Контроль уровня жидкости в емкости

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.

Различные виды датчиков уровня

Классификация датчиков

Для чего применяется датчик уровня воды:

1. Включает реле сигнализации в корпусе управления. Сигнализация может быть звуковая или световая.
2. Датчик применяется для создания замкнутой схемы системы автоматического контроля воды в резервуаре.
3. При помощи датчика уровня воды передается показатели уровня жидкости на пульт управление, а на табло отображаются конкретные резервуары.
4. Датчик воспринимает изменения объема воды и передает сигнал при повышении максимальной отметки на реле в резервуаре.

По принципу работы можно выделить следующие виды датчиков:

• Поплавковые датчики;
• Гидростатические датчики;
• Емкостные датчики;
• Радарные датчики;
• Ультразвуковые датчики.

Есть несколько способов измерения уровня воды:

1. Контактный метод. При таком методе прибор устраивают на стенке в резервуаре и, к тому же на определенном уровне. После того как вода достигает показатель датчик срабатывает. К такому методу относятся гидростатические и поплавковые модели.
2. Бесконтактный метод. Обычно такие приборы применяются для контроля жидких, твердых, сыпучих, токсичных и вязких веществ. К такому методу относятся ультразвуковые и емкостные датчики.

Товары, описанные в данной статье:

• Поплавковый клапан Aquatech

  Комментариев: 11
  Поплавковый клапан Aquatech механический 1″ для регулирования уровня наполнения для ёмкости.

• Поплавковый клапан Quickstop

  Комментариев: 38
  Поплавковый клапан Quickstop уровня наполнения для ёмкости.

• Поплавковый клапан электрический

  Комментариев: 31
  Поплавковый выключaтель уровня электрический (до 220 В) с 3-х жильным проводом для технической воды




• Поплавковый уровнемер механический

  Комментариев: 18
  Предназначен для определения уровня заполнения ёмкости жидкостью.

• Расходомер воды

  Оставить комментарий
  Для текущего контроля расхода жидкости в системах отопления/охлаждения. Предназначен для монтажа на распределителе нагревательного контура.

• Уровнемер ультразвуковой измеритель уровня жидкости

  Оставить комментарий
  Предназначен для постоянного бесконтактного измерения уровня наполнения.

• Цифровой индикатор уровня жидкости DIT

  Оставить комментарий
  Предназначен для постоянного измерения уровня в ёмкостях для воды и топлива.

• Клапан поплавковый Farg нержавеющий

  Комментариев: 3
  Клапан поплавковый для бака Farg металлический с седлом из нержавеющей стали 1/2″-1″ для горячей воды

• Клапан поплавковый для бака Farg

  Комментариев: 2
  Клапан поплавковый для бака Farg металлический с латунным седлом 3/4″ — 1,1/4″ (без шара!)

• Поплавковый выключатель FOX VVF H05

  Оставить комментарий
  Поплавковый выключатель двухпозиционный с проводом 1- 5 метров для питьевой воды

• Поплавковый выключатель TAURUS

  Комментариев: 1
  Поплавковый выключатель TAURUS с проводом 10-20 м для сточных бытовых и промышленных вод




• Поплавковый клапан для емкости Farg

  Оставить комментарий
  Клапан поплавковый для бака Farg металлический с седлом из нержавеющей стали AISI 430 3/4″ — 2″ (без шара)

• Вертикальный регулятор уровня MOUSE

  Комментариев: 1
  Предназначен для определения уровня заполнения ёмкости жидкостью.

Поплавковые датчики уровня воды

Поплавковый датчик уровня воды имеют несложную конструкцию, часто применяется совместно с электрическим реле. После того как достигается определенный уровень вода начинает действовать на поплавок. Он одним концом закреплен к реле. Поплавок меняют положение и таким образом, замыкает контакт реле.

Поплавковые датчики в свою очередь делятся на два вида: магнитострикционные и дискретные. Первый вариант дорогостоящий и имеет сложную конструкцию, а также показывает точные измерения воды. Дискретные модели более дешевые, но не менее надежные. Но все поплавковые датчики имеют небольшой недостаток: их необходимо погружать в воду.

Кратко о каждом виде приборов

1. Датчик уровня жидкости поплавковый — отличается простотой конструкции, зачастую используется в сочетании с электрическим реле. Система действует просто: при достижении определенного уровня вода воздействует на поплавок. Он в свою очередь изменяет положение, замыкает контакт реле, к которому прикреплен одним концом.

