Датчик воды

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

• Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
• Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
• Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело – измерять высоту питьевой воды в баке, другое – проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

• поплавочного типа;
• использующие ультразвуковые волны;
• устройства с емкостным принципом определения уровня;
• электродные;
• радарного типа;
• работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня – на замыкание, максимального – на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.

www.asutpp.ru

Необходимость установки датчика утечки воды

Потом может случиться в любом доме или квартире. Причины могут быть в прорыве трубы или в проблеме со сливом. В этом случае могут пострадать не только сантехника и мебель в доме, но и квартира этажом ниже. Предотвратить неприятную ситуацию поможет датчик утечки воды.

Сигнализаторы затопления работают намного проще, чем другие датчики. Система достаточно быстрая, она поможет не только определить проблемы, но и перекрыть воду. Такой вариант хорош, когда хозяева вне дома.

Причины потопа:

1. Протечка слива ванны или раковины;
2. Сорванная труба подачи воды;
3. Засорение слива, которое приводит к непроходимости слива и переливе воды через край сантехники;
4. Прорыв трубы, когда жидкость хлещет фонтаном;
5. Прорыв отопительных труб.

Проблемы с системой отопления особо опасные, если дело идет о центральной системе. Вода перемещается по трубам с высоким давлением и отличается высокой температурой нагрева. Даже при нахождении хозяев дома, остановить горячий поток очень сложно.

Всего за несколько минут дом может залить 5 куб м горячей жидкости.

В таком случае потребуется срочно перекрыть подачу теплоносителя. Но, чтобы не подвергать свою жизнь опасности, проще установить датчик затопления. Он не паникует, в отличие от людей, и исправно выполняет свои обязанности.

Принцип работы системы «Антипотоп» и ее классификация

Работа системы заключается в разнице между электропроводимостью воды и воздуха. В конструкции любого датчика есть пара электродов. При попадании на них жидкости происходит снижение сопротивления и замыкание цепи.

Расшифровывается информация на контроллере. Далее контроллер сигнализирует о закрытии электромагнитного клапана. Он установлен на входе в стояк.

Период замыкания длится от 2 до 30 секунд. На это влияет тип выбранной системы.

Входной кран будет остановлен в работе до обнаружения причины протечки. После настройки контроллера система вернется в первоначальный вид. Стационарный сигнализатор работает автономно. Только при наличии проблемы потребуется вмешаться в систему.

Классификация системы «Антипотом»:

• За количеством кранов с электроприводом;
• За методом информирования о проблеме;
• За вариантом обмена данными между датчиком и контроллером.

В норме количество кранов с электроприводом составляет не меньше двух. Это обусловлено монтажом датчиков на горячую и холодную воду. Но при желании количество кранов можно увеличить.

Схема сигнализатора протечки воды

Можно использовать разные варианты исполнения системы от протечек. Наиболее популярный – «Нептун», «Аквасторож», «Ardvino» и «Gidrolock». Работают они за схожим принципом. Устанавливаются приборы на шаровые смесители при электроприводе. Элементы безопасности не только перекрывают воду, но и сигнализируют пользователя о наличии проблемы с помощью звука или света. Данные механизмы отлично уживаются с системой «умный дом».

Элементы схемы датчиков протечки:

• Контроллер;
• Датчик утечки воды;
• Шаровой водопроводный кран с электроприводом.

Контроллер используется для расшифровки сигнала, который поступает от датчиков и напряжения электропривода. Элемент питает остальные детали конструкции и подает сигнал о проблемы. Монтаж контроллера можно выполнить в любом месте. Главное, чтобы на прибор не попала вода.

Датчик утечки реагирует на влагу и подает сигнал контроллеру. Для его подключения используется только безопасные источники питания, чтобы не возникло аварийных ситуаций при случайном касании пластин. Монтируется в местах вероятных протечек: рядом с сантехникой.

Эксплуатация датчика включает протирание влажной губкой пластин раз в три месяца. Это профилактическое мероприятие.

Шаровые краны используются для блокировки работы системы водоснабжения или отопления. Защитные меры будут проводиться до устранения неприятной ситуации, когда будет обеспечен отток жидкости. Монтаж устройства происходит после водных вентилей. Установка должна проводиться профессионалами, так как соединение предусматривает использование специального силового кабеля.

