуты. Они замыкаются и замыкают цепь тогда, когда попадают в магнитное поле.
К преимуществам герконов отнесем:
- надежность, которая в 100 раз больше, чем у обычных открытых контактов;
- быстродействие;
- срок службы, достигающий 5 млрд. срабатываний, намного превышает обычные контакты.
Недостатки:
- малая коммутируемая мощность;
- малое число контактных групп в одном баллоне;
- хрупкость стеклянного баллона;
- чувствительность к внешним полям.
Преимущества Герконов намного превосходят его недостатки.
Прин
Как собрать датчик уровня воды
Вариант 1
Для сборки датчика уровня воды понадобится:
- два одноразовых шприца 10 мл и 2 мл;
- прозрачная гелевая ручка;
- неодимовый магнит небольшого размера;
- герконы — 2 шт.
Два Геркона необходимо для отслеживания повышения и понижения уровня воды. Если нужно контролировать либо повышение, либо понижение уровня, то достаточно одного Геркона. Если несколько Герконов установить последовательно, то можно отслеживать ступенчатое изменение уровня воды.
Подробную сборку и испытания датчика в работе можно посмотреть на видео в конце страницы.
Вариант 2
Еще один пример самостоятельного изготовления датчика уровня воды. Датчик был установлен на пластиковой трубе канализационного септика частного загородного дома. Назначение датчика — контроль заполнения резервуара септика сточной водой.
Работа датчика основана на перемещении магнита по оси, на которой закреплены два Геркона. При замыкании контактов Геркона включается световой сигнал определенного цвета, сигнализирующий о степени заполнения септика.
Когда поплавок находится в нижнем положении, горит светодиод зеленого цвета HL1 и работает второй Геркон. Уровень жидкости находятся ниже поплавка, ограниченного стопором, и контакты Геркона замкнуты магнитом. По мере заполнения септика и поднятия уровня сточной воды магнит перемещается и включает желтый светодиод HL2, отключив HL1. При максимальном уровне жидкости включается светодиод красного цвета HL3, а желтый отключится. Если поплавок или магнит несправны (поломка стопора, смещение магнита, опрокидывание поплавка), то гореть должен будет желтый светодиод. Если в схеме использовать реле, то можно применять его, как исполнительное устройство для более мощных нагрузок. Ко второму Геркону также можно подключить зуммер или сотовый телефон и т.д.
Материалы для изготовления датчика уровня воды
- муфта соединительная д. 50 мм, 2 шт.;
- заглушка д. 50 мм, 2 шт.;
- хомуты пластиковые, 2 шт.;
- профили пластиковые мебельные;
- кембрик термоусадочный д.30-40 мм;
- пластмассовая пластина т. 4-6 мм;
- заклепки 10 шт.;
- магнит неодимовый 1 шт.;
- герконы 3 контакта, 2 шт.;
- кнопка (выключатель) низковольтный 1 шт.;
- резистор 680-1,5к. 1 шт.;
- светодиоды, 3 шт.;
- провода низковольтные 5-и жильные;
- штекер 4 ножки;
- термоклей, силикон;
- питание 12В, батарейка на 3В.
Из инструментов понадобятся:
- электродрель;
- термопистолет;
- строительный фен;
- паяльник;
- отвертки, пассатижи и т.д.
Схема датчика уровня воды
Схему датчика уровня воды для изготовления своими руками следует выбирать в зависимости от технологических задач, которые предстоит решать датчику, и условий, в которых он будет работать. Вариантами схем может быть светодиодная индикация, управление насосным оборудованием в автоматическом и ручном режиме, звуковая сигнализация и т.д. Любые варианты схем можно легко найти на интернет сайтах соответствующей тематики.
Сборка датчика уровня воды
- На пластиковый хомут закрепите Герконы термоклеем, предварительно определив необходимое расстояние экспериментально. Соединение обработайте силиконом;
- Готовый браслет оденьте на муфту. Длина держателя поплавка определяет ход срабатывания устройства;
- Поплавок нужно нагреть феном и быстро положить на муфту, затем склеить и соединить заклепками. Хомут должен легко вращаться вокруг муфты с герконами;
- Установите заглушки на поплавок и прикрепите его к профилю заклепками;
- Также крепится неодимовый магнит, который должен находиться на расстоянии срабатывания Герконов;
- Просверлите в муфте отверстие и установите стопор поплавка;
- Собранную конструкцию оденьте на трубу и соедините штекер и светодиодный индикатор.