   
   Виды датчиков уровня воды

Поплавковые модели бывают дискретные и магнитострикционные. Первый вариант — дешевый, надежный, а второй — дорогой, сложной конструкции, но гарантирует точное показание уровня. Однако общий недостаток поплавковых приборов — это необходимость погружения в жидкость.

Поплавковый датчик определения уровня жидкости в баке

1. Гидростатические устройства — в них все внимание обращено на гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре. Чувствительный элемент прибора воспринимает давление над собой, отображает его по схеме для определения высоты столба воды.

Главные преимущества таких агрегатов — компактность, непрерывность действия и доступность по ценовой категории. Но использовать их в агрессивных условиях нельзя, потому как без контакта с жидкостью не обойтись.

Гидростатический датчик уровня жидкости

1. Емкостные приборы — для контроля уровня воды в баке предусмотрены пластины. По изменению показателей емкости можно судить о количестве жидкости. Отсутствие подвижных конструкций и элементов, простая схема устройства гарантируют долговечность, надежность работы прибора. Но нельзя не отметить недостатки — это обязательность погружения в жидкость, требовательность к температурному режиму.
2. Радарные устройства — определяют степень повышения воды путем сравнения частотного сдвига, задержки между излучением и достижением отраженного сигнала. Таким образом, датчик действует как излучатель и улавливатель отражения.

Подобные модели считаются лучшими, точными, надежными устройствами. Они обладают рядом достоинств:

• Не имеют подвижных деталей;
• Не контактируют с жидкой средой;
• Не привередливы к среде, условиям функционирования;
• Точность показателей.

  
  Выбираем датчики уровня воды правильно

К недостаткам модели можно отнести только их высокую стоимость.

Радарный датчик уровня жидкости в резервуаре

1. Ультразвуковые датчики — принцип функционирования, схема устройства аналогичны радарным приборам, только используется ультразвук. Генератор создает ультразвуковое излучение, которое по достижению поверхности жидкости отражается и попадает через некоторое время на приемник датчика. После небольших математических вычислений, зная временную задержку и скорость движения ультразвука, определяют расстояние до поверхности воды.

Плюсы радарного датчика присущи и ультразвуковому варианту. Единственное, менее точные показатели, более простая схема работы.

Емкостные датчики уровня воды

В таких приборах предусмотрены пластины для контроля уровня воды. Об объеме воды можно судить по изменениям показателей емкости. Емкостные датчики имеют простую конструкцию, в которой отсутствуют подвижные элементы. А также отличаются своей долговечностью и надежностью при работе. Но, как и во всех приборах можно выделить некоторые недостатки:

1. Требования к температурному режиму.
2. Погружение в воду.

Набор для сборки датчика уровня

Всем привет. Сегодня речь пойдет об очень простом наборе для самостоятельной сборки прибора, для контроля уровень воды.
нный набор может с успехом распаять школьник 5-7 класса за один вечер. Можно конечно сделать и полностью самостоятельно, включая плату, но я решил сэкономить время, поэтому был заказан набор. 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.

Радарные датчики уровня воды

Такие датчики могут определять повышение жидкости путем достижения отраженного сигнала, сравнения частотного сдвига, а также задержки между излучением. Радарный датчик работает как улавливать и излучатель отражения. Такие датчики являются одни из самых точных, надежных и лучших приборов.

К преимуществам радарных датчиков уровня воды можно отнести:

1. Нет контакта с жидкой средой.
2. Точность.
3. Отсутствуют подвижные детали.
4. Не привередливы к условиям работы.

А недостатком радарных датчиков является лишь их высокая стоимость.

Уровнемеры для непрерывного измерения уровня воды

Эти приборы непрерывно показывают степень заполнения ёмкости. Уровнемеры могут использоваться для:

• мониторинга количества воды в различных резервуарах,
• дозирования,
• управления технологическими процессами.

Большинство уровнемеров (за исключением микроволновых, акустических и радарных) используют для измерения зонд, погружённый в жидкость. Именно здесь начинаются различия принципов действия. В нашем каталоге представлены уровнемеры paзличнoгo назначения. Выбор нужного зависит от многих факторов, таких как: тип емкости, условия и место эксплуатации и т.д.