Установка датчика затопления от производителя

Сбор системы защиты не отличается сложностью. На стене устанавливается блок управления. Затем монтируются аккумуляторы. При необходимости совершают подводку питания.

Места расположения датчиков:

• Под ванной или душем;
• Под мойкой и унитазом;
• Под стиральными и посудомоечными машинами;
• За радиаторами;
• Сразу в точке ввода и монтажа счетчика.

Потом выполняют прокладку сигнального кабеля. Дальше подключают датчики к контроллеру. Если система беспроводная, то действие совершается с каждым датчиком.

Шаровой кран устанавливается на местах ввода горячей и холодной воды. Также он предусматривается на входе каждого стояка или на выходе котла, если система автономная. Сервоприводы соединяются с блоком управления. Для каждого отводят свой номер и программу.

Дальше переходят к настройке системы. Предусматривается соответствие датчиков и сервоприводов, настройки оповещения, способ сигнализирования.

На этом процесс монтажа окончен. Можно смело уезжать в отпуск, не боясь затопить соседей. Система достаточно надежная, в ее эффективности сомневаться не приходится.

Нюансы расположения датчика воды на полу

Вариантов применения датчиков достаточно много. Существует много задач, с которыми может справиться небольшой прибор. Но сама система достаточно проста.

Цели использования датчиков:

1. Обнаружение затопления ванной;
2. Предотвращения утечек в подвалах, где высокий уровень залегания грунтовых вод;
3. Контроль кухонной сантехники;
4. Монтаж в районах, где высокий риск затопления домов;
5. Устранения проблем с протечкой системы отопления.

Установка датчиков проходит в наиболее опасных местах. Это уголки под сантехникой, батареями. Но при этом случайное попадание воды на прибор должно сводиться к минимуму. В противном случае сигнализатор будет срабатывать постоянно без причины.

Сборка датчика протечки воды своими руками

Благодаря простому механизму соорудить проводной датчик можно своими руками. Течеискатель состоит из простых элементов, которые могут быть под рукой. Может, кое-что придется прикупить, но стоимость прибора все равно мелочная. Стоит понимать, что самодельная система только сигнализирует о проблемы, перекрыть воду она не сможет.

Необходимые материалы для работы:

1. Батарейка на 3 В – применяется устройство CR1632;
2. Транзистор BC816 или BC517 с NPN составной;
3. Резистор на 1-2 МОм;
4. Пьезоизлучатель в комплекте с генератором;
5. Пластиковая бутылка.

Процесс сборки предусматривает пошаговую инструкцию. Сначала потребуется ознакомиться со схемой конструкции. Дальше резистор припаивается к пьезоизлучателю. Затем подключается транзистор. Схема соединяется с батарейками с помощью синей изоленты.

Такой аквасторож будет работать только при попадании воды на корпус. Поэтому батарейка прослужит достаточно долго.

Для создания корпуса потребуется большая бутылка, с которой срезают горлышко. Дно выполняется с одной из сторон бутылки, которую закрепляют с помощью клея. Потребуется выполнить 2 отверстия для вставки корпуса. В крышке также проделываются отверстия для пьезы. Накручиваем крышку на горлышко и проверяем работоспособность системы.

homeli.ru

Принцип работы сенсора

Большая часть высокотехнологичных датчиков оснащается парой электродов, которые выступают как чувствительные элементы. Они фиксируют разницу между электропроводностью воздушной среды и жидкости, позволяя с высокой долей вероятности фиксировать признаки утечки. В момент контакта электродов и воды резко понижается сопротивление, что влечет собой и замыкание. Далее уже на управляющий контроллер отправляется тревожный сигнал. Но на этом функции датчиков контроля протечки воды не заканчиваются. Во-первых, сигнал может программироваться на закрытие электромагнитного клапана, прекращающего водоснабжение от стояка. Во-вторых, в самом детекторе иногда предусматривается сигнализация (бипер или сирена), которая также сработает еще до поступления оповещения на центральный пульт. Существуют и механические устройства контроля затопления, но в силу узкой функциональности и ограниченности применения их используют все реже.

Как выбрать подходящую модель?