Прилагаю фотографий сборки:
Набор был приобретен с целью хоть как то автоматизировать набор воды в бочку на даче. При чем это не совсем бочка, а скорее труба, уходящая вниз на 2.5-3 метра, поэтому запасы воды там приличные (для простоты пусть будет бочка). Задумка была простая, пока нет регулярного водоснабжения электроклапан открывается и набирает в бочку воды по заданный уровень. Расход воды ведрами по необходимости и автоматический долив в бочку. Для того что бы клапан часто не срабатывал от колебаний воды, задумано несколько уровней. Нижний при котором включается клапан и верхний при котором выключается. Т.е. есть определенная мертвая зона при которой расход воды есть, а подача воды в бочку пока отсутствует. Кстати, эта мертвая зона и есть фактически такое понятие, как гистерезис.
В прошлом году эту функцию выполняло такое пардон устройство, как поплавковый механизм из бачка унитаза. Работало исправно, изредка засорялось, поскольку вода поступает по трубам прямиком из реки. Но в итоге зиму не пережило, поскольку было выполнено из пластмассы и развалилось от мороза.
Данный набор был призван заменить вышедший из строя механизм.
По мере хранения собранной платы и ожидании дачного сезона, была произведена попытка применить собранную плату на производстве, вот на такой установке.
Это просто большая кастрюля с нагревателем типа ТЭНов мощностью 27 КВт. Продукцию достают из холодильника целыми поддонами и закладывают в кострюлю. Надо все это нагреть до 90 С. Представляете сколько электроэнергии тратится ежесуточно?!
Для оценки объемов приложу пару фото:
Продукция между прочим представляет из себя свиные желудки и кудрявку (часть кишков).
Насколько я знаю желудки чем то набивают и употребляют в пищу, с кишками примерно то же самое — в том числе и колбасы с сосисками.
Это дело варится и повторно замораживается. Далее отправляется в Китай. Вот так вот, круговорот товара в природе. Мы им натуральные субпродукты, а в ответ электронику…
Назрел вопрос перевести нагрев кастрюли на пар. Так экономнее и мощность выше. Производительность вырастает в разы. Вот тут и потребовался датчик уровня, что бы никого паром не обварило и пар подавался только тогда, когда в емкости присутствует хотя бы минимальное количество воды.
Однако я вовремя спохватился и отказался от окончательной установки, хотя испытания показали работоспособность платы. Применять на производстве самоделки противопоказано. Поэтому нашли менее оперативно нужный прибор, который выполняет те же функции, но имеет еще и сертификат. Принцип работы заводского прибора практически соответствует набору с интернет магазина и в конкретном случае выполняет те же функции.
Этот прибор отечественного производства Овен САУ-М7.
Доставка и упаковка:
Бангуд весьма стабилен, малый пакет и несколько слоев вспененного полиэтилена.
В небольшом пакетике «кучка» деталей, плата и провода.
По номиналам я не сортировал, просто разложил для наглядности.
Схема не простая, а очень простая. Используется 4 элемента 2И-НЕ, при чем два из них выполняют функцию триггера. Он нужен для формирования петли гистерезиса.
Контакты 1 и 2 разъема J3 дают сигнал о нижнем уровне и включают реле. Контакты J4 1 и 2 — верхний уровень и аварийный, при срабатывании любого из них реле выключается. Срабатывание реле дублируется зажиганием светодиода. Схема уверенно срабатывает на водопроводную воду и так же уверенно на воду после водоподготовки, в которой солей меньше.
Я собирал плату практически не глядя в схему, разве что номинал резисторов посмотрел.
Перепутать выводы маловероятно и даже установить такие детали, как разъемы или транзисторы неправильно помешает нанесенная шелкография.
Единственный минус при монтаже — я перепутал местами светодиоды. Но это так, мелочи, на работоспособность не влияют.
В качестве датчиков были применены самодельные датчики уровня кондуктометрического типа. Примерно вот так они выглядят в сборе:
На плате со стороны установки деталей нанесена шелкография, вполне качественная.
Процесс распайки деталей вам не будет интересен, поскольку я не являюсь сборщиком и не владею особенностями тех процесса по сборке плат. Что в руку попалось с краю, то и запаивал.
Печатная плата со стороны пайки покрыта защитной маской. Металлизации нет. Плата односторонняя.
Использовал припой типа ПОС 61 с канифолью. Насвинячил немного.
Провода питания зафиксировал герметиком, что бы не обломались на выходе из отверстий. Провода, что шли в комплекте, мне показались слишком короткими.
Плату помыл растворителем со спиртом и покрыл слоем Plastik 70. Сразу заметил разницу между моими прежними платами и этой. Поверхность блестит и контакты покрыты слоем пленки.
Выявился некоторое неудобство, которое на самом деле является плюсом. Хотел снять видео о работе платы с использованием мультиметра, а получил проблему в виде того, что цупы, банально не продавливают покрытие защитное. Поэтому в видео отсутствует мультиметр.
Видео демонстрации работы платы:
Upd: пока писал обзор, на страницу с товаром даже не обращал внимание, как обычно. И только после написания обзора обратил внимание на товар. Плата не совпадает с той, что мне прислали и судя по комментариям многим высылают два разных варианта платы. На функционале это не сказывается. Обе платы работоспособны.
