Автомат контроля уровня воды в резервуаре



В настоящее время активно развивается частный сектор жилищного строительства. Многие дачные кооперативы превращаются в коттеджные посёлки. Если раньше деревни и посёлки опустевали и исчезали с карты страны, то теперь стали появляться новые, застроенные относительно современными частными домами самых разных «ценовых категорий». В очень многих новоиспечённых населённых пунктах отсутствуют некоторые коммуникации. Электричество обычно есть всегда, но центральный водопровод – редкость. Воду берут из колодцев или скважин и доставляют в дом по самодельному водопроводу. Роль водонапорной башни исполняет котёл на чердаке дома или флигеля, гаража, сарая, а вода в него накачивается с помощью погружного насоса.
Этот автомат предназначен для поддержания уровня воды в котле, не допуская его опустошения и переполнения. Обычно в таких схемах применяют контактные датчики, замыкающиеся через сопротивление воды. Но протекание тока через эти контакты в среде солей имеющихся в воде приводит к их коррозии и к насыщению воды ионами металла, из которого сделаны эти контакты. То и другое не желательно.
Можно использовать готовые механические датчики уровня жидкостей. Легче всего приобрести автомобильные датчики. В этом автомате используются датчики от машин семейства ВАЗ-2110. Для контроля максимального заполнения – датчик уровня охлаждающей жидкости, а для контроля минимального заполнения – датчик уровня жидкости омывания стекол. Эти датчики сходны по конструкции, но шток с поплавком датчика омывания стекол значительно длиннее. Расположив их верхние части в отверстия проделанных в крышке котла можно получить зону контроля уровня в 10 см от максимума до минимума. Обычно этого достаточно.
Е1 – датчик максимума, Е2 – минимума. Кнопки S1 и S2 служат для ручного управления. Конденсатор С1 принуждает схему к выключенному состоянию в момент подачи на схему питания.
В основе схемы RS-триггер на элементах микросхемы D1. Когда в котле уровень воды ниже минимального контакты обоих датчиков замкнуты (так как поплавки вывешены). При этом на выходе элемента D1.3 логическая единица, которая устанавливает триггер в состояние единицы. Напряжение высокого логического уровня с выхода D1.1 проходит на базу транзистора VT1 и открывает его. Реле K1 замыкает контакты и подключает к сети погружной насос. Начинается пополнение котла.
Постепенно уровень воды поднимается. Поднимается поплавок датчика E2 и его контакты замыкаются. Но триггер остаётся в единичном состоянии и накачка воды продолжается.
С дальнейшим накачиванием вода достигает максимального уровня, при котором поднимается поплавок датчика Е1 и его контакты размыкаются. Через резистор R1 напряжение высокого логического уровня от положительной шины питания поступает на вывод 1 D1.1. Триггер переключается в нулевое состояние. Напряжение на выходе D1.1 падает до низкого логического уровня. Транзистор VT1 закрывается и реле K1 выключает насос.



Когда происходит отток воды из котла в систему водопровода уровень воды начинает снижаться. Сначала вывешивается поплавок датчика Е1. Но насос ещё не включается. Включение насоса происходит при вывешивании поплавка датчика Е2. То есть, насос включается, когда оба датчика замкнуты (оба поплавка вывешены), а выключается когда оба поплавка погружены (оба датчика разомкнуты). В промежуточных положениях (один замкнут, другой разомкнут) установившееся состояние не меняется.
Кнопки S1 и S2 служат для ручного управления. Кнопкой S1 можно включить подачу воды раньше чем будет вывешен поплавок датчика Е2. Кнопкой S2 можно выключить подачу воды. Если кнопка S2 будет с фиксацией, включив её можно полностью заблокировать насос. От кнопок можно отказаться вовсе. Конденсатор С1 в момент включения питания устанавливает триггер в ноль, чтобы насос сам не включился из-за сбоя при перебоях в электропитании.
Схема питается от сети через маломощный силовой трансформатор Т1. Здесь используется популярный китайский трансформатор марки «ALG» с вторичной обмоткой 9-0-9 V на ток не ниже 150 mA. Средний отвод обмотки не используется. На выходе моста VD2 на конденсаторе С3 выделяется напряжение около 22-24 V. Номинальным напряжением питания отмотки реле F40.51 является 24 V, но уверенное срабатывание начинается уже с 15-16 V. Диод VD3 защищает транзистор от выброса ЭДС самоиндукции обмотки реле.
Микросхема питается напряжением 13 V от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1 и резисторе R6. Последовательно R6 включён индикаторный светодиод HL1, индицирующий включенное состояние схемы. Светодиод HL2 индицирует включённое состояние насоса.
Источник питания можно сделать по другой трансформаторной схеме. Необходимо чтобы на выходе выпрямителя было постоянное напряжение обеспечивающее уверенное срабатывание реле. Например, если реле с обмоткой на 12 V, то и напряжение питания можно опустить до 12 V. Использовать в данной схеме бестрансформаторный источник категорически нельзя, так как под потенциалом сети окажется водопроводная система. Это может привести к поражению током. По этой же причине нельзя использовать вместо реле ключевые тиристорные или транзисторные схемы с гальванической связью с схемой управления (можно только при управлении через оптопару).
Детали. Микросхему К561ЛЕ10 можно заменить на К176ЛЕ10. Стабилитрон на КС512, КС513. Светодиоды – индикаторные постоянного свечения (не мигающие) любого типа, марки и цвета. Диодный мост КЦ407 можно заменить практически любым или сделать его практически на любых диодах общего применения. Диод VD2 – практически любой кремниевый диод малой или средней мощности. Транзистор КТ315Е можно заменить любым транзистором n-p-n общего назначения, например, КТ3102, КТ315, МП35. Реле F40.51 можно заменить любым реле с обмоткой на 24 V, контакты которого подходят под мощность насоса. Если использовать реле с обмоткой на меньше напряжение, нужно последовательно обмотке включить резистор, на котором будет падать избыток. Например, при обмотке на 12 V сопротивление такого резистора должно равняться сопротивлению обмотки реле постоянному току. Если ток обмотки реле более 80 mA нужно переделать ключ на VT1 под соответствующий ток, возможно, сделать этот каскад на составном транзисторе или на полевом мощном транзисторе.
При использовании вместо реле симисторной оптопары светодиод оптопары включается вместо обмотки реле через токоограничительный резистор, сопротивлением соответственно номинальному току через светодиод используемой оптопары.

Сысоев М.