Блок управления насосом по уровню. Схема управления (отключения) насосом по уровню воды (на откачку воды и на налив)

На изготовление блока управления насосом подтолкнула неидеальность нашего деревенского ЖКХ - а именно проблема с водоснабжением. То трубы у них прорывает, то насос на насосной сгорает и так далее. В результате этого у дома пробурена скважина и помещен в нее вибрационный насос типа «Малыш», а в подвале дома установлены емкость из нержавейки на 250л и компрессорная станция, поддерживающая давление в водопроводе дома. Но возникла проблема – поддерживать уровень воды в емкости. В Интернете ничего понравившееся не нашел и стал делать прибор под свои запросы. Стал искать датчики уровня и нашёл вот такие (см. фото датчика).

В качестве варианта управления насосом в скважине решил придумать что-то на контроллере, а заодно немного освоить, так как была нужна многорежимность. За основу был взят микроконтроллер ATtiy2313 и разработана такая вот схема (для лучшего качества смотрите вложение в формате splan7). Схема управления насосом:

Писалась на ассемблере, скачать можно здесь в архиве. Данная схема позволяет управлять насосом в 3-х режимах (выбираются кнопкой «Режим»):
1) Режим «Баня» - включение насоса от кнопки «Вкл/Выкл» - это для того, чтобы заливать воду напрямую из скважины в баню, ну или машину помыть.
2) Режим «Лето» - поддержание уровня воды в емкости с использование датчиков уровня (при достижении уровня контакты датчика замыкаются)
3) Режим «Зима» - долив воды (кнопка Вкл/Выкл) в емкость до уровня «Max» при уровне ниже «Min». Режим введен для того, что при зимних морозах вода в шланге замерзает и, чтобы включить насос в скважине, шланг надо сначала разморозить горячей водой.

Дисплей прикрутил из соображений удобности, сначала хотел светодиоды, но домашним не объяснишь какой огонек что значит, памяти не хватит). На первой строке дисплея выводится информация с названием режима, на второй – такая информация как «Работает насос», «Насос отключен» и «Уровень минимум» для зимнего режима. В итоге собранное устройство управления насосом выглядит следующим образом:

Для удобности добавил включение подсветки дисплея примерно на 8 секунд при нажатии любой кнопки. Питание 12 вольт и реле-повторители особо здесь не нужны. Установил их из-за большой длины кабелей (почти 15 метров) до датчиков уровня. Автор схемы: skateman.

Обсудить статью УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ

Наличие проточной и питьевой воды - важнейшая составляющая комфортного проживания и отдыха за городом. В ситуации, когда центральное водоснабжение недоступно, единственным верным решением становится бурение скважины или колодца и последующая установка автоматического погружного насоса. Бесперебойное функционирование агрегата зависит от системы управления, которая собирается по разным схемам.

Управление погружным насосом - целесообразность автоматики

Для обустройства в загородном доме полнофункциональной системы водоснабжения необходима автоматизация процесса наполнения расходных емкостей. Управление насосом должно быть надежным в работе и простым по устройству.

Автоматизация насосной установки позволяет добиться бесперебойного и надежного водоснабжения, сократить эксплуатационные расходы и затраты труда, а также уменьшить объемы регулирующих резервуаров.

Для организации автоматической работы насоса кроме стандартной аппаратуры общего применения (магнитных пускателей, контакторов, промежуточных реле и переключателей) используют и специальные аппараты контроля/управления. К таким элементам относят:

• струйные реле;
• реле контроля уровня и заливки;
• электродные реле уровня;
• датчики емкостного типа;
• различные манометры;
• поплавковое реле и т.д.

Варианты управления погружным насосом

Можно выделить три вида приборов для управления погружным насосом:

• блок управления в виде пульта;
• прессконтроль;
• автоматическое управление с механизмом поддержания постоянного давления воды в системе.