Итоги: Простейший набор, доступен для школьников, так же имеет практическое применение. К покупке рекомендую. Осадок небольшой остался из за того, что плата пришла не та, которая в описании.
В моем случае оказались лишними провода. Вероятно они планировались для вывода из платы светодиодов на переднюю панель и подключения источника питания.
| Доброго времени суток уважаемые посетители и гости сайта «Радиоскот». Бывает так, что надо узнать, сколько воды осталось в какой-либо непрозрачной емкости. Например, цистерна, бочка или любая другая, закопанная в землю либо поднятая на высоту так, что не видно её содержимого. Тогда на помощь придет датчик уровня воды. Схема настолько проста, что ее может повторить даже тот, кто только взял в руки паяльник. Состоит она всего из 10 резисторов, 3 транзисторов и 3 светодиодов.
Схема индикатора уровня жидкости
Форум по простым устройствам автоматики Обсудить статью ИНДИКАТОР УРОВНЯ ВОДЫ |
Указатель уровня воды своими руками
Простой, но очень полезный и эффективный указатель уровня воды сделаем сами. А эта статья поможет вам сделать такое нужное и очень полезное дело.
Для начала рассмотрим принципиальную схему этого устройства.
Схема указателя уровня воды.
Схема очень простая, но работает прекрасно. В конце статьи будет видео, где наглядно показана работа этого указателя уровня воды, который мы сделаем вместе с вами.
Для начала работы соберём детали, которые нам потребуются для изготовления устройства.
Детали для изготовления схемы указателя уровня воды.
Нам понадобится:
Микросхема ULN2004 или ей подобная, контактная площадка для установки микросхемы на плату. При наличии такой площадки отсутствует риск перегреть ножки микросхемы паяльником или повредить её внутреннее устройство статическим электричеством. Да и ремонт схемы, при необходимости, сокращается до нескольких секунд. Достаточно вынуть из гнезда горелую микросхему и вставить на её место новую. Сплошная выгода, особенно для не очень опытных радиолюбителей.
Резисторы R1 — R7 — 47Kom.
R8 — R14 — 1Kom.
Светодиоды любого цвета по вашему выбору, диаметром 3 — 5 мм.
Конденсатор 100Mkf 25v.
Клеммные колодки любого типа, а можно и вообще без них, но удобство пользования устройством несколько снизится.
Макетная плата любая, лишь бы все компоненты влезли. Я пользуюсь такими платами, потому что не хочется заморачиваться на изготовление печатной платы, просто так мне удобнее и более привычно.
Компоненты все собрали и приступаем к изготовлению нашего устройства.
Размещаем на плате часть компонентов.
Сразу запаиваем установленные детали, иначе они будут постоянно выскакивать из гнёзд.
Запайка деталей по очереди.
Устанавливаем следующие детали схемы.
Никакой системы нет, работайте как вам удобнее и проще.
Нужно просто постоянно сверяться со схемой, какой бы простой она не была. Запутаться может каждый, а переделывать уже выполненную работу не хочется.
Аккуратность и внимательность, тоже не лишняя штука.
И так по порядку. Устанавливаем деталь, запаиваем и переходим к следующей.
Приближаемся к финишу.
Я установил светодиоды с обратной стороны платы только лишь потому, что этот блок схемы указателя уровня воды будет устанавливаться в щиток управления на лицевую панель. Панель будет просверлена под светодиоды, а снаружи будут нарисованы очертания ёмкости. И на щите будет наглядно отображаться наличие количества воды. Плата закрепится на четыре болтика в существующие отверстия.
Это первый готовый элемент будущей системы очистки воды от железа, бактерий, всяческих вредных примесей и прочей «каки». Система у меня дома работает уже почти три года, показала себя как надёжная, удобная и вообще мне нравится. Качеством воды полностью доволен. Но настало время для модернизации. Появились новые требования (у меня), хочется чтобы было более удобное обслуживание, хочу чтобы вся информация о работе системы была постоянно перед глазами. Первую систему очистки воды я строил без всякого опыта и допустил некоторые ошибки, о которых непременно напишу в следующих статьях, но в целом было всего две незначительных поломки. В одной поломке виноват я, а в другой не качественное комплектующее изделие (опять я виноват, немного сэкономил и купил не то, что следовало).
Всё оборудование будет блочным (так возрастают возможности модернизации и упрощается ремонт), по возможности дешёвым и простым, чтобы многие могли повторить.
Для чего нужны белые проводки расскажу в одной из следующих статей.
Указатель (сигнализатор) уровня воды готов.
Кабель, который идёт к датчикам уровня, можно поставить любой восьмижильный сигнальный, их продают сейчас всякие и в разных магазинах, которые занимаются сигнализацией, электрикой. Сечение жил и длина кабеля не играют особой роли. Есть кабели совсем тоненькие и дешёвые.