«>

В процессе выбора подходящего датчика рекомендуется учитывать следующие параметры:

• Конструкционное исполнение и особенности размещения. Простейшие модели устанавливаются при помощи метизов в целевой зоне риска. Самые же современные устройства снабжаются телескопическим зондам, что дает возможность выполнять монтаж на любых поверхностях.
• Система питания. Поскольку речь идет о беспроводных моделях, то энергоснабжение будет обеспечиваться с помощью батарей или аккумулятора, который все же придется заряжать от сети. В случае с батарейками надо заранее предусматривать возможность демонтажа корпуса для смены элементов питания.
• Реализация коммуникации. Опять же, лишение датчика протечки воды проводной связи обуславливает применение альтернативных способов передачи данных. Это может быть радиоканал, модуль Wi-Fi, сотовая связь и т. д.
• Дополнительный функционал. Кроме первостепенной функции обнаружения протечек, такие детекторы могут управлять системой водоснабжения, а также фиксировать показатели давления и температуры обслуживаемой среды. Иными словами, организуется многоуровневый мониторинг коммуникаций.

Модель «Сирена AL-150»

«>

Базовое решение, которое подойдет для оснащения небольшой квартиры. Модель работает на батарейках и в случае обнаружения протечки автоматически запускает звуковую индикацию мощностью 90 дБ. Конструкция ориентируется на напольный способ установки. Наиболее благоприятные места инсталляции – в подвале, санузле и на кухне. Маленькие размеры и достаточно сильный сигнал тревоги можно отнести к плюсам устройствам AL-150. Датчик протечки воды этой версии стоит около 500 руб., что позволяет и предприятиям его применять в формате комплексного обеспечения коммуникаций. Например, 10-15 устройствами можно организовать вполне эффективную систему защиты в рамках технологической зоны водоснабжения среднего завода.

Модель «Нептун SW005»

Одна из наиболее технологичных версий датчиков протечки в линейке отечественного изготовителя. В момент попадания жидкости в сенсор происходит генерация звукового сигнала при максимальном удалении контроллера до 500 м. К особенностям этой модели стоит отнести улучшенную систему безопасности и в целом современный защитный комплекс. При соприкосновении с пластинами-контактами нет риска получить поражение током. В свою очередь, корпус выполнен по стандарту изоляции IP67, что обеспечивает его довольно высокую герметичность. Диапазон рабочих температур датчика протечки воды SW005 простирается от 5 до 40 °С. Сам же производитель предоставляет 6-летнюю гарантию на прибор.

Модель LeakSmart Water Valve

«>

В данной многофункциональной системе совмещаются функции защиты, сигнализации и контроля запорной сантехнической арматуры. Комплекс достаточно сложный и стоит в разы дороже представленных выше российских датчиков, но его эффективность и надежность оправдывают затраты. Система включает два рабочих компонента – непосредственно датчик и клапан, который синхронизируется с мобильным устройством или ПК по каналу Wi-Fi. Оба устройства интегрируются в контур водопроводной линии и фиксируют возможные изменения.

В случае фиксации признаков аварии датчик протечки воды LeakSmart автоматически оповещает ранее занесенных в систему абонентов и подает сигнал о перекрытии воды. Непосредственно запорная арматура в данном случае является компонентом системы контроля протечки, что повышает надежность защитной функции. Используя смартфон, пользователь может управлять коллектором водопровода, отслеживать показатели температуры воды, вести статистику данных по расходу и т. д.

Система Utilitech Water Leak

Еще один продвинутый технически комплекс, который можно встраивать в общую систему инжинирингового контроля дома или же использовать в отдельном порядке. Питание датчика обеспечивается тремя элементами AAA, но при желании можно воспользоваться и сетевым энергоснабжением. Кабельное подключение в данном случае не исключается полностью. Но главный упор, конечно, делается на независимую коммуникацию. Как и все современные беспроводные датчики протечки воды, модель Utilitech Water Leak может программироваться на отправку тревожных сообщений на телефон, смартфон или ПК. Параллельно оповещению система автоматически перекрывает воду в обслуживаемом контуре. В отличие от многих конкурентов, этот комплект допускает и применение снаружи дома – то есть на уличных сантехнических коммуникациях.

«>

Модель Fibaro Flood Sensor

Внешне датчик напоминает простейшие аналоги наподобие сенсоров «Нептун» или моделей линейки «Сирена», но у него есть целый ряд принципиальных отличий. В первую очередь, обнаружение утечки происходит по физическим признакам изменения положения устройства. За эту функцию детекции отвечает сенсор наклона. Если прибор изменит свою позицию и по другим причинам, то сигнал также будет отправлен, поэтому важно заранее предусматривать возможные риски воздействия на корпус. Помимо этого, датчик протечки воды от Fibaro содержит сирену, световую индикацию, термометр и тестер сигнала. То есть, при разрыве коммуникационной связи с одним из абонентов аппарат подаст оповещение по другим каналам или же автоматически перекроет водоснабжение. Конфигурация работы и параметры реагирования в тех или иных ситуациях заранее программируются владельцем через фирменное управляющее реле Fibaro Relay.

