31.03.21

[Домашняя]

У многих читателей на дачном участке или в загородном доме имеется бак, количество воды в котором необходимо поддерживать в определенных пределах. Он может быть частью систем водоснабжения, отопления или просто резервуаром для летнего душа. Бывает и так, что уровень воды требуется всячески пони­жать, откачивая ее, например, из затопляемого весной подвала или погреба. Сегодня своими решениями задачи автоматического управления водяным насосом делятся с читателями. Предлагаемое простое устройство, которое вполне можно отнести к "конструкциям выходного дня", не только автоматизирует процесс поддержания достаточного количества воды в баке, но и избавляет от опасности по забывчивости оставить бак пустым или налить в него столько воды, что она выплеснется наружу. Самая сложная часть работы — изготовить датчик уровня воды. Он представляет собой опущенную в бак вертикально пластиковую трубу, внутри которой свободно перемещается поплавок с небольшим постоянным магнитом. Самый подходящий материал для поплавка — пенопласт, в который упаковывают бытовую технику. Магнит можно найти в динамической головке громкоговорителя, в головном телефоне, в электродвигателе от детской игрушки. Чтобы поплавок не выпадал из трубы, ее нижнюю часть перекрывают немагнитной шпилькой, например, из медной проволоки. Снаружи на трубе укрепляют два геркона, причем место их установки придется подбирать экспериментально. Первый геркон должен замыкаться под действием магнитного поля поплавка, когда количество воды в баке достигает максимума, и добавлять ее больше не требуется. Второй геркон устанавливают ниже первого. Его замыкание означает, что воды в баке осталось мало и ее запас необходимо пополнить. Для повышения надежности системы в непосредственной близости от каждого геркона можно разместить еще по одному, соединив каждую пару герконов параллельно. Учтите, что расстояние между герконами—датчиками верхнего и нижнего уровней воды должно быть достаточно большим, чтобы магнитное поле поплавка никогда не действовало на них одновременно. Как будет ясно из дальнейшего, длительное одновременное замыкание герконов может привести к неприятностям. Герконы и идущие к ним провода необходимо защитить от воды, покрыв подходящим компаундом или герметиком. Схема электронного блока автомата изображена на рис. 1.

Он построен на ОУ DA1, включенном по схеме триггера Шмитта. Напряжение на инвертирующем входе ОУ равно напряжению стабилизации стабилитрона VD5 — 3,3 В. Предположим, что в момент включения питания автомата бак заполнен наполовину и поплавок с магнитом находится ниже геркона SF1, но выше SF2, поэтому оба они разомкнуты. Конденсатор С2 разряжен. Зарядиться всегда существующим входным током ОУ ему не позволяет резистор R2. В этом состоянии напряжение на неинвертирующем входе ОУ близко к нулевому — оно меньше, чем на инвертирующем входе. В результате напряжение на выходе ОУ также близко к нулю. Через усилитель тока — эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 — оно поступает на реле К1, но недостаточно для его срабатывания. Контакты реле разомкнуты и включаемый ими подающий воду в бак насос не работает. Когда количество воды в баке уменьшится настолько, что поплавок с магнитом окажется рядом с герконом SF2, последний замкнется. Это приведет к увеличению напряжения на неинвертирующем входе ОУ почти до напряжения питания — заведомо больше, чем на инвертирующем входе. Напряжение на выходе ОУ и эмиттере транзистора VT1, скачком увеличившись, станет достаточным для срабатывания реле К1. Его замкнувшиеся контакты включат насос. По мере накопления воды в баке поплавок всплывает, удаляясь от геркона SF2, который через некоторое время размыкается. Но это не вызывает изменения состояния ОУ и выключения насоса, поскольку часть выходного напряжения ОУ поступает на его неинвертирующий вход по цепи положительной обратной связи R4VD6. Для выключения насоса необходимо, чтобы магнит, поднимаясь вместе с поплавком, достиг геркона SF1 и вызвал его замыкание. Это уменьшит напряжение на неинвертирующем входе ОУ до нуля и вернет автомат в исходное состояние с выключенным насосом. В таком состоянии он останется и после размыкания геркона SF1 в результате расходования воды из бака вплоть до нового замыкания геркона SF2. Печатная плата электронного блока автомата показана на рис. 2.

ОУ LM709 можно заменить практически любым другим. Реле К1 — 812Н-1С-С или подобное с обмоткой на 12 В. Если мощность контактов реле недостаточна для непосредственного управления имеющимся насосом, можно применить промежуточное реле-пускатель. Диоды КД243А заменяются на 1N4001, диод КД522Б — на 1N4148, стабилитрон КС133А — на другой с таким же (3,3 В) или немного меньшим напряжением стабилизации. В крайнем случае, вместо стабилитрона можно включить в прямом направлении два - три соединенных последовательно обычных кремниевых маломощных диода. Замену транзистору КТ815А следует подбирать с учетом того, что допустимое значение тока его эмиттера (или равного ему тока коллектора) не должно быть меньше рабочего тока обмотки реле К1. Возможно, этот транзистор придется снабдить теплоотводом. Питают автомат от любого источника постоянного (12... 16 В) или переменного (9... 12 В) напряжения, рассчитанного на ток нагрузки не менее 1 А. Основное требование к источнику — надежная изоляция его выхода от сети 220 В, Чтобы иметь возможность управлять насосом вручную, параллельно герконам можно подключить две кнопки. Нажатие на одну из них (параллельную геркону SF2) включит насос, а на другую (параллельную геркону SF1) выключит его. Однако кнопки следует расположить так, чтобы невозможно было нажать на них одновременно. Иначе, как и при одновременном срабатывании герконов, произойдет замыкание источника питания автомата на резистор R1 через диодный мост VD1—-VD4, замкнутые герконы и кнопки. Хотя номинал этого резистора выбран таким, что ток замыкания не достигнет значения, при котором источник питания немедленно выйдет из строя, в Случае длительного протекания такого тока детали источника и самого автомата могут перегреться.

Радио  №6 2011г стр. 39