Как изготовить датчики уровня, нужно думать и изготавливать по месту применения. Контакты датчика выполнить лучше всего из нержавейки. Плюсовой общий электрод нужен массивный. Я делал из маленькой нержавеющей ложки, электрод работает нормально и совсем не поддаётся электрохимическому растворению. Места где припаиваются провода к электродам, лучше всего заизолировать при содействии любого клеевого пистолета (надёжно сохраняются от растворения).
Впрочем, если запитать схему посредством кнопки без фиксации, то растворения не будет. Нужно посмотреть, сколько воды — нажал на кнопку. Отпустил и питание схемы выключилось. На даче питание схемы можно применить от батареек или пальчиковых аккумуляторов, соединённых последовательно, и с кнопкой (хватит на длительный период) или от старенького аккумулятора. Данное устройство не требовательно к напряжению питания.
Удачи вам.
Делитесь, пожалуйста, в социальных сетях, если вам не жалко, может быть кому – то тоже пригодится эта простая, но нужная в хозяйстве вещь.
Смотрите видео испытания уровня воды.
Контроль уровня воды в автоматическом режиме с помощью простейшего электронного Схема контроля уровня воды.
Вся схема управления уровнем воды состоит из нескольких простых деталей и если без ошибок собрана из хороших деталей, то не нуждается в настройке и сразу заработает, как запланировано. У меня подобная схема без сбоев работает уже почти три года, и я ей очень доволен.
Схема автоматического управления уровнем воды
Список деталей
- Транзистор можно применить любой из этих: КТ815А или Б. TIP29A. TIP61A. BD139. BD167. BD815.
- ГК1 – геркон нижнего уровня.
- ГК2 – геркон верхнего уровня.
- ГК3 – геркон аварийного уровня.
- D1 – любой красный светодиод.
- R1 – резистор 3Ком 0.25 ватт.
- R2 – резистор 300 Ом 0.125 ватт.
- К1 – любое реле на 12 вольт с двумя парами нормально разомкнутыми контактами.
- К2 – любое реле на 12 вольт с одной парой нормально разомкнутых контактов.
- В качестве источников сигнала для пополнения воды в ёмкость, я применил поплавковые герконовые контакты. На схеме обозначаются ГК1, ГК2 и ГК3. Китайского производства, но очень приличного качества. Ни одного плохого слова сказать не могу. В ёмкости, где они стоят, у меня происходит обработка воды озоном и за годы работы на них ни малейшего повреждения. Озон является крайне агрессивным химическим элементом и многие пластики он растворяет совершенно без остатка.
Теперь рассмотрим работу схемы в автоматическом режиме.
При подаче питания на схему, срабатывает поплавок нижнего уровня ГК1 и через его контакт и резисторы R1и R2 подаётся питание на базу транзистора. Транзистор открывается и тем самым подаёт питание на катушку реле К1. Реле включается и своим контактом К1.1 блокирует ГК1 (нижний уровень), а контактом К1.2 подаёт питание на катушку реле К2, которое является исполнительным и включает своим контактом К2.1 исполнительный механизм. Исполнительным механизмом может быть насос для воды или электрический клапан, которые подают воду в ёмкость.
Вода пополняется и когда превысит нижний уровень, выключится ГК1, тем самым подготавливая следующий цикл работы. Достигнув верхнего уровня, вода поднимет поплавок и включит ГК2 (верхний уровень) тем самым замыкая цепочку через R1, К1.1, ГК2. Питание на базу транзистора прервётся, и он закроется, выключив реле К1, которое своими контактами разомкнёт К1.1 и выключит реле К2. Реле, в свою очередь выключит исполнительный механизм. Схема подготовлена к новому циклу работы. ГК3 является поплавком аварийного уровня и служит страховкой, если вдруг не сработает поплавок верхнего уровня. Диод D1 является индикатором работы устройства в режиме наполнения воды.
А теперь приступим к изготовлению этого очень полезного устройства.
Размещаем детали на плату.
Все детали размещаем на макетной плате, чтобы не делать печатную. При размещении деталей, нужно учитывать, чтобы паять как можно меньше перемычек. Нужно максимально использовать проводники самих элементов для монтажа.
Окончательный вид.
Схема управления уровнем воды запаяна.
Схема готова к испытаниям.
Подключаем к аккумулятору и имитируем срабатывание поплавков.
Всё работает нормально. Смотрите видео об испытаниях в работе этой системы.
Смотрите видео испытаний
Когда возникает необходимость контроля уровня жидкости, многие выполняют эту работу вручную, а ведь это крайне неэффективно, отнимает уйму времени и сил, а последствия недосмотра могут обойтись очень дорого: например, затопленная квартира или сгоревший насос. Этого можно легко избежать, используя поплавковые датчики уровня воды. Это простые по конструкции и принципу действия устройства, доступные по цене.