Первый вариант - простейший блок управления, способный защитить насос от перепадов напряжения и возможных коротких замыканий. Автоматический режим работы достигается подключением блока управления к реле уровня или реле давления. Иногда пульт управления подсоединяется к поплавковому выключателю. На подобный блок автоматики цена не превышает 4000-5000 рублей. Однако целесообразности использования такого управления без защиты насоса от сухого хода и реле давления нет.

Существуют блоки со встроенными системами, например, «Водолей 4000» стоимостью 4000-10000 р. Существенный плюс оборудования - простота монтажа. Установку возможно выполнить самостоятельно без привлечения специалистов.

Второй вариант - «прессконтроль» оснащен встроенными системами пассивной защиты от сухого хода и автоматизированной работы насоса. Управление базируется по ориентировке на ряд параметров, среди которых обязательно учитываются уровень протока и давления воды. Например, если расход воды выше 50 л/мин, то оборудование под корректировкой прессконтроля функционирует непрерывно. По мере уменьшения водяного потока/повышения давления срабатывает автоматика и прессконтроль отключает насос.

При расходовании жидкости менее 50 л/мин запуск насоса происходит со снижением давления в системе водоснабжения до 1,5 атмосфер. Эта функция особенно важна в условиях резкого скачка давления, когда требуется сократить количество включений/выключений устройства при минимальном расходе воды.

Удачные модели прессконтрольного оборудования: Brio-2000M и Водолей.

Третий вариант - блочное управление с поддержанием стабильного давления по всей системе. Это устройство целесообразно устанавливать там, где крайне нежелательны «скачки» давления.

Важно! Стабильно завышенные показатели давления увеличивают расход электроэнергии, при этом КПД насосного оборудования снижается

Шкаф управления погружным насосом: необходимость и функции

Шкаф управления - обязательный элемент автономной системы водоснабжения, работающий на базе насоса погружного типа. В нем интегрируются все управляющие, контрольные узлы и предохранительные блоки.

При помощи распределительного шкафа получится решить ряд задач:

1. Обеспечение плавного, безопасного пуска электродвигателя насоса.
2. Регулирование частотного преобразователя.
3. Отслеживание эксплуатационных параметров автономного водоснабжения: температура воды, давление в трубах, уровень в скважине.
4. Выравнивание характеристик тока, который подается на клеммы электродвигателя и регулирует частоту вращения насосного вала.

Шкаф управления, обслуживающий одновременно несколько агрегатов, имеет расширенный функционал:

1. Контроль периодичности работы насосов. Блоки управления попеременно обеспечивают равномерный износ машинной части оборудования. Это увеличивает почти в два раза срок эксплуатации напорного оборудования.
2. Отслеживание непрерывности работы агрегатов. Если один насос вышел из строя, то скважина продолжит выкачку воды на второй (резервной) линии.
3. Контроль функциональности насосного оборудования. Во время простоя устройства предотвращается его заиливание.

Типовая комплектация шкафа управления

Распределительный шкаф для погружного насоса (водопроводного, дренажного, пожарного) состоит из следующих элементов:

1. Корпус - металлическая коробка, рассчитанная для монтажа электротехнического оборудования.
2. Лицевая панель - изготавливается на базе крышки корпуса, в которую встроены кнопки «Стоп»/«Пуск». На лицевой стороне монтируются индикаторы работы датчиков и насосов, а также реле переключения с ручного на автоматический режим.
3. Блок контроля фаз состоит из трех датчиков, отслеживающих нагрузку по фазам. Устройство устанавливается около «входа» в аппаратную часть распределительного шкафа.
4. Контрактор - переключатель, подающий электричество на клеммы насосной установки и отключающий агрегат от сети.
5. Предохранитель - специальное реле, нивелирующее последствия короткого замыкания в системе. В случае замыкания перегорит плавкий элемент предохранителя, а не обмотка двигателя или содержимое шкафа.
6. Блок управления - контролирует режим работы агрегата. Состоит из датчика отключения/включения насоса и датчика переполнения. Клеммы датчиков вводятся в гидробак и в скважину.
7. Частотный преобразователь управляет оборотами вала асинхронного двигателя, сбрасывая и наращивая частоту вращения в момент выключения и старта насоса.
8. Датчики давления и температуры подключаются к контрактору и блокируют запуск агрегата в ненадлежащих условиях эксплуатации - обледенении труб, повышении давлении и пр.