Ультразвуковые датчики уровня воды

По принципу работы и схеме устройства ультразвуковые датчики схожи с радарными. Только в данных приборах используется ультразвук. При помощи генератора создается ультразвуковое излучение. После достижения поверхности воды оно отражается и попадает через определенное время на приемник датчика. Достоинства можно выделить такие же, как и в радарном приборе. Только схема устройство проще, а показатели не такие точные.

✎ Оставьте Ваш вопрос или комментарий:

• Инна 07.07.2016, 17:04
  В котельной на подпитке установлен пластиковый бак запаса умягченной воды ATV500 перед которым на трубопроводе установлен электромагнитный клапан нормально-закрытый. При переполнении бака клапан должен закрыться. Для этого я хочу использовать поплавковый выключатель. Может ли один поплавковый выключатель контролировать и верхний уровень отключения клапана, и нижний уровень включения клапана?

  Официальный ответ ООО «СИВТРЕЙД»:

  Инна, к сожалению нет. Такой способ не возможен. Для решения вопроса полной откачки емкости и ее заполнения при нижнем уровне требуется более дорогое устройство — сигнализатор уровня с двумя зондами. В этом случае можно контролировать уровень как наполнения, так и опустошения емкости

Изготовление прибора своими руками

Изготовить датчик уровня воды в баке или скважине можно самостоятельно. Для того чтобы сделать простой вариант понадобится следующее:

• Выпрямительные диоды. У деталей необходимо спилить верхнюю колбу. Должно получиться трубчатое соединение;
• Просверлить отверстие в корпусе вывода элемента. Отверстие должно иметь диаметр 1,5 мм. В трубочку, которая изготовлена из фторопласта, нужно продеть тонкую проволоку. Вдеть проволоку в отверстие в диоде, которое заранее просверлили. Нижний конец проволоки необходимо завернуть в петлю и укрепить клеем, а нижний конец запаять;
• Далее можно соединить деталь со схемой системы и подключить к реле сигнального индикатора.

Сделать модель более удобной и современной можно, установив монитор или циферблат.

Изготовив такой прибор, вы сможете регулировать и контролировать воду в баке, насосе или скважине. Отрегулировать схему системы контроля воды также можно самостоятельно.

Система контроля в скиммерном бассейне

Уровень воды в скиммерном бассейне контролируется при помощи контроллера и датчика, который называется поплавок геркон. Монтаж датчика лучше доверить специалистам. Так как датчик разных производителей отличаются и можно перепутать его верхнюю и нижнюю часть. К тому же его не очень удобно крепить в скиммер с округлыми стенками, а в обычном не предусмотрены держатели для его установки. Обычно датчик крепиться на прочный водостойкий клей или жидкие гвозди. При использовании автоматического контроллера, контролируется закрытие и открытие клапана на долив и залив воды в чашу бассейна. Такой датчик должен работать с фильтрами собирающими мусор. Так как мелкий мусор может заблокировать клапан и произойти утечка воды.

Стоимость систем контроля в скиммерном бассейне варьируется от 4 500 до 10 000 руб. Самый дорогой импортный вариант обойдется вам примерно 24 000 руб.

Источник: molotok34.ru

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.

Источник: www.asutpp.ru

Датчики для контроля и регулировки уровня воды в баке: какие бывают и как сделать реле своими руками

Водоснабжение и водоотвод является неотъемлемой частью быта и производства.

Практически каждый, кто занимался фермерским хозяйством или благоустройством быта, хоть раз сталкивался с проблемой поддержания уровня воды в той или иной емкости.

Некоторые делают это вручную, открывая и закрывая задвижки, но намного проще и эффективнее использовать для этих целей автоматический датчик уровня воды.

Типы датчиков уровня

В зависимости от поставленных задач для контроля за уровнем жидкости используются контактные и бесконтактные датчики.

Первые, как можно догадаться из их названия, имеют контакт с жидкостью, вторые получают информацию дистанционно, используя косвенные методы измерения – прозрачность среды, ее емкость, электропроводность, плотность и пр.

По принципу действия же все датчики можно разделить на основных 5 типов:

1. Поплавковый.
2. Электродный.
3. Гидростатический.
4. Емкостный.
5. Радарный.

Первые три можно отнести к приборам контактного типа, поскольку они непосредственно взаимодействуют с рабочей средой (жидкостью), четвертый и пятый – бесконтактные.