В домашних условиях датчики этого типа позволяют автоматизировать такие процессы, как:
- контроль уровня жидкости в расходном баке;
- откачка грунтовых вод из погреба;
- отключение насоса, когда уровень в колодце падает ниже допустимого, и некоторые другие.
Принцип действия поплавкового датчика
В жидкость помещается предмет, который в ней не тонет. Это может быть кусок дерева или пенопласта, полая герметичная сфера из пластмассы или металла и многое другое. При изменении уровня жидкости этот предмет будет подниматься или опускаться вместе с ней. Если поплавок соединить с исполнительным механизмом, то он будет выполнять функции датчика уровня воды в ёмкости.
Классификация оборудования
Поплавковые датчики могут самостоятельно осуществлять контроль над уровнем жидкости или подавать сигнал в схему контроля. По этому принципу их можно разделить на две большие группы: механические и электрические.
Механические устройства
К механическим относятся самые разнообразные поплавковые клапаны уровня воды в баке. Принцип их действия состоит в том, что поплавок соединён с рычагом, при изменении уровня жидкости поплавок перемещает вверх или вниз этот рычаг, а он, в свою очередь, воздействует на клапан, который и перекрывает (открывает) подачу воды. Такие клапаны можно увидеть в сливных бачках унитазов. Их очень удобно использовать там, где нужно постоянно добавлять воду из центральной системы водоснабжения.
Механические датчики обладают рядом преимуществ:
- простота конструкции;
- компактность;
- безопасность;
- автономность — не требуют никаких источников электроэнергии;
- надёжность;
- дешевизна;
- лёгкость установки и настройки.
Но у этих датчиков есть один существенный недостаток: они могут контролировать только один (верхний) уровень, который зависит от места монтажа, и регулировать его, если и можно, то в очень небольших пределах. В продаже такой клапан может называться «кран поплавковый для ёмкостей».
Электрические датчики
Электрический датчик уровня жидкости (поплавковый), отличается от механического тем, что сам он воду не перекрывает. Поплавок, перемещаясь при изменении количества жидкости, воздействует на электрические контакты, которые включены в схему управления. На основании этих сигналов автоматическая система контроля принимает решение о необходимости тех или иных действий. В простейшем случае такой датчик имеет поплавок. Этот поплавок воздействует на контакт, через который происходит включение насоса.
В качестве контактов чаще всего применяют герконы. Геркон — это стеклянная герметичная колба с контактами внутри. Переключение этих контактов происходит под действием магнитного поля. Герконы имеют миниатюрные размеры и легко размещаются внутри тонкой трубки из немагнитного материала (пластик, алюминий). По трубке под действием жидкости свободно перемещается поплавок с магнитом, при приближении которого контакты срабатывают. Вся эта система устанавливается вертикально в резервуар. Меняя положение геркона внутри трубки, можно регулировать момент срабатывания автоматики.
Если нужно следить за верхним уровнем в резервуаре, то датчик устанавливают вверху. Как только уровень опустится ниже установленного, контакт замкнётся, насос включится. Вода начнёт прибавляться, и когда уровень воды дойдёт до верхнего предела, поплавок вернётся в исходное состояние, и насос отключится. Однако на практике такую схему применять нельзя. Дело в том, что датчик срабатывает при малейшем изменении уровня, вслед за этим включается насос, уровень поднимается, и насос отключается. Если расход воды из ёмкости меньше, чем подача, возникает ситуация, когда насос постоянно включается и отключается, при этом он быстро перегревается и выходит из строя.
Поэтому датчики уровня воды для управления насосом работают иначе. В ёмкости располагают минимум два контакта. Один отвечает за верхний уровень, он отключает насос. Второй определяет положение нижнего уровня, при достижении которого насос включается. Таким образом, значительно сокращается число пусков, что обеспечивает надёжную работу всей системы. Если разница уровней небольшая, то удобно использовать трубку с двумя герконами внутри и один поплавок, который их коммутирует. При разнице больше метра применяют два отдельных датчика, установленных на требуемых высотах.
Несмотря на более сложную конструкцию и необходимость схемы управления, электрические поплавковые датчики позволяют полностью автоматизировать процесс управления уровнем жидкости.
Если через такие датчики подключить лампочки, то их можно использовать для визуального контроля количества жидкости в резервуаре.
Самодельный поплавковый выключатель
Если у вас есть время и желание, то простейший поплавковый датчик уровня воды можно сделать своими руками, и расходы на него будут минимальны.
Механическая система
Для того чтобы максимально упростить конструкцию, в качестве запирающего устройства будем использовать шаровый клапан (кран). Хорошо подойдут самые маленькие клапаны (полудюймовые и меньше). Такой кран имеет ручку, которой он закрывается. Для переделки его в датчик необходимо удлинить эту ручку полоской металла. Полоска крепится к ручке через просверлённые в ней отверстия соответствующими винтами. Сечение этого рычага должно быть минимальным, но при этом он не должен изгибаться под действием поплавка. Длина его около 50 см. Поплавок крепится на конце этого рычага.