Подобная «начинка» шкафов управления принята за основу многими производителями. Но наряду с тем, некоторые компании внедряют в типовую схему инновационные решения, повышая конкурентоспособность продукта.

Обзор блоков управления разных производителей

Автоматическая станция «Каскад»

Станция управления погружным насосом «Каскад» предназначена для автоматического управления/защиты трехфазного электродвигателя агрегата, рассчитанного на 380 В. Станция представляет собой металлический шкаф, запирающийся на замок. В комплект входят:

• станция управления;
• датчик сухого хода (кондуктометрический тип);
• датчик уровня;
• паспорт и руководство по эксплуатации.

Технические и эксплуатационные характеристики станции «Каскад»:

• номинальный ток - до 250 А;
• рабочее положение - вертикальное;
• питание датчиков уровня переменным током;
• измерение тока по фазам нагрузки;
• питающее напряжение - 380 В;
• степень защиты - IP21, IP54.

Выпускаемые модели

Аварийное отключение в случае:

• перегрузок во время работы и в момент запуска;
• обрыва одной/двух фаз;
• «холостом» ходе двигателя;
• перегреве электродвигателя;
• низкого дебета скважины;
• короткого замыкания в цепи электродвигателя.

Устройство управления «Высота»

Устройство защиты/управления погружным наосом «Высота» предназначено для центробежных скважных агрегатов мощностью 2,8-90 кВт. Основные функции:

• пуск/остановка насоса зависимо от уровня жидкости в резервуаре;
• выключение агрегата при коротких замыканиях;
• защита от сухого хода;
• контроль сопротивления изоляции двигателя;
• контроль нагрузки в фазе.

Важно! Если не используется датчик уровней, то возможна работа устройства в дистанционном режиме управления

Принцип работы станции «Высота»

При отсутствии в резервуаре воды, нижний и верхний электронные датчики (КНУ, КВУ) разомкнуты, а реле К1 обесточено - происходит запуск насосного оборудования. При верхнем уровне жидкости контакт КВУ замыкает цепь, срабатывает реле К1 и размыкает цепь катушки пускателя - насос отключается. После понижения уровня воды ниже КНУ происходит повторное включение электронасоса.

Защита от короткого замыкания электроцепи обеспечивается выключателем QF, цепи управления - предохранителем FU. Токовое тепловое реле КК защищает от перегрузок, при срабатывании светиться лампочка с надписью «Перегрузка».

Прибор управления Овен САУ-М2

Прибор для управления погружным насосом Овен САУ-М2 используется для поддержания уровня воды в накопительных емкостях, резервуарах, отстойниках и комплексах осушения.

Технические характеристики и условия эксплуатации:

• номинально напряжение - 220В;
• допустимые отклонения от уровня рекомендованного напряжения - +10…-15%;
• максимально допустимый ток - 8 А;
• сопротивление жидкости, при котором срабатывает датчик - до 500 кОм;
• степень зашиты корпуса - IP44;
• температура окружающей среды - +1…+50°С;
• относительная влажность воздуха - максимум 80% при температуре +35°С;
• атмосферное давление - около 86-106,7 кПа.

Функциональная схема блока управления погружным насосом САУ-М2

Когда уровень воды в резервуаре достигает нижней отметки, где установлен длинный электрод датчика бака, емкость автоматически наполняется до верхнего уровня, на котором монтирован короткий электрод датчика бака. К устройству подключены 2 трехэлектродных датчика:

• датчик уровня заполняемой емкости;
• датчик уровня в емкости, используемой для забора жидкости (скважина).

