Na zostavenie vodomeru som stál pred výberom spôsobu merania - kontaktného alebo bezkontaktného. Kontaktné metódy zahŕňajú odporové, kondenzátorové a indukčné metódy z bezkontaktných metód sú najrozšírenejšie vizuálne, radarové a ultrazvukové. Aby sme neovplyvnili kvalitu vody v nádobe, pristúpime k jednej z bezkontaktných metód merania hladiny kvapaliny.
Všetky bezkontaktné metódy sú založené na rovnakom princípe: signál odíde, uplynie určitý čas, signál sa vráti. Vizuálna metóda využíva optický signál, je pomerne presný, no ak sa senzor zašpiní, prestane fungovať úplne.
Metóda radarového merania hladiny využíva vysokofrekvenčné rádiové vlny, takže metóda nie je vhodná na domáce použitie. Ultrazvuková metóda je podobná ako radar, len namiesto rádiových vĺn sa používajú ultrazvukové vlny. Táto metóda nám dokonale vyhovuje, pretože ultrazvukové senzory sa dajú ľahko nájsť a sú lacné.
Urobil som merač hladiny kvapaliny založený na mikrokontroléri Arduino Mega2560 (môžete si vziať akýkoľvek ovládač Arduino).
Autor článku nezodpovedá za žiadne škody spôsobené počas procesu montáže.
Krok 1: Materiály
Materiály pre snímač hladiny vody v nádrži:
- Arduino (Uno, Mega 2560,...)
- Ultrazvukový snímač vzdialenosti HC SR04
- vodiče na pripojenie snímača k ovládaču
- plexi na telo (voliteľné)
Krok 2: Malá teória
Na začiatok vám poviem niečo o ultrazvukovej metóde merania hladín tekutín. Účelom všetkých bezdotykových meracích prístrojov na meranie hladiny je meranie vzdialenosti medzi transceiverom a povrchom kvapaliny. Transceiver vyšle krátky ultrazvukový impulz a meria sa čas, za ktorý signál prejde na povrch kvapaliny a späť k transceiveru. Vzhľadom na to, že hustota kvapaliny je vyššia ako hustota vody, jej povrch bude odrážať ultrazvukový impulz.
Ultrazvuková metóda merania má svoje nevýhody:
- Vzhľadom na dĺžku pulzu zostáva malé okno prijímať odrazený signál, pretože transceiver naďalej vysiela signál. Problém je vyriešený celkom jednoducho: snímač je umiestnený niekoľko centimetrov nad maximálnou hladinou kvapaliny, čo umožňuje prijímaču začať prijímať signál.
- Vzhľadom na šírku lúča existujú obmedzenia na priemer použitej nádoby. Ak je priemer príliš malý, signál odrazený od povrchu kvapaliny sa odrazí aj od stien nádoby, potom môžu byť údaje nepravdivé.
- Pred inštaláciou merača na trvalé miesto v nádrži bol testovaný na tieto dva body. Stabilné údaje boli získané vo vzdialenosti najmenej 5 cm od snímača. To znamená, že snímač musí byť inštalovaný minimálne 5 cm nad hladinou kvapaliny. Taktiež sa nevyskytli žiadne signály odrazené od stien nádrže s priemerom nádoby 7,5 cm (výška 0,5 m). Tieto výsledky boli zohľadnené pri inštalácii snímača do nádrže.
Krok 3: Nádrž na vodu
Voda bude prúdiť do zavlažovacieho systému samospádom. Preto musí byť nádrž inštalovaná nad úrovňou podlahy. Nádrž je vyrobená z merača kanalizačné potrubie s priemerom 16 cm Potrubie je rozdelené na dve časti. Spodná časť obsahuje ventily, horná časť bude skutočná nádrž na vodu. Ako veko nádrže sa používa zátka. Na zástrčke je pripevnený ultrazvukový snímač vzdialenosti. Pre stabilitu je nádrž inštalovaná v drevenej krabici, v ktorej je inštalovaná elektronika a batéria.
Výšku stĺpca kvapaliny kódujeme v percentách, referenčným bodom budú stavy metrov od 6 cm (100 %) a do 56 cm (0 %), 6 cm je vzdialenosť od hladiny vody.
Nádrž je vyrobená z potrubia pre jednoduché výpočty objemu (valcový tvar bez zmien priemeru).