Поплавковые сенсоры

Пожалуй, самые простые по конструкции. Представляют собой поплавковую систему, которая находится на поверхности жидкости. По мере изменения уровня поплавок движется, тем или иным образом замыкая контакты механизма контроля. Чем больше контактов находится по пути движения поплавка, тем точнее показания сигнализатора:

Принцип работы поплавкового датчика уровня воды в баке

Из рисунка видно, что показания индикатора такого устройства дискретны, а количество значений уровня зависит от числа выключателей. На приведенной схеме их два – верхний и нижний. Этого, как правило, вполне достаточно для автоматического поддержания уровня в заданном диапазоне.

Существуют поплавковые приборы и для непрерывного дистанционного контроля. В них поплавок управляет движком реостата, а уровень вычисляется исходя из текущего сопротивления. Такие устройства до недавнего времени широко использовались, к примеру, для измерения количества бензина в топливных баках автомобилей:

Устройство реостатного уровнемера, где:

• 1 – проволочный реостат;
• 2 – ползунок реостата, механически связанный с поплавком.

Электродные датчики уровня

Устройства этого типа используют электрическую проводимость жидкости и являются дискретными. Датчик представляет собой несколько электродов различной длины, погруженных в воду. В зависимости от уровня в жидкости оказывается то или иное количество электродов.

Трехэлектродная система датчиков уровня жидкости в резервуаре

На рисунке, приведенном выше, два правых датчика погружены в воду, а значит, между ними присутствует сопротивление воды – насос остановлен.

Как только уровень опустится, средний датчик окажется сухим, а сопротивление цепи увеличится. Автоматика запустит насос подкачки.

Вполне понятно, что количество контрольных точек несложно увеличить, добавив в конструкцию дополнительные электроды и соответствующие каналы контроля, к примеру, для аварийной сигнализации переполнения или пересыхания.

Гидростатическая система контроля

Здесь датчик представляет собой открытую трубку, в которой установлен сенсор давления того или иного типа. При увеличении уровня изменяется высота водяного столба в трубке, а значит, и давление на сенсор:

Принцип работы гидростатической системы контроля уровня жидкости

Такие системы обладают непрерывной характеристикой и могут использоваться не только для автоматического управления, но и для дистанционного контроля уровня.

Емкостный метод измерения

В датчиках этого типа в качестве сенсора используется конденсатор, электрическая емкость которого изменяется в зависимости от диэлектрических свойств окружающей среды. Если рядом с обкладками измерительного конденсатора находится вода, он имеет одну электрическую емкость, воздух – другую.

Система контроля постоянно измеряет электроемкость датчика и при ее изменении принимает то или иное решение.

Измерители такого типа являются дискретными и могут использоваться лишь для контроля за конкретным уровнем жидкости.

Если емкость для воды выполнена из диэлектрика, то измерения могут проводиться бесконтактно – через стенку бака или водомерной трубки. В противном случае емкостный датчик устанавливается внутрь бака.

Принцип работы емкостного датчика с металлической (слева) и диэлектрической ванной

По сходному принципу работают и индукционные указатели, но в них роль сенсора исполняет катушка, индуктивность которой изменяется в зависимости от присутствия жидкости.

Основным недостатком подобных устройств является то, что они годятся только для контроля за веществами (жидкости, сыпучие материалы и пр.), имеющими достаточно высокую магнитную проницаемость.

В быту индуктивные сенсоры практически не используются.

Радарный контроль

Основное достоинство этого метода – отсутствие контакта с рабочей средой. Причем сенсоры могут отстоять от жидкости, уровень которой необходимо контролировать, достаточно далеко – метры.

Это позволяет использовать датчики радарного типа для контроля за исключительно агрессивной, ядовитой или горячей жидкостями. О принципе работы таких датчиков говорит само их название – радарные. Прибор состоит из передатчика и приемника, собранных в одном корпусе.

Первый излучает тот или иной тип сигнала, другой принимает отраженный и подсчитывает время задержки между отправленным и принятым импульсами.

Сигналом в зависимости от поставленных задач может служить свет, звук, радиоизлучение. Точность таких сенсоров достаточно велика – миллиметры. Единственным, пожалуй, недостатком можно считать сложность радарного оборудования контроля и достаточно высокую его стоимость.