Компараторы 1-4 сравнивают значения сигналов с опорным значением, после чего выдают сигнал на включение/выключение реле насоса, к которому подсоединен электропривод агрегата.

Реле «Насос» выключается при затоплении короткого электрода датчика емкости и включается при осушении длинного электрода (нижний уровень).

Простая схема управления погружным насосом

Для обустройства дачного водоснабжения на небольшом возвышении желательно разместить емкость для накопления воды. Из бака по водопроводным трубам вода будет подаваться в дом и нужные места приусадебного участка. На рисунке приведена схема простейшего механизма управления насосом, которое можно организовать самостоятельно.

Схема состоит из небольшого количества элементов. Достоинства такого управления - простота установки и надежность.

Принцип работы:

1. Запуск и выключение агрегата осуществляется нормально-замкнутым контактом реле К1.1.
2. Режим работы выбирается переключателем S2 (водоподъем-дренаж).
3. Датчики F1 и F2 контролируют уровень воды в резервуаре (в качестве бака можно применять обычную деревянную бочку или пластмассовую емкость).
4. Включение питания выключателем S1, в случае, когда уровень жидкости ниже датчика F1 катушка реле обесточена - насос запускается через замкнутые контакты реле К1.1. После того, как вода поднимется до датчика F1 транзистор VT1 откроется и включит реле К1. Нормально-замкнутые контакты К1.1 рассоединятся и агрегат остановится.

В системе управления используется маломощный трансформатор от вещательного приемника. При этом важно соблюдать, чтоб напряжение на конденсаторе С1 было не менее 24 В. Диоды КД212А можно заменить любым диодом с выпрямленным током порядка 1 А и обратным напряжением более 100 В.

Электросхема насосных станций состоит из электроаппаратов общего назначения и специализированных устройств, применяемые в цепях автоматического контроля и защиты. В электросхемах насосных станций широко применяются магнитные пускатели и автоматы, контакторы и электродвигатели насосов, устройства сигнализации, кнопки управления, устройства защиты от перенапряжений, прочая аппаратура.

К специализированным устройствам, помогающим реализовать систему автоматического управления насосной станции относятся:

1. Реле давления и контроля уровня жидкости (поплавковое реле);
2. Манометры и датчики;
3. Реле, контролирующие заполнение центробежных насосов.

Простейшая электросхема управления насосным агрегатом.

Рис.1 Схема управления электрическими агрегатами насосной станции.

Простейшая схема управления насосным агрегатом может предусматривать два режима работы электронасосов:

1. Автоматический режим;
2. Ручное управление.

Текущий режим управления выбирается ключом КУ.

Ручное управление:

1. Переключателем КУ выбирается ручной режим.
2. Для запуска насосного агрегата нужно замкнуть кнопку включения SBC и подать напряжение на магнитный пускатель КМ.
3. Магнитный пускатель включается и через контакты KM1 становится на самоудержание.
4. Силовые контакты пускателя подают напряжение к электродвигателю, насосный агрегат начинает работать.
5. Отключение насоса осуществляется кнопкой SBT.
Контроль за работой оборудования осуществляет оператор вручную.

Автоматическое управление

1. Переключателем КУ устанавливается в положение автоматического управления, контакт SB замкнут и шунтирует цепь самоудержания.
2. Контакт КК поплавкового реле разомкнут при малом уровне жидкости в емкости. Насос не работает.
3. Если уровень жидкости достигнет определенного уровня, контакт поплавкового реле замыкается, включается магнитный пускатель, насос начинает откачивать жидкость из бака.
4. При уменьшении уровня жидкости в баке контакты КК размыкаются, насос останавливается.