Krok 4: Schéma zapojenia ultrazvukového snímača a ovládača
Najprv prispájkujeme vodiče (krútený pár, bez tienenia alebo potiahnuté fóliou) k ultrazvukovému snímaču. Potom vložíme senzor domáce telo vyrobené z plexiskla. Utesníme kryt a pripevníme ho k veku nádrže. Korpus sa vyrába za pochodu a nie je povinným dielom, preto nie je na fotke a ani návod na jeho výrobu, preto improvizujte, ak sa ho rozhodnete vyrobiť.
Podľa priloženej schémy pripojte snímač k regulátoru.
Krok 5: Program
Program merania vzdialenosti bol prevedený na program na určovanie hladiny vody.
Najprv sa odošle signál, potom sa vráti, zmeria sa čas medzi vyslaním a príjmom signálu a prijaté dáta sa prepočítajú na centimetre. Centimetre sú zase prevedené na percentá a cez sériové pripojenie tieto údaje sa prenesú do počítača. Môžete tiež vypočítať množstvo vody zostávajúce v nádrži.
Súbory
Krok 6: Skontrolujte
Keďže táto nádrž na vodu sa potom použije v automatický systém závlahu dvojstupňovým regulátorom je potrebné merať ukazovatele prietoku. Výstupný tok z nádrže závisí od hydrostatického tlaku v nej.
Každý, kto pozná základy hydrodynamiky, vie, že hydrostatický tlak klesá s klesajúcou hladinou vody. Aby ste mohli zalievať rastliny rovnakým objemom vody, musíte mať možnosť kontrolovať čas, počas ktorého zostane ventil otvorený. Vďaka znalosti indikátorov prietoku môžete vypočítať, koľko vody môže vytiecť z nádrže za určitý čas, a tak určiť čas, počas ktorého by mal byť ventil otvorený.
Ak chcete skontrolovať presnosť nášho vodomeru, naplňte nádrž vodou na maximálnu úroveň. Potom otvorte ventil, aby všetka voda vytiekla. Nádrž je prázdna až na 2 % vďaka dizajnu, ktorý je vyrobený tak, aby sa zabránilo úniku akýchkoľvek zvyškov. Na obrázku je priložený diagram krokovej funkcie z tohto diagramu môžeme približne odhadnúť, pri akej hladine vody nastáva zmena (pomocou Excelu, Matlabu alebo iného počítačového programu).
Vlastnoručne zostavený snímač hladiny vody funguje podľa očakávania.
Krok 7: Aplikácia v projektoch
Zostavený vodomer s ultrazvukovým snímačom je ukážkou. Ak chceme merač použiť v projektoch, domácich aj polopriemyselných, musíme vykonať testy odolnosti proti opotrebeniu a vodeodolnosti. Po otestovaní bude jasné, či je merač vhodný na použitie v akýchkoľvek projektoch. Momentálne môžem povedať len to, že senzor funguje dobre po dobu, ktorá uplynula od montáže.
Vďaka bezkontaktnému spôsobu merania hladiny vody nedochádza k znečisteniu vody. Samotný senzor sa ukázal byť pomerne lacný, čo znamená, že ho možno použiť v domácich projektoch.
Takmer každý, kto vie, ako držať spájkovačku, môže urobiť snímač hladiny vody vlastnými rukami. A tento článok vám pomôže krok za krokom pomocou fotografií vytvoriť indikátor hladiny vody v nádrži vlastnými rukami z jednoduchých a bežných častí. Toto zariadenie funguje veľmi dobre a je v prevádzke veľmi spoľahlivé. O správna montáž opraviteľných dielov uvedených na diagrame, nevyžaduje ďalšie úpravy a bude fungovať okamžite po pripojení 12-voltového napájacieho zdroja.
Najprv musíme pochopiť diagram hladiny vody, ktorý vytvoríme.
DIY diagram hladiny vody
Prvým krokom, po oboznámení sa s fotografiou: schéma hladiny vody v nádrži vlastnými rukami, je príprava dielov a materiálov. Budeme potrebovať čip ULN2004, dá sa kúpiť na,. Cena za jeden čip v predajni rádia a za desať na Aliexpress je približne rovnaká, tak si vyberte ten, ktorý vám vyhovuje, jedinou nepríjemnosťou je, že na balík z Číny musíte čakať približne mesiac a viac.
Pozbierané diely
Môžete použiť signálne LED diódy ľubovoľnej farby s priemerom 4 - 5 milimetrov. Pinout LED a mikroobvod je na schéme.
Kondenzátor C1 potrebuje polárny 100 mikrofarad 25 volt, alebo väčšie parametre (čo je k