Самодельные регуляторы уровня жидкости

Благодаря тому, что некоторые из датчиков исключительно просты по конструкции, создать реле уровня воды своими руками совсем несложно. Работая совместно с водяными насосами, такие приборы позволят полностью автоматизировать процесс подкачки воды, к примеру, в дачную водонапорную башню или автономную систему капельного полива.

Поплавковый автомат управления насосом

Для реализации этой идеи используется самодельный герконовый датчик уровня воды с поплавком. Он не требует дорогостоящих и дефицитных комплектующих, прост в повторении и достаточно надежен. Прежде всего, стоит рассмотреть конструкцию самого сенсора:

Конструкция двухуровневого поплавкового датчика воды в баке

Он состоит из собственно поплавка 2, который закреплен на подвижном штоке 3.

Поплавок находится на поверхности воды и в зависимости от ее уровня движется вместе со штоком и закрепленным на нем постоянным магнитом 5 вверх / вниз в направляющих 4 и 5.

В нижнем положении, когда уровень жидкости минимален, магнит замыкает геркон 8, а в верхнем (бак полон) – геркон 7. Длина штока и расстояние между направляющими выбирается исходя из высоты водяного бака.

Осталось собрать устройство, которое будет автоматически включать и выключать насос подкачки в зависимости от состояния контактов. Схема его выглядит следующим образом:

Схема управления водяным насосом

Предположим, что бак полностью заполнен, поплавок находится в верхнем положении. Геркон SF2 замкнут, транзистор VT1 закрыт, реле К1 и К2 отключены. Водяной насос, подключенный к разъему ХS1, обесточен. По мере расхода воды поплавок, а вместе с ним и магнит будут опускаться, геркон SF1 разомкнется, но схема останется в прежнем состоянии.

Как только уровень воды упадет ниже критического, замкнется геркон SF1. Транзистор VT1 откроется, реле К1 сработает и встанет на самоблокировку контактами К1.1. Одновременно контакты К1.2 этого же реле подадут питание на пускатель К2, включающий насос. Началась подкачка воды.

По мере увеличения уровня поплавок начнет подниматься, контакт SF1 разомкнется, но заблокированный контактами К1.1 транзистор останется открытым. Как только емкость наполнится, замкнется контакт SF2 и принудительно закроет транзистор. Оба реле отпустят, насос отключится, а схема перейдет в ждущий режим.

При повторении схемы на месте К1 можно использовать любое маломощное электромагнитное реле на напряжение срабатывания 22-24 В, к примеру, РЭС-9 (РС4.524.200). В качестве К2 подойдет РМУ (РС4.523.330) или любое другое на напряжение срабатывания 24 В, контакты которого выдерживают пусковой ток водяного насоса. Герконы пойдут любые, работающие на замыкание или переключение.

Реле уровня с электродными датчиками

При всем своем достоинстве и простоте, предыдущая конструкция уровнемера для емкостей имеет и существенный недостаток – механические узлы, работающие в воде и требующие постоянного обслуживания. Этот недостаток отсутствует у электродной конструкции автомата. Она намного надежнее механической, не требует никакого обслуживания, а схема ненамного сложнее предыдущей.

Здесь в качестве датчиков используются три электрода, выполненные из любого токопроводящего нержавеющего материала. Все электроды электрически изолированы друг от друга и от корпуса емкости. Конструкция сенсора хорошо видна на рисунке, приведенном ниже:

Конструкция трехэлектродного сенсора, где:

• S1 – общий электрод (всегда в воде)
• S2 – сенсор минимума (бак пуст);
• S3 – сенсор максимального уровня (бак полон);

Схема же управления насосом будет выглядеть следующим образом:

Схема автоматического управления насосом при помощи электродных сенсоров

Если бак полон, то все три электрода находятся в воде и электрическое сопротивление между ними невелико. При этом транзистор VT1 закрыт, VT2 открыт. Реле К1 включено и своими нормально замкнутыми контактами обесточивает насос, а нормально разомкнутыми подключает сенсор S2 параллельно S3. Когда уровень воды начинает падать, оголяется электрод S3, но S2 еще в воде и ничего не происходит.

Вода продолжает расходоваться и, наконец, оголяется электрод S2. Благодаря резистору R1 транзисторы переходят в противоположное состояние. Реле отпускает и запускает насос, одновременно отключая датчик S2.