Защита электродвигателей

Для защиты электродвигателей от перегрузки и токов КЗ используется автоматический выключатель QF с комбинированным расцепителем. Защита электродвигателя от исчезновения напряжения (нулевая защита) осуществляется катушкой магнитного пускателя.
Электрохема управления двумя гидроагрегатами насосной станции.

Рис.2 Схема автоматического управления двумя насосами.

Схема управления двумя насосными агрегатами насосной станции позволяет организовать автоматическое управление насосной станцией без участия дежурного персонала. Электросхема насосной станции включает в себя 2 гидронасоса. Один насос работает в нормальном режиме. Второй насос находится в резерве и автоматически включается в работу, если первый не справляется с нагрузкой либо вышел из строя. Какой из насосов в данный момент работает в рабочем режиме, а какой — резервный, определяет переключатель режима откачки ПО:

1. первое положение переключателя - в рабочем режиме насос 1;
2. второе положение - в рабочем режиме насос 2.

Схема позволяет автоматически управлять электродвигателями гидроагрегатов, имеющих постоянно открытые выходные заглушки. Для определения уровня воды в емкости в схеме используется четырехуровневый электронный датчик уровня ДУ. Его контактами Э1, Э2, Э3, Э4 подаются команды управления на запуск и отключения двигателей системы водоснабжения.
Рассмотрим работу схемы в автоматическом режиме, при рабочем насосе 1 с двигателем М1. Переключатель ПО в 1 положении. Контакты 1, 3 переключателя отсечки замкнуты, но реле РУ1, РУ2 не срабатывают, так как их цепь разомкнута контактами Э2, Э3 датчика ДУ. Если уровень жидкости повышается до уровня датчика Э2, цепь катушки реле РУ1 замыкается. Реле срабатывает. Замыкается его контакт РУ1, которым подается напряжение к катушке магнитного пускателя. Магнитный пускатель своими контактами КМ1.1 подает питание к электродвигателю насоса М1. Запускается электронасос Н1 и начинает откачку.

В нормальном режиме уровень воды в емкости снижается, цепь контакта Э2 разрывается, однако двигатель продолжает работать. Он отключится только тогда, когда уровень воды упадет ниже контакта Э1. Это сделано для того, чтобы избежать частых циклов включение-выключение двигателя при небольшом колебании уровня жидкости возле уровня контакта Э2.
Если производительности насоса Н1 не хватает или он вышел из строя, уровень жидкости будет подниматься и замкнет контакты датчика Э3, которое подаст питание в цепь катушки реле РУ2. В результате будет подано напряжение на магнитный пускатель ПМ2, контакты которого обеспечат запуск электродвигателя М2 резервного агрегата. Резервный насос отключится при снижении уровня ниже контакта Э1.

Если уровень жидкости по какой-либо причине достигнет уровня максимально допустимого уровня, замкнется контакт Э4. Это вызовет срабатывание аварийного реле РА, которое оповестит персонал о ненормальном режиме. Контроль напряжения в схеме осуществляется с помощью реле РКН. Цепи сигнализации питаются от шин гарантированного питания. Лампа НL сигнализирует о наличии напряжения в цепях управления насосами. При необходимости, можно перевести насосы на ручное управление и управлять процессами включения и отключения вручную.

Схема управления задвижками насосной станции

Рассмотрим схему насосной задвижки, которая управляется через редуктор малогабаритным асинхронным электродвигателем. При поданном напряжении на схему начинает вполнакала светится зеленая лампа. Она сигнализирует о закрытом положении заглушки. Запуск насосного агрегата осуществляется реле уровня РУ. Один из контактов РУ дает команду на запуск электродвигателя М1 насосного агрегата, а второй - замыкает цепь катушки реле РП1, управляющей работой двигателя заглушки М2.

