Автоматическое поддержание уровня воды в баке

Содержание

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

Автоматическое поддержание уровня воды в баке

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.

Когда емкость окажется заполненной, самый короткий электрод попадет в воду, его сопротивление относительно общего электрода уменьшится и автоматика остановит насос.

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.

Принцип работы ультразвукового сигнализатора уровня радарного типа

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.

Транзисторы снова переключаются, реле срабатывает и отключает насос, одновременно подключая сенсор S2 в работу для следующего цикла.

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)

Автоматическое поддержание уровня воды в баке

 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.

 Первоначально в схеме все цепи разомкнуты, а значит она потребляет наши заявленные 0 мА, то есть ничего. Когда же замыкается верхний геркон, то напряжение через трансформатор и диодный мостик включает реле Р1.

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)

Автоматическое поддержание уровня воды в 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.

Модификация

САУ-МП-Х.06

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.

Модификация

САУ-МП-Х.11

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.

Уровень воды в баке начинает повышаться, но двигатель продолжает работать до тех пор, пока вода не закроет «короткий» электрод.

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

Модификация САУ-МП-Х.12

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.

Модификация САУ-МП-Х.14

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.

САУ-МП-Х.20

САУ-МП-Х.20 предназначен для поддержания (долива) уровня жидкости в емкости, а также для сигнализации о переполнении и защиты насоса от «сухого хода».

В емкости устанавливается пятиэлектродный кондуктометрический датчик. Ко входу 1 подключается электрод «сухого хода», ко входам 2 и 3 – датчики нижнего и верхнего рабочих уровней, ко входу 4 – электрод перелива. Пятый электрод осуществляет функцию общего.

Система работает на долив от нижнего до верхнего рабочего уровня. Включение насоса осуществляет реле 2 в зависимости от уровня жидкости в емкости. Реле 1 прибора обеспечивает защиту насоса от «сухого хода». Реле 3 используется для сигнализации о переливе.

Для предотвращения преждевременного срабатывания защиты от «сухого хода» и от перелива введены задержки включения/отключения реле при смачивании/осушении соответствующих электродов.

Модификация САУ-МП-Х.20

Источник: http://fuel-solution.com/services/89/

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.