Уровень воды постепенно повышается и сначала замыкает электрод S2 (ничего не происходит – он отключен контактами К1.1), а затем и S3.

В устройстве можно использовать любое маломощное реле, срабатывающее от 12 В, контакты которого способны выдержать ток пускателя насоса.

При необходимости эту же схему можно применить и для автоматической откачки воды, скажем, из подвала. Для этого дренажный насос нужно подключить не к нормально замкнутым, а к нормально разомкнутым контактам реле К1. Никаких других изменений схема не потребует.

Источник: https://chebo.pro/tehnologii/datchiki-urovnemerov-i-avtoregulyatorov-urovnya-vody-v-bake.html

Схема управления (отключения) насосом по уровню воды (на откачку воды и на налив)

 Зачастую бывает мало иметь только насос дл откачки или пополнения воды, еще необходимо и управлять им, то есть включать и включать вовремя. Все бы ничего если подобные процессы у вас запланированы, а если нет, то как же быть? Скажем, у вас есть погреб, где вода прибывает… Или обратная ситуация.

Есть бак, который должен быть всегда полный, готов для полива. В течение дня вода согревается, а вечером вы поливаете. Так вот, за тем и другим необходимо постоянно следить, а это все время, заботы, ваши труды. Но наш век, такие задачи уже решаются на раз-два, то есть можно автоматизировать процесс.

В итоге, автоматика будет все выполнять за вас, накачивать или откачивать воду, а вам лишь останется очень редко следить за ней, проверять ее работоспособность.

Что же, наша статья как раз и будет посвящена такой теме как реализация схемы по откачки или накачке воды, далее мы поговорим об этом более подробно и предметно.

Схема управления (отключения) насосом на откачку воды по уровню

 Начнем мы со схемы по откачке воды, то есть когда перед вами стоит задача откачивать воду до определенного уровня, а затем отключать насос, чтобы он не работал на холостом ходу.  Взгляните на схему ниже.

Именно такая принципиальная электрическая схема способна обеспечить откачку воды, до заданного уровня. Давайте разберем принцип ее работы, что здесь и зачем.

Итак, представим что вода пополняет наш резервуар, не важно что это ваше помещение, погреб или бак… В итоге, когда вода доходит до верхнего геркона SV1, то на катушку управляющего реле Р1 подается напряжение. Его контакты замыкаются, и через них происходит параллельное подключение геркону. Таким образом реле самоподхватывается.

  Также включается и силовое реле Р2, которое коммутирует контакты насоса, то есть насос включается на откачку. Далее уровень воды начинает понижаться и доходит до геркона SV2, в этом случае замыкается он и подает положительный потенциал на обмотку катушки.

В итоге, на катушке с двух сторон оказывается положительный потенциал, ток не идет, магнитное поле реле ослабевает –  реле Р1 отключается. При отключении Р1 отключается и подача питания для реле Р2, то есть насос тоже перестает откачивать воду.  В зависимости от мощности насоса, вы можете подобрать реле на необходимый вам ток.

 Мы ничего не сказали о резисторе 200 Ом. Он необходимо для того, чтобы в процессе включения геркона SV2 не произошло короткого замыкания с минусом, через контакты реле. Резистор лучше всего подобрать такой, чтобы он позволял уверенно срабатывать реле Р1, но был при этом максимально большого возможного потенциала. В нашем случае это было 200 Ом.

Еще одной особенность схемы является применение герконов. Их плюс при применении очевиден, они не контактируют с водой, а значит, на электрическую схему не будут влиять возможные изменения токов и потенциалов при различных жизненных ситуациях, будь то вода соленая или грязная… Схема будет работать всегда стабильно и «без осечек». Не требуется настройки схемы, все работает сразу, при правильном соединении.

 Спустя 2 месяца… Теперь о том, что было сделано пару месяцев спустя, исходя из требований к уменьшению потребления питания в режиме ожидания. То есть это уже вторая версия всего того, о чем мы рассказали выше.

 Сами понимаете, что согласно схемы выше будет включен постоянно блок питания на 12 вольт, который между прочим тоже потребляет не бесплатное электричество.

А исходя из этого было принято решение сделать схему для срабатывания насоса для откачки или налива воды с током в режиме ожидания равным 0 мА. На самом деле реализовать это оказалось легко. Взгляните на схему ниже.