После пуска насоса и повышении давления в водопроводной системе до нормального уровня, замыкается контакт реле давления РД, включенный последовательно с контактном РУ в цепи катушки РП1. Реле РП1 подтягивается, замыкает нормально разомкнутый контакт и подает напряжение на контактор открытия задвижки КО. Контактор запускает электродвигатель М2 на открытие задвижки. Процесс открытия задвижки контролируется концевиком ВК2, а также ярко горящей красной лампой. После того, как задвижка полностью откроется, контакты ВК2 разомкнутся, отключится КО, двигатель управления задвижкой остановится. Красная лампа станет гореть вполнакала, а зеленая полностью погаснет. Аналогично работает схема закрытия задвижки. Для аварийного отключения схемы управления используется аварийный выключатель ВКА. При срабатывании выключателя гаснут обе сигнальные лампы.

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

• Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
• Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
• Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело — измерять высоту питьевой воды в баке, другое — проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

• поплавочного типа;
• использующие ультразвуковые волны;
• устройства с емкостным принципом определения уровня;
• электродные;
• радарного типа;
• работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

Рисунок 4. Измерение уровня жидкости кондуктометрическими датчиками

В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Рис. 5. Емкостной датчик уровня

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня — на замыкание, максимального — на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.

Уверен, что многим нужен простой, надёжный и лёгкий в изготовлении блок управления водяным насосом . Предлагаю схему, которой в этом плане трудно найти равную, к тому же при самостоятельном изготовлении устройство обойдётся почти даром, так как не содержит дефицитных деталей, и все нужные детали обычно имеются в наличии. Магазинный же аналог данного блока «тянет» не на одну сотню рублей. Отмечу также, подобное устройство может работать и в системе водозабора, когда насос наполняет какую-либо емкость, и в дренажных системах при откачке воды из резервуара по мере его наполнения.

Простое устройство для управления водяным насосом - самодельный блок управления насосом

Схема устройства представлена на рис. 1. О деталях схемы мы поговорим ниже, а пока познакомимся с принципом действия датчиков уровня.

На рис. 2 приведена схема датчика для металлической емкости. Особенность ее состоит в том, что здесь один провод подключен непосредственно к баку, в результате уменьшается (на один) число необходимых проводов. Чувствительные элементы датчика - два штыря (электрода) из нержавеющей проволоки. У датчика для неметаллической емкости - две пары пластин (рис. З.), о конструкции которых будет рассказано ниже.

Принцип действия устройства для управления водяным насосом довольно прост. Рассмотрим случай водозабора в металлический бак, в котором установлен датчик из двух штырей (см. рис. 2). Для наглядности контакты К 1.3 реле К1, приведенного на схеме на рис. 1, нарисованы рядом с баком, на самом деле они, конечно, находятся внутри реле и подключены к датчикам проводами.

Пока воды нет, контакта между корпусом бака и электродом F1 не будет, следовательно, на управляющий электрод тиристора VS1 напряжение не подается, и он закрыт, реле К1 обесточено и его контакт К1.3 разомкнут, а контакты К1.1 и К1.2 замкнуты. Когда вода поднимается до штыря F1, то между ним и корпусом бака пойдёт ток, достаточный для того, чтобы открыть тиристор VS1. В результате сработает реле К, которое отключит насос, разомкнув контакты К1.1 и К1.2. Кроме этого, реле замкнет К1.3 и тем самым «удлинит» штырь F1, подключив к нему штырь F2, что обеспечит необходимый рабочий объём в баке, а значит, нормальную работу всей системы управления. Регулируемый объём воды, понятно, будет зависеть от разницы уровней нижних концов штырей F1 и F2. Этот объем желательно предусмотреть побольше, тогда насос станет реже включаться. Насос будет обесточен, пока вода не опустится ниже штыря F2, после чего насос снова включится и весь цикл заполнения бака повторится.

Для периодической откачки воды из резервуара (дренажа) потребуется у реле К1 заменить нормально замкнутые контакты К1.1 и К1.2 на нормально разомкнутые, как показано на рис. 4, при этом остальная часть схемы не изменяется.

