31.03.21

[Домашняя]

В статье приводится описание простого прибора по очистке пресной воды. В его состав входит электронное устройство с сетевым питанием и преобразователь для питания от аккумулятора автомобиля в походном режиме использования. Использование насоса с питанием от сети вынуждает иметь сетевое напряжение, небольшая потребляемая мощность насоса при высокой производительности оправдывает затраты на изготовление такого типа устройства очистки воды.

Характеристики насоса:

-           напряжение 220-240 В 50 Гц;

-           мощность 5 Вт;

-           высота напора 60 см;

-           производительность 200 л/ч.

Характеристики устройства

очистки воды:

-           напряжение питания 220 В;

-           мощность потребления 5 Вт;

-           интервал времени очистки 15 мин - 2 часа.

В состав входит двигатель - насос с питанием от сети и система угольных и целлюлозных фильтров, электрическая часть защищена от влаги и насос может устанавливаться даже на дно резервуара с нефильтрованной водой, очистка идёт с подачей воды в приёмную ёмкость через шланг диаметром 6 мм. За час работы насос очищает бочку воды в 200 литров, при этом не наблюдается перегрев электродвигателя. Схема автоматики (см. рис. 1) необходима для управления процессом очистки воды, включая автоматическое отключение по времени заполнения ёмкости с чистой водой, сигнализацию смены фильтров, ручную и автоматическую регулировку скорости подачи фильтрованной воды, установку времени работы насоса в зависимости от объёма приёмного резервуара.