В качестве поплавка можно использовать двухлитровую пластиковую бутылку от газировки. Бутылка наполовину заполняется водой.
Проверить работу системы можно, не устанавливая её в резервуар. Для этого установите кран вертикально, а рычаг с поплавком поставьте в горизонтальное положение. Если все сделано правильно, то под действием массы воды в бутылки, рычаг начнёт двигаться вниз и займёт вертикальное положение, вместе с ним провернётся и ручка клапана. Теперь погрузите устройство в воду. Бутылка должна всплыть и повернуть ручку клапана.
Так как клапаны различаются размерами и усилием, которое нужно приложить для их переключения, возможно, нужно будет провести настройку системы. В случае если поплавок не может провернуть клапан, можно увеличить длину рычага или взять бутылку большего объёма.
Монтируем датчик в ёмкости на необходимом уровне в горизонтальном положении, при этом в вертикальном положении поплавка клапан должен быть открыт, а в горизонтальном — закрыт.
Датчик электрического типа
Для самостоятельного изготовления датчика этого типа, кроме обычного инструмента, понадобится:
Полудюймовая пластиковая труба для пайки водопровода. Длина трубы произвольная и зависит от размера вашего бака.- Трёхжильный медный провод сечением провода 0,5 мм2. Длина провода равна длине трубки плюс расстояние до блока управления, к которому будет подключаться датчик.
- Брусок пенопласта 5*5*8 см.
- Магнит. Хорошо, если он будет кольцевой, например, от старого динамика. Его внутренний диаметр должен быть на 4−6 мм больше наружного диаметра трубки.
- Два геркона. Один — с нормально замкнутым контактом, другой — с нормально разомкнутым.
- Паяльник, припой и канифоль.
Полудюймовая пластиковая труба для пайки водопровода. Длина трубы произвольная и зависит от размера вашего бака.Последовательность изготовления следующая:
- Из пенопласта делаем поплавок. Для этого скругляем углы, чтобы получился цилиндр. По длине просверливаем отверстие на 3 мм больше наружного диаметра трубы. К одному из торцов цилиндра крепим магнит. Прикрепить его можно на эпоксидный клей или притянуть нитками. Убедитесь, что магнит не топит поплавок.
- Берём трубку. Нагреваем один из концов и сминаем его так, чтобы образовалось утолщение. Это предотвратит попадание воды внутрь трубы и одновременно будет служить ограничителем нижнего положения поплавка.
- Надеваем поплавок на трубу магнитом вверх и сдвигаем его в нижнее положение. Поплавок с магнитом должен свободно перемещаться по трубе.
- Берём провод. Совмещаем его конец с нижним концом трубки. Ставим первую метку в месте, где расположен магнит. Здесь будет расположен геркон нижнего уровня. Вторая метка должна соответствовать верхнему. Эту же метку нанесите на трубу. Это упростит монтаж и настройку работы системы.
- Берём геркон с нормально разомкнутым контактом и припаиваем его к проводу в месте нижнего уровня. Для этого зачищаем изоляцию на центральной жиле и на одной из боковых.
- Геркон с нормально замкнутым контактом устанавливаем на верхнем уровне. Его припаиваем к центральной жиле (она общая для обоих герконов) и к оставшейся свободной.
- В нижнем конце провода жилы должны быть изолированы друг от друга. С другой стороны промаркируйте, какая жила к чему подключена.
- Провод с герконами вводим в трубу до упора, а его верхний конец фиксируем герметиком.
- Готовый датчик крепим внутри ёмкости вертикально, учитывая метку верхнего положения поплавка. Трубка обладает некоторой плавучестью. Для того чтобы она не всплывала и не деформировалась, подгрузите её нижний конец.
Из пенопласта делаем поплавок. Для этого скругляем углы, чтобы получился цилиндр. По длине просверливаем отверстие на 3 мм больше наружного диаметра трубы. К одному из торцов цилиндра крепим магнит. Прикрепить его можно на эпоксидный клей или притянуть нитками. Убедитесь, что магнит не топит поплавок.
При изменении уровня жидкости вместе с ней перемещается и поплавок, который действует на электрический контакт для контроля уровня воды в баке. Схема управления с таким датчиком может иметь вид, представленный на рисунке. Точки 1, 2, 3 — это точки подключения провода, который идёт от нашего датчика. Точка 2 — это общая точка.
Рассмотрим принцип действия самодельного устройства. Допустим, в момент включения резервуар пуст, поплавок находится в положении нижнего уровня (НУ), этот контакт замыкается и подаёт питание на реле (Р).