Важное преимущество этой схемы состоит в том, что через контакты датчиков идёт переменный ток. Ведь при постоянном токе контакты корродируют, что приводит к нестабильной работе и даже полному отказу системы. На переменном же токе, как показывает практика, такие устройства работают безотказно.

Теперь о деталях. Трансформатор Т1 - сетевой, маломощный, подойдет и малогабаритный. Обмотка I - сетевая, на 220 В. Напряжение на вторичной обмотке II примерно вдвое больше знамения постоянного рабочего напряжения реле. Например, если обмотка реле рассчитана на постоянное напряжение 24 В, на вторичной обмотке II должно быть 48 В (на практике 40...50 В). Если реле греется, то последовательно с ним необходимо включать гасящий резистор, его сопротивление подбирается опытным путем. При этом напряжение как на обмотке II, так и на обмотке III не должно превышать безопасной границы в 70 В, так как в случае пробоя тиристора и диодов оно может оказаться на электродах.

Напряжение на вторичной обмотке III (5...30 В) определяется имеющейся у трансформатора обмоткой.

Если есть возможность, то попытайтесь отмотать часть витков от имеющейся второй вторичной обмотки или намотать новую (примерно 20...40 витков) из почти любого провода. Обязательно предусмотрите надежную изоляционную прокладку (из фторопласта, стеклоткани, ПВХ, ткани, пропитанной лаком), отделяющую вторичную обмотку от сетевой, чтобы на электроды не попало опасное напряжение 220 В.

Тиристор VS1 - типа КУ201 или КУ202 с буквенными индексами Д, Е, Ж, И, К и Л. При напряжении на вторичной обмотке III меньше 50 В подойдут также тиристоры с буквенный индексами В, Г, при напряжении менее 25 В - с индексами А и Б.

Резистор R1 ограничивает управляющий ток тиристора, обезопасивая его от сгорания при замыкании электродов датчиков. При напряжении на вторичной обмотке III менее 20 В резистор не нужен и его заменяют перемычкой, а вообще сопротивление резистора должно быть таким, чтобы при замыкании электродов датчиков ток, проходящий через управляющий электрод тиристора, был меньше предельно допустимого для этого тиристора. При увеличении напряжения на вторичной обмотке III сопротивление R1 пропорционально увеличивают по сравнению с номиналом, приведённым на схеме, при этом отклонение допустимо примерно на 40%.

Реле К1 подбирают в соответствии с напряжением на вторичной обмотке II (8...30 В), контакты реле должны быть рассчитаны на 220 В и ток вашего . Например, для центробежного насоса мощностью 500 Вт контакты обязаны выдерживать ток более 2 А.

В качестве реле К1 подойдут РЭС 22 (24 В), РП21 (24 В) и др. Если нет реле, имеющего нужные замкнутые и разомкнутые группы, разрешается применить два и даже три параллельно включенных реле. В этом случае подойдут РЭС6, разные автомобильные реле и др. с подходящими контактами. При использовании автомобильного реле, возможно, потребуется большая мощность трансформатора. Диодный мост VD1 - любая сборка, например КЦ401. Для этого места подойдут диоды Д226, Д7, КД105, Д522 и пр. (ток моста не превышает 20 мА).

Электроды - штыри (см. рис. 2) устанавливают на изоляторах. Электроды датчиков, приведенных на рис. 5, сделаны из бритвенных лезвий с хромовым покрытием, укрепленных на П-образной пластине из диэлектрика: полиэтилена, ПХВ, фторопласта, оргстекла. Лезвия крепят любым способом, провода к ним припаивают с кислотным флюсом, пайку желательно защитить лаком.

Датчики устанавливают в емкости на нужном уровне. Зазор между электродами зависит от свойств воды и может потребовать подгонки. Он должен быть таким, чтобы при погружении электродов в воду реле чётко срабатывало. Это относится и к штыревым электродам.