Как сделать датчик протечки воды своими руками?

Для изготовления прибора потребуются: паяльник с припоем, текстолит, кусачки, провода и компоненты радиоаппаратуры. В основу устройства можно положить микросхему LM7555 или близкие аналоги. Главное – предусмотреть в схеме два контакта, которые будут теми самыми чувствительными элементами для контроля влажности. Желательно взять для этой цели медные или нержавеющие провода, залуженные оловом. Данная обработка исключит риск коррозии и окисления, что продлит срок службы датчика протечки воды. Своими руками не составит труда выполнить и подключение проводов к плате с микросхемой. Эта операция выполняется по двум каналам – через питающий «+» и вход к микросхеме по компаратору. Для связи устройства с индикаторами (бипером или светодиодами) используются транзисторы. От них нагрузка подается на коллектор, распределяющий сигналы. Затем подготовленная электротехническая начинка заключается в пластиковый блок с компаундом и дополнительными изоляционными оболочками на основе герметиков.

Установка датчика

«>

Для начала подбирается оптимальное место расположения прибора. Наиболее распространенные точки – под батареями отопления, водяными конвекторами, в узлах подключения напольного обогрева, под посудомоечными и стиральными машинками и т. д. Физическая установка требуется не всегда. Часто приборы оставляют в целевых зонах без жесткого крепежа. Например, датчики протечки воды «Сирена» достаточно обеспечить элементом питания (кроной) и расположить на полу. Для проверки работоспособности производитель рекомендует положить устройство на влажную ткань и проверить функцию сигнализаторов. При этом важно, чтобы все контакты датчика касались намоченной поверхности. Сигнал должен раздаться через 3-5 сек.

Эксплуатация системы

Есть два разных подхода к организации работы сенсора протечки. В первом случае предполагается контроль небольшой зоны с акцентом на дистанционное управление. Второй подход предполагает, что чувствительный элемент выступит лишь частью общей охранно-защитной системы – например, вместе с детекторами дыма, газа, проникновения и т.д. Например, датчик протечки воды «Нептун» можно ввести в схемы управления контроллеров этой же марки В-DIN или Base, которые, в свою очередь, будут синхронизироваться с общим блоком управления домашними коммуникациями. Данный вариант предпочтительнее, так как расширяет средства коммуникации, делает контроль более информативным и надежным.

В заключение

«>

Основной проблемой при использовании современных датчиков является ложное срабатывание. Этим грешат практически все сенсоры независимо от направления их использования. Разница заключается лишь в степени вероятности. И в этом смысле более привлекательны именно бюджетные детекторы отечественного изготовления. Тот же датчик протечки воды «Сирена AL-150» действует по простому принципу обнаружения жидкости, не включая в алгоритм работы дополнительных средств контроля.

Электротехническая схема срабатывает по односложной цепочке, информируя пользователя через те же мобильные устройства. Тем не менее, многофункциональная аппаратура также дает немало преимуществ, связанных с расширением инструментов управления водоснабжающей инфраструктурой. Вопрос заключается лишь в том, насколько будет оправдано такое объединение разных задач в одном комплексе. С одной стороны, к плюсам будет отнесено моментальное срабатывание запорной арматуры. Но с другой – усложнение сигнализации неизбежно скажется на стабильности и точности ее срабатывания.

www.syl.ru

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.

• 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.

Виды датчиков уровня воды

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Советуем почитать: Автоматика для насоса

oburenie.ru

Как это работает?

Принцип действия достаточно прост. После установки (схема датчика утечки воды есть в нашей статье), устройство сработает при замыкании контактов. В изначальном положении контакты полностью разомкнуты. Когда на них попадет вода (которая является очень хорошим проводником электрического тока), произойдет замыкание цепи. Сигнал об этом передастся на контроллер.