Реле срабатывает и замыкает контакты Р1 и Р2. Р1 — это контакт самоблокировки. Он нужен для того, чтобы реле не отключилось (насос продолжал работать), когда вода начнёт прибывать, и контакт НУ разомкнётся. Контакт Р2 подключает насос (Н) к источнику питания.
Когда уровень поднимется до верхнего значения, сработает геркон и разомкнёт свой контакт ВУ. Реле будет обесточено, оно разомкнёт свои контакты Р1 и Р2, и насос отключится.
С уменьшением количества воды в резервуаре поплавок начнёт опускаться, но пока он не займёт нижнее положение и не замкнёт контакт НУ, насос не включится. Когда это произойдёт, цикл работы повторится заново.
Вот так работает поплавковый выключатель контроля уровня воды.
В процессе эксплуатации необходимо периодически очищать трубу и поплавок от загрязнений. Герконы выдерживают огромное количество переключений, поэтому такой датчик прослужит долгие годы.
Простая сигнальная схемапростого индикатора уровня воды
Переполнение резервуара для воды является распространенной проблемой, приводящей к неэффективному расходу воды. Хотя есть много решений, таких как шаровые краны, которые автоматически останавливают поток воды, когда бак наполняется. Но если вы любитель электроники, вам не понравится электронное решение? Итак, вот простой и удобный DIY, который поможет вам составить схему, которая будет определять уровень воды и подавать сигнал тревоги при заполнении бака для воды или заданном уровне.
Эта схема индикатора уровня воды на основе простого транзистора очень полезна для индикации уровня воды в резервуаре. Всякий раз, когда танк наполняется, мы получаем оповещения на определенных уровнях. Здесь мы создали 4 уровня (низкий, средний, высокий и полный), мы можем создавать сигналы тревоги для большего количества уровней. Мы добавили 3 светодиода для обозначения начальных трех уровней (A, B, C) и один зуммер для обозначения полного уровня (D). Когда танки наполняются полностью, мы получаем звуковой сигнал от Зуммера.
Компоненты схемы
принципиальная схема
Мы можем рассматривать весь этот контур как 4 небольших контура, каждый для индикации / сигнализации, когда достигнут определенный уровень (A, B, C, D) воды.
Когда уровень воды достигает точки А, цепь с КРАСНЫМ светодиодом и транзистором Q1 завершается, и КРАСНЫЙ светодиод светится. Аналогичным образом, когда уровень воды достигает точки B, цепь с ЖЕЛТЫМ светодиодом и транзистором Q2 завершается, и желтый светодиод горит, то же самое происходит с точкой C. И, наконец, когда бак наполняется (точка D), цепь с зуммером завершается, и зуммер начинает издавать звуковые сигналы.
Рабочая
Здесь мы используем транзистор (типа NPN) в качестве переключателя.Первоначально на базу транзистора Q1 не подается напряжение, транзистор находится в состоянии ВЫКЛ, ток не течет через коллектор и эмиттер, а светодиод не горит (см. Схему ниже, чтобы понять структуру выводов транзистора).
Когда уровень воды достигает уровня A в баке, положительная сторона батареи соединяется с основанием транзистора Q1 через воду. Поэтому, когда на базу транзистора Q1 подается положительное напряжение, оно переходит во включенное состояние, и ток начинает течь от коллектора к эмиттеру.И красный светодиод светится.
Вы можете увидеть резисторы (R1, R2, R3) на базе каждого транзистора, который используется для ограничения максимального тока базы. Обычно транзистор полностью включается, когда на базу подается напряжение 0,7 В. Есть также резисторы (R4, R5, R6) с каждым из светодиодов, для снижения напряжения на светодиодах, в противном случае светодиод может взорваться.
Такое же явление происходит, когда уровень воды достигает точки B. Как только уровень воды достигает точки B, положительное напряжение подается на транзистор Q2, оно включается, и ток начинает течь через желтый светодиод, и светодиод светится.По тому же принципу зеленый светодиод светится, когда уровень воды достигает точки C. И, наконец, зуммер подает звуковой сигнал, когда уровень воды достигает D.
Обратите внимание, что самый левый провод в резервуаре должен быть длиннее, чем остальные четыре провода в резервуарах, потому что это провод, подключенный к положительному напряжению.
,Индикатор уровня воды — это электронная схема, которая показывает различные уровни воды в резервуаре. Это происходит, когда повышающиеся или понижающиеся уровни воды вступают в контакт с соответствующими датчиками воды, расположенными ступенчато внутри резервуара для воды на разных глубинах.
В этом посте мы обсуждаем 2 интересных способа создания простых цепей индикатора уровня воды с использованием транзисторов, CMOS NOT Gates и некоторых светодиодов, в последующем разделе статей также обсуждается, как модернизировать схему с помощью реле.
Задача контура
В этом блоге много постов, в которых, в основном, объясняются схемы контроллера уровня воды с конкретными намерениями по включению включенного насоса двигателя при заполнении бака.