Таким образом реле коммутирует через свои контакты и резистор 36 ом питание на блок питание и опять на саму себя же, то есть самоподхватывается. Насос включается.

Далее, когда уровень воды доходит до низа и срабатывает реле Р2, то оно разрывает ту саму цепь самоподхватывания реле Р1, таким образом обесточивая всю схему и приводя его в режим ожидания. Резистор 36 ом служит для того, чтобы во время включения верхнего геркона ограничить ток на насос, хотя бы немного.

Тем самым снизив индукционный ток на герконе и продлив его жизнь.

Когда же блок питания будет запитан уже через реле Р1, после его срабатывание, то такое сопротивление без проблем обеспечит напряжение для удержания реле, то есть будет не критично, а во вторых не будет греться, так как через него будет протекать не значительный ток. Это лишь ток от потерь в обмотке и ток на питание реле Р1. Поэтому требования к резистору не критичны.
 Осталось сказать о том, что в любой из этих схем могут использоваться не только геркон, но и просто концевые датчики.

 Что же, теперь давайте разберем обратную ситуацию, когда необходимо воду наоборот закачивать в бак и отключать при высоком уровне в нем. То есть насос включается при низком уровне воды, а выключается при высоком.

Схема управления (отключения) насосом на налив воды по уровню

 Если вы охватите нашу статью всю бегло и разом своим взглядом, то заметите, что второй схемы мы просто напросто в статье и не привели, кроме той, что выше. На само деле, это само собой разумеющийся факт, ведь чем по сути отличается схема откачивания от схемы накачивания, разве что тем, что герконы расположены один снизу второй внизу.

То есть если переставить местами герконы, или переподключить контакты к ним, то одна схема превратиться в другую. То есть резюмируем, что для того чтобы переделать вышеприложенную схему в схему по накачке воды, поменяйте местами герконы.

В итоге, насос будет включать от нижнего датчика – геркона SV1, а отключаться на верхнем уровне от геркона SV2.

Реализация установки герконов в качестве концевых датчиков для срабатывания насоса в зависимости от уровня воды

Кроме электрической схемы, вам необходимо будет сделать и конструкцию обеспечивающую замыкание герконов, в зависимости от уровня воды. Мы со свой стороны можем предложить вам парочку вариантов, которые будут удовлетворять таким условиям. Взгляните на них ниже.

В первом случае реализована конструкция с использованием нити, троса. Во втором жесткая конструкция, когда магниты установлены на стержне, плавающем на поплавке. Описывать элементы каждой из конструкций особого смысла нети, здесь в принципе и так все предельно понятно.

Подключение насоса по схеме срабатывания в зависимости от уровня воды в баке – подводя итоги

 Самое главное, это то , что данные схема очень проста, не требует наладки и повторить ее может практически любой, даже не имея опыта работы с электроникой. Второе, схема очень надежная и потребляет минимальную мощность в режиме ожидания, так как все ее цепи разомкнуты. Это значит, что потребление будет ограничиваться лишь потерями тока в блоке питания, не более.

Источник: http://xn-----7kcglddctzgerobebivoffrddel5x.xn--p1ai/kommunikatsii/elektronika/771-skhema-upravleniya-otklyucheniya-nasosom-po-urovnyu-vody-na-otkachku-vody-i-na-naliv

Система управления насосами и поддержания уровня жидкости в резервуаре (расходном баке)

САУ-МП-Х.06 предназначен для управления тремя независимыми насосами, каждый из которых поддерживает уровень жидкости в одной из трех емкостей по показаниям трех датчиков уровня (см. рисунок). Датчики уровня подключены ко входам 1…3 прибора.

Прибор может работать по двум типам логики – прямой и обратной. Логика задается единой для всех трех каналов.

При прямой логике насос включается при размыкании контактов датчика, т. е. насос начинает накачивать в бак жидкость тогда, когда ее уровень опустится ниже уровня контактов датчика.

При обратной логике насос включается при замыкании контактов датчика, т.е. насос начинает откачивать жидкость из емкости, когда ее уровень станет выше уровня контактов датчика.

САУ-МП-Х.11

САУ-МП-Х.11 предназначен для управления двумя циркуляционными насосами, поочередно работающими на одну магистраль, с возможностью аварийной сигнализации.