Далее контроллер подаст соответствующие команды на управляемые механизмы. Это могут быть электромагнитные клапаны или другие подобные устройства. В результате срабатывания вода будет перекрыта. Датчик утечки воды – это активная защита от затопления, в то время как гидроизоляция является защитой пассивного типа.

Сейчас особенно распространены сенсоры, реагирующие на изменения в разности потенциалов. Эти изменения появляются, когда жидкость попадет на поверхность сенсора. Когда изменится внутреннее сопротивление, будет подан сигнал об аварии на контроллер.

Функциональные возможности

Современные системы выполняют две функции. Так, датчик утечки воды может блокировать работу всех частей системы, которые связаны с аварийным участком. Это работает за счет снятия питания различного оборудования (нагревательные котлы, насосы). Также питание убирается с управляющих элементов. При этом электромагнитный клапан перекроет магистраль подачи воды по аварийному участку.

Вторая функция – это оповещение о нештатных ситуациях. В зависимости от конструктивных особенностей схема включения может различаться. Производители современных систем типа «умный дом» предусматривают возможность подачи звуковых и световых сигналов, а также извещения пользователей при помощи CMC-сообщений на мобильный телефон.

Типы применяемых датчиков протечки

Существует несколько типов этих элементов.

Они различаются по конструкции, по функциональным возможностям. Рассмотрим особенности датчиков каждого вида.

Линейные сенсоры

Существуют разные названия – их также называют зонными, кабельными или ленточными. Их использование дает возможность контролировать, в каком техническом состоянии находится магистраль водопровода. В качестве чувствительного элемента в данных устройствах применяется специальный кабель в виде ленты. Он прокладывается вдоль всего водопровода.

Автономные

Такой датчик утечки воды устанавливается как самостоятельное устройство. Для его работы нет необходимости в контроллере. Основная их функция – подача в случае аварии звуковых или световых сигналов.

Виды по способу передачи сигналов

По способам передачи информации сенсоры разделяются на беспроводные и стационарные (приборы, соединяющиеся с контрольным оборудованием при помощи проводов). Беспроводной датчик утечки воды может работать удаленно на расстоянии до 300 метров. Это очень удобно, если длина труб большая. Но стоимость таких сенсоров на порядок выше.

Fibaro Flood Sensor

Данный прибор работает на базе стандарта связи для систем «Умный дом» Z-wawe. Сенсор по внешнему виду совсем не напоминает типичные датчики, которые следят за протечками. Кроме современного внешнего вида, прибор отличается наличием датчика наклона.

Если его сдвинуть с места, владелец сразу узнает об этом. В специальном приложении для смартфона будет подано уведомление. Также имеется датчик температуры, аварийная сирена, световая индикация. При этом датчик температуры можно использовать по-разному. С помощью него можно управлять теплым полом или использовать в качестве пожарного сенсора. Устройство можно устанавливать на разных поверхностях за счет наличия телескопических зондов. Они имеют достаточную подвижность на неровных поверхностях.

Датчик совместим с любыми профессиональными комплексами сигнализации. А установить его можно самостоятельно. Вместе с дополнительным оборудованием, сенсор из этой серии способен перекрывать управляемые клапаны.

Wally

Этот прибор отличается тем, что в качестве стандарта связи здесь не используется традиционный для умных домов Z-wawe. Для системы под названием Wally Home разработали отдельный протокол. Устройство использует в качестве антенны электропроводку в квартире. Данные сенсора пересылаются на котроллер системы.

Чтобы начать использовать систему, нужно подключить хаб и поставить датчики в местах, где существуют риски утечек воды. Обычно это место под раковиной, возле холодильника и посудомоечной машины. В случае аварии датчик утечки воды в квартире сообщит хозяину о проблеме через Интернет. Сенсор не только способен фиксировать значительные аварии, но и отслеживает небольшие лужи и образование плесени. За счет уникального протокола устройство слабо совместимо с другими комплексами «умный дом». В этом его основной недостаток, по мнению пользователей.

«Нептун»

Данная система призвана защитить жителей квартир от риска затопления. Датчик утечки воды «Нептун» может издать звуковой сигнал или же оповещает через контроллер. Также устройство способно инициировать автоматическое закрытие клапанов для перекрытия подачи воды. Включить воду можно будет не раньше, чем последствия утечки и причины будут устранены.

В базовой комплектации системы имеется один датчик AL-150 проводной либо беспроводной, а также приводы, которые осуществляют перекрытие потока воды и управляющее устройство. Устанавливают данный комплекс там, где есть существенный риск ухода воды.