Реле времени на двух микросхемах DD1, DD2 позволяет отрабатывать интервалы времени от 15 минут до 2 часов. Для гальванического отделения высокого напряжения сети от электронной схемы устройства команда на отключение насоса проходит через оптопару U1. В качестве ключа используется усилитель на полевом транзисторе VT1. Регулятором оборотов электродвигателя насоса является микросхема DA1 - фазовый регулятор мощности. Генератор прямоугольных импульсов выполнен на двух элементах 2ИЛИ-НЕ микросхемы DD1 серии К561 с низким энергопотреблением. Схемное решение обладает параметрами: частота F = 0.44/R1 С1, где частота - в кГц, сопротивление - в кОм, ёмкость - в мкФ. Минимальная частота генератора F = 0.44/3300*1 = 0,2 Г ц, максимальная - 4,4 Гц при нулевом номинале R1. Напряжение питания микросхем DD1 и DD2 не должно превышать 15 В постоянного тока, частота генератора не зависит от температуры и не снижается при уменьшении напряжения питания до 4 В. Скважность импульсов равна двум. Потребление тока не превышает 2 мА. Элемент DD1.2 используется для сброса показаний счётчика DD2 по входу R в автоматическом режиме. В исходном состоянии конденсатор С2 на входе элемента D1.2 имеет нулевое сопротивление, на выходе 10 DD1 высокий уровень. По мере зарядки конденсатора С2 через резистор R3 происходит сброс показаний счётчика DD2. Напряжение на конденсаторе С2 возрастёт до напряжения питания, элемент DD1.2 переключится, и на его выходе появится низкий уровень, разрешающий работу счётчика DD2. Микросхема DD2 содержит 14- разрядный асинхронный счётчик (счётчик пульсаций), дающий на своих выходах Q6-Q13 16384 двоичных отсчётов, имеет выходной каскад, формирующий тактовые импульсы. Выход Q6 получает сигнал от буферного инвертора. Счётчик сбрасывает выходные сигналы в нуль при напряжении высокого уровня на входе сброса R. Содержание счётчика увеличивается согласно каждому отрицательному перепаду тактового импульса. Интервал времени взят с выхода Q13 (3 DD2), хотя возможно использовать выходы от Q9 до Q13, внеся изменения в работу генератора. При частоте импульса 1,066 Гц на выводе 6 DD2 единица появляется через одну минуту после обнуления. Мультивибратор на DD1.1 и DD1.2 остановится после появления высокого уровня на выходе Q13. Счёт можно в любое время сбросить нажатием кнопки SA1 “Сброс”. Индикация контроля счёта выполнена на светодиоде HL1, каждые восемь импульсов светодиод горит, а следующие восемь импульсов не горит. При достижении счёта в 8192 импульса (вывод 3 DD2), мультивибратор при наличии высокого уровня на входе 6 DD1.2, остановится. Время длительности импульсов мультивибратора устанавливается переменным резистором R1. Длительность импульса также можно изменить заменой резистора R2 и конденсатора СЗ с другими номиналами. Сигнал низкого уровня во время счёта с выхода 3 DD2 шунтирует напряжение делителя на резисторах R5, R6, что разрешает работу генератора и запрещает включение полевого транзистора VT1. Ток в стоковой цепи транзистора отсутствует, светодиод оптопары U1 закрыт и цепь коллектор - эмиттер внутреннего транзистора оптопары имеет высокое сопротивление и не шунтирует резистор R9, то есть фазовый регулятор мощности открыт, электродвигатель насоса работает на полные напряжение и мощность. По окончанию счёта на выходе 3 DD2 возникнет высокий уровень напряжения, который запретит работу мультивибратора по входу 6 DD1.3 -и через резистор R5 откроет полевой транзистор VT1, светодиод оптопары включит внутренний транзистор, который шунтирует выводы 3, 6 микросхемы DA1. Фазовый регулятор мощности DA1 входит в режим отключения и нагрузка плавно обесточивается со временем, зависящим от ёмкости конденсатора С7. Включение насоса после нажатия кнопки “Сброс” происходит также плавно, что защищает механику от преждевременного выхода из строя. Транзисторная оптопара U1 позволяет простым методом регулировать мощность в нагрузке, как и регулятор на резисторе R9 “Обороты насоса”. Оптопара в схеме работает в режиме фототранзистора, когда подключены все три вывода фотоприёмника. Схемотехническая возможность управления, как по цепи светодиода, так и по цепи базы внутреннего транзистора, позволяет оптопаре работать в линейном или ключевом режиме. Большое внутреннее усиление оптопары позволяет использовать микросхему для коммутации больших токов электрических цепей. Микросхема DA1 используется для плавного включения и выключения нагрузки, в данном случае электродвигателя насоса и регулирования частоты вращения. Микросхема регулятора мощности при перегрузке и перегреве ограничивает мощность в нагрузке и состоит из двух тринисторов, узла управления и устройства тепловой защиты. Выходной мощности микросхемы фазового регулятора достаточно для работы электродвигателя используемого насоса, обороты насоса достаточно плавно регулируются при напряжении на электродвигателе от 80 до 240 В. Фазовый регулятор мощности применяется не только для изменения яркости ламп накаливания, но и для регулирования частоты вращения электрических двигателей. Изменяя выходной ток узла управления микросхемы DA1 резистором R9, меняется задержка включения внутренних тринисторов в каждом полупериоде сетевого напряжения и мощность в нагрузке, конденсатор С7 плавно заряжается, напряжение на нагрузке плавно возрастает со временем, зависящим от значения R9, С7. Регулировок в схеме практически нет. Работа начинается с нажатия кнопки SA1 “Сброс”, при этом все показания счётчика DD2 придут в ноль. Запущенный мультивибратор должен выдавать на выходе 4001 импульсы длительностью в секунду. При установке времени резистором R1 частота мультивибратора должна изменяться в указанных пределах. При включении напряжения схема устройства не работает, насос не вращается, светодиод HL1 не горит. После кратковременного нажатия на кнопку SA1 светодиод загорается, а двигатель - насос начинает вращаться. Обороты двигателя насоса можно изменить регулятором оборотов R9, это иногда требуется для более качественной очистке воды от примесей. Питание принципиальной схемы устройства выполнено от сети через умножитель напряжения на диодах VD2, VD3 с ограничением напряжения конденсатором С5. При наладке схему желательно питать от отдельного адаптера напряжением 12 В и током до 100 мА, для соблюдения мер безопасности. Схема собрана на монтажной плате размером 115*45 мм (рис. 2).

Корпус по размерам ненамного превышает размеры монтажной платы, питание подаётся сетевым проводом с вилкой, для подключения насоса закреплено гнездо. Светодиод HL1, кнопка SA1 “Сброс”, регулятор оборотов R9 и выключатель сети SA2 с предохранителем FU1 установлены на передней панели прибора.

Радиолюбитель №8 2018г стр. 10