На магистрали установлен датчик давления ( «сухой контакт»), подключаемый к входу 4. Реле 1 и 2 осуществляют управление насосами. Если отказывают оба двигателя, на реле 3 выдается сигнал аварии, например, для подключения напрямую, без всякого контроля давления, аварийного двигателя. Вход 1 используется для перехода в автоматический режим работы и для сброса аварийного сигнала.

САУ-МП-Х.12

САУ-МП-Х.12 управляет двумя насосами, поочередно работающими на наполнение расходного бака.

На подающей трубе установлен датчик давления ( «сухой контакт»), подключаемый ко входу 4. Датчик верхнего уровня ( «короткий» электрод) подключается ко входу 2, а нижнего уровня ( «длинный» электрод) – ко входу 3.

Если уровень воды выше «короткого» электрода, насосы не работают, и так до тех пор, пока уровень не понизится ниже «длинного» электрода – включается один из насосов.

Двигатель выключается, а при следующем осушении длинного электрода включится двигатель другого насоса.

САУ-МП-Х.13

Модификация САУ-МП-Х.13 является аналогом САУ-МП-Х.11. Отличие заключается в том, что на реле 3 при включении двигателя насоса предварительно выдается сигнал переключения обмоток двигателя на пусковой режим ( «треугольник–звезда»), и лишь по истечении заданного времени включается двигатель. Аварийная сигнализация отсутствует.

САУ-МП-Х.14

САУ-МП-Х.14 ( «Вальс») предназначен для управления установкой из трех циркуляционных насосов, работающих на одну магистраль. На каждом из насосов установлен свой собственный датчик давления (подключаются к входам 1-3).

Насосы работают поочередно парами 1-2, 1-3, 2-3, 1-2….

Если один из насосов отказал, то постоянно работает оставшаяся пара насосов. При включении прибора, когда должны одновременно запускаться насосы первого и второго каналов, во избежание большой нагрузки на сеть пусковыми токами двух двигателей, включение второго канала происходит с некоторым запаздыванием. Аварийная сигнализация отсутствует.

САУ-МП-Х.15

САУ-МП-Х.15 также, как и САУ-МП-Х.11, предназначен для управления основным и резервным насосом и имеет возможность аварийной сигнализации. Отличие состоит в работе реле 3, которое выдает сигнал аварии при отказе любого из двух насосов, при этом включается насос, находившийся в выключенном состоянии.

Если в процессе дальнейшей работы произошел отказ и второго насоса, о его аварии сигнализирует мигание соответствующего светодиода.

САУ-МП-Х.16

Работа САУ-МП-Х.16 аналогична САУ-МП-Х.12, но прибор этой модификации управляет работой двух насосов, работающих на осушение расходного бака.

Если уровень воды выше датчика верхнего уровня, включается один из насосов (реле 1) и работает до осушения датчика нижнего уровня.

В следующий раз при заливании «короткого» электрода осушать емкость будет второй насос (реле 2). Реле 3 используется для сигнализации об аварии.

САУ-МП-Х.17

Модификация САУ-МП-Х.17 аналогична САУ-МП-Х.14, предназначена для управления насосной установкой, содержащей три подающих насоса, которые включаются поочередно и работают на одну общую магистраль, при этом каждый насос имеет свой собственный датчик давления, замыкание контактов которого свидетельствует о нормальной работе насоса.

В автоматическом режиме одновременно работает только один насос, по истечении заданного времени работы насоса происходит его выключение и включение следующего насоса в порядке: 1-й – 2-й – 3-й – 1-й – 2-й.

Если один из насосов отказал, то поочередно работают оставшиеся насосы. При выходе из строя еще одного насоса продолжает работать последний исправный насос, не выключаясь.

САУ-МП-Х.18

САУ-МП-Х.18 управляет двумя насосами (основным и резервным), работающими на осушение емкости. Датчик верхнего уровня подключается ко входу 3 прибора, нижнего уровня – ко входу 2.

Работа насосов осуществляется аналогично алгоритму САУ-МП-Х.12, но для контроля исправности насосов служит контрольная емкость. В ней установлен датчик уровня, подключенный ко входу 4.

Вход 1 используется для блокировки работы насосов, реле 3 – для сигнализации об аварии.

Источник: hozzdvor.ru

Другие статьи по теме:

Мини фонтан своими руками Как включить нагреватель воды Индикатор уровня воды Мини водопад на даче своими руками Как правильно сделать водопровод в частном доме Neva газовая колонка