Это места под стиральной машиной, возле ванны. Отзывы говорят, что конструкция датчика очень компактная. Это позволяет разместить прибор в любом месте.

Среди функций есть также обеспечение оповещения об аварии и синхронизация с электрическими приводами. Отзывы говорят, что краны с приводом практически моментально реагируют на сигналы об утечках. Среди современных кранов особо популярны шаровые, оснащенные электрическим приводом. Установка выполняется на стояках после ручных кранов. Среди преимуществ — наличие аккумулятора, что позволяет прибору работать максимально автономно. Если с электричеством все в порядке, то аккумулятор работает в режиме зарядки.

Для установки не нужно каких-либо особенных знаний. А выполнить монтаж можно без существенного влияния на конструкцию водопровода.

«Сирена»

Датчик утечки воды «Сирена» — это электронная система, выступающая в качестве одного из элементов цепи и предназначенная для обнаружения воды. Существуют как проводные, так и беспроводные сенсоры. Они предназначены для установки в различных условиях. Механизм запускается, если влага попала на пространство между контактами. Из-за этого падает сопротивление и на контроллер передается тревожный сигнал.

Проводные устройства сообщают о затоплении при помощи специального кабеля. Отзывы говорят, что прибор отличается высоким качеством и надежностью. Но, несмотря на это, элемент способен существенно нарушить интерьер. В сложных местах, доступ к которым затруднён, монтаж неудобный. Иногда может не хватать комплектного кабеля.

Несмотря на все минусы, люди приобретают этот датчик утечки воды. Цена в 460 рублей сделала его таким популярным. Она значительно ниже, чем стоимость автономных устройств. Среди преимуществ можно выделить низкие питающие напряжения, нужные для работы устройства, хорошую изоляцию и отсутствие необходимости в дополнительном питании.

Беспроводные сенсоры от этого бренда общаются с контроллером на радиоволнах. В качестве питания используются обычные батарейки. Преимущество этих датчиков – отсутствие проводов и кабелей, а также небольшие размеры.

«Астра»

Еще один представитель на рынке оборудования для умных домов – компания «Астра». Датчик утечки воды работает по принципу увеличения рабочих токов при попадании воды на контакты. Это вызовет срабатывание сигнализации. Также будет отправлено СМС на мобильный телефон владельца квартиры.

Изготовление датчика своими руками

Изготовить датчик утечки воды своими руками сможет каждый, кто хоть немного знаком с электроникой и умеет держать в руках паяльник. Самодельный прибор будет работать не хуже, чем отечественные устройства. В основе конструкции лежит микросхема-таймер LM7555. В схеме используются широко распространенные радиодетали. Затраты на изготовление едва достигают сотни рублей.

Этот самодельный датчик обнаруживает наличие воды на полу при помощи двух контактов. Изготавливать их лучше из меди, а затем для защиты залудить оловом. Контакты должны быть надежно защищены от окисления.

Данные контакты подключаются к плюсовому контакту питания и компаратору, содержащемуся в микросхеме. Когда на контакты попадет вода, то сопротивление будет падать, а ток расти. Напряжение существенно вырастет на втором контакте микросхемы. Затем после роста напряжения до порога переключения на третьем контакте напряжение упадет и откроется транзистор, ток через который потечет на нагрузку – загорится светодиод.

Как видно, собрать такое устройство несложно. Конечно, самодельный прибор будет отличаться по функциональным возможностям. Но ведь и цена его изготовления не сравнима со стоимостью более серьезных комплексов. Однако специалисты не рекомендуют сильно рассчитывать на такое самодельное оборудование – оно несовершенно, и нет никаких гарантий надежности.

Заключение

Чтобы организовать действительно эффективную систему предотвращения утечек воды, нужен не только датчик, а целый комплекс устройств. Это специальная запорная арматура и контроллер. Лучше всего сразу приобрести полноценный и эффективный комплекс защитной системы от протечек от проверенных производителей. Самостоятельно изготовленные устройства можно использовать только в качестве дополнения к основным. Они не обеспечивают нужную надежность и защиту.

fb.ru

Другие статьи по теме:

Как устроен капельный полив Фильтр для мойки высокого давления своими руками Проточные водонагреватели Как настроить газовую колонку нева Подогреватель для воды Фонтан для дачи своими руками