Датчик уровня жидкости. Реле. Автоматическое включение / выключение насоса, наполняющего бак. Схема, конструкция, устройство

Автомат наполнения емкости с водой включает и выключает насос в зависимости от уровня в бочке. Принципиальная схема, описание работы. Как сделать своими руками (10+)

Реле уровня жидкости

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Для бытовых нужд у себя дома я использую емкость для воды. Эту емкость (бочку) я наполняю из колодца, включаю насос, жду, когда бак наполнится, выключаю насос. Но человек слаб. Периодически я забываю насос включенным, вода переливается через край. Захотелось разработать схему с автоматическим отключением насоса при достижении водой определенного уровня.

Важно! Питание схемы необходимо осуществлять от источника питания с гальванической развязкой от сети. Применение бестрансформаторных источников недопустимо, так как схема контактирует с водой. Контакт воды в баке с электрической сетью наверняка приведет к поражению пользователей электрическим током. Питать схему от малогабаритного импульсного источника (зарядного устройства телефона) не получилось. Причиной тому являются высокочастотные помехи, которые создает в шинах питания такой источник. Оптимальным является питание от обычного маломощного трансформаторного источника питания с выпрямителем и конденсатором для сглаживания пульсаций. Стабилизация напряжения питания не требуется.

Схема автоматического выключения насоса, принцип действия реле уровня

За основу был взят триггер Шмитта. Эксперимент показал, что сопротивление между двумя контактами, опущенными в воду составляет 75 кОм - 150 кОм. Исходя из этого выбраны номиналы резисторов.

На инвертирующем входе операционного усилителя D1 с помощью делителя напряжения на резисторах R1, R2 сформировано напряжение, среднее между шинами питания.

При кратковременном замыкании контактов K1 напряжение на неинвертирующем входе становится больше, чем на инвертирующем. Соответственно, на выходе операционного усилителя формируется положительное напряжение. Через резистор R5 оно поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя, чем поддерживает на нем напряжение, большее напряжения на инвертирующем входе. Таким образом на выходе будет поддерживаться положительным.

Когда контакты касаются воды, напряжение на неинвертирующем входе становится меньше, чем на инвертирующем. Это обеспечивается правильным выбором номинала резистора обратной связи R5. На выходе операционного усилителя напряжение становится отрицательным, через резистор R5 оно подается на вход операционного усилителя, что гарантирует отрицательное напряжение на этом входе до следующего нажатия кнопки K1 вне зависимости от уровня жидкости. Таким образом насос не включится, пока не будет нажата кнопка, даже если вода уже не касается контактов.

Диод VD2 нужен для защиты транзистора VT1 от бросков напряжения при прерывании тока через индуктивную нагрузку (обмотку реле).

Стабилитрон VD1 и резистор R7 обеспечивают надежное запирание транзистора.

Детали

Резисторы R1, R2 - 40 кОм, маломощные.

Резисторы R3, R4, R6, R7 - 5 кОм, маломощные.

Резистор R5 - 270 кОм, маломощный.

Стабилитрон VD1 - 4 В, маломощный.

Микросхема D1 - Операционный усилитель 544УД1.

Транзистор VT1 - КТ503 с любым буквенным индексом.

Диод VD2 - КД510.

Реле - рассчитанное на напряжение срабатывания 12 В, ток срабатывания 20 - 50 мА. Выходные контакты на 220 В, рассчитанные на рабочий ток Вашего насоса.

Контакты - контакты находятся в довольно агрессивной среде. Кроме того к ним приложено некоторое напряжение, что приводит к образованию атомарного кислорода на одном из них. Сначала я использовал просто луженые медные проводники. Они работают довольно надежно, но все же окисляются. Их нужно периодически лудить заново, чтобы быть уверенным в их надежной работе. В результате я напаял на концы контактов небольшие кусочки проволоки из золота. Такую проволоку легко купить в любой ювелирной мастерской. Нужны совсем небольшие кусочки (около 5 мм в длину). Подойдет также звено от золотой цепочки. Их надо припаять так, чтобы часть кусочка осталась не покрытой припоем. Именно эта часть не будет окисляться и обеспечит надежный контакт. Золото к меди хорошо паяется обычным свинцово-оловянным припоем с канифолью, никаких особых флюсов не требуется.

Питание - нестабилизированный источник питания с низким уровнем высокочастотных помех 15 В.

Автомат включения насоса

Описанная выше схема полностью закрыла мои потребности. Моя система водообеспечения не предполагает автоматическое включение насоса. Но мне захотелось все же спроектировать схему включения. Классический вариант всем известен, но он предполагает использование двух операционных усилителей и микросхемы логики. Хотелось сделать схему с минимальным числом деталей. И это удалось. Весь функционал реализован за счет правильного подбора резисторов.

Резистор R3 - 200 кОм, маломощный.

Резистор R4 - 100 кОм, маломощный. Этот резистор иногда надо подобрать для надежного включения и отключения схемы.

Резистор R5 - 270 кОм, маломощный.

Резистор R7 - 5 кОм, маломощный.

Остальные радиодетали, как в предыдущей схеме.

Когда стержни не качаются воды, напряжение на неинвертирующем входе положительное. На выходе оно, следовательно, тоже положительное. Насос включен.

Когда два длинных стержня касаются воды, напряжение на неинвертирующем входе продолжает быть положительным. Насос включен.

Когда короткий стержень касаются воды, напряжение на неинвертирующем входе становится отрицательным. Насос выключается. Через резистор R5 напряжение обратной связи передается на неинвертирующий вход.

По мере снижения уровня воды короткий стержень перестает контактировать с водой. Но напряжение на неинвертирующем входе продолжает оставаться отрицательным за счет резистора R5. Насос включен.

Когда длинные стержни перестают контактировать с водой, напряжение на неинвертирующем входе становится положительным. Насос включается. Процесс повторяется.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.