Однако есть люди, которым просто требуется указание различных уровней воды в резервуаре, а не автоматическое отключение.
Отключение двигателя предпочтительно выполнять вручную, что считается более надежным и безопасным для них.
Для беспроводного индикатора уровня воды вы можете обратиться к этой статье
1) Использование транзисторов
Мы знаем, что не дистиллированная вода проводит электричество, хотя и с некоторым сопротивлением. Сопротивление может составлять от 100К до 500К, в зависимости от уровня чистоты воды. Это свойство может эффективно использоваться для включения / выключения транзисторов.
Мы используем эту характеристику воды для последовательного переключения базы серии BJT, когда уровень воды поднимается и опускается по датчикам, прикрепленным к соответствующим базам транзисторов.
Простую схему для этого можно представить ниже:
Видео Иллюстрация
Идея настолько проста, насколько это возможно. Положительный вывод подачи можно увидеть погруженным на самом низком уровне резервуара, так что вода соприкасается с этим положительным даже на самом низком уровне. Основания соответствующих транзисторов расположены последовательно по всей глубине резервуара для воды, так что, когда вода заполняет резервуар, она последовательно соединяет положительную подачу с соответствующими основаниями BJT через повышающийся уровень воды.
Когда это происходит, транзисторы начинают смещаться один за другим, освещая светодиоды коллектора в той же последовательности. Когда вода достигает полного уровня, зуммер немедленно звучит самым верхним BC547.
Это помогает пользователю получить четкое представление об уровне воды, а также о том, когда вода достигла уровня перелива.
Перечень деталей
Все резисторы 1/4 Вт 5%
- 1K = 3 nos
- 100 Ом = 3 nos
- BC547 = 3 nos
- Пьезоэлектрический зуммер = 1 нет
- КРАСНЫЕ светодиоды = 3 nos
2) Использование CMOS NOT Gates
Предложенная идея контура уровня воды особенно подходит для вышеупомянутых типов считывателей, которые удовлетворены только показаниями и хотят выполнить отключающую часть двигателя вручную согласно показаниям индикатора и согласно желаемым уровням воды в резервуаре.
- Представленная здесь схема также очень проста в сборке, включающей только одну микросхему 4049 для предполагаемых применений.
- Микросхема, как мы все знаем, имеет шесть вентилей NOT, эти вентили являются простыми инверторами, что означает, что они будут инвертировать любой уровень напряжения на своих входных контактах до совершенно противоположного уровня на своем выходном контакте.
- Таким образом, если к входу применяется положительное значение, выходное значение мгновенно приводит к отрицательному значению, и наоборот.
- Высокий входной импеданс CMOS-вентилей гарантирует, что потенциал даже при очень низких токах соответствующим образом воспринимается и интерпретируется ими.
- Идея проста: заземление или отрицательное напряжение (точка 0 на рисунке) удерживается в самой нижней части резервуара, так что вода достигает этой точки сначала, когда начинает заполняться.
- Когда уровень воды поднимается выше, он впоследствии входит в контакт со входами НЕ ворот, расположенных последовательно вверх.
- Отрицательное напряжение, находящееся на дне резервуара, просачивается через воду и входит в контакт с соответствующими входами ворот.
- Этот отрицательный потенциал, приложенный к последующим входам затворов, означает выработку противоположного напряжения, то есть положительного потенциала на их выходах, именно это и происходит.
- Полученное таким образом положительное напряжение загорается соответствующими светодиодами, указывая, какой вход затвора на каком уровне соприкасался с повышающимся уровнем воды.
- Клеммы проводов датчика от цепи в виде точек 0-6 могут быть расположены поверх непроводящего стержня, изготовленного из пластика, с латунными головками винтов, установленными в качестве клеммы датчика.
- Светодиодная подсветка дает прямую индикацию уровней воды, так как они размещены с откалиброванными позициями в баке (см. Принципиальную схему)
Схема контактов IC
Моделирование: грубое моделирование обсуждаемой воды Схема указателя уровня показана ниже. Мы можем видеть, как светодиоды загораются последовательно в ответ на повышение уровня воды, соприкасающегося с соответствующими точками датчика внутри водяного бака.
Список деталей.
- Все светодиодные резисторы имеют сопротивление 470 Ом,
- Все входные резисторы затвора имеют значение 2M2
- Все конденсаторы изготовлены из 0,1 дискового керамического материала.
- Все ворота CMOS NOT Gates
- Все светодиоды красного цвета 5 мм или по выбору производителя.
Практически протестированный прототип
Вышеупомянутая схема была успешно построена и протестирована г-ном Э. Рамой Мурти, который является одним из постоянных и преданных читателей этого блога. Следующие фотографии построенного прототипа были отправлены им, давайте внимательно изучим результаты.
О Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!
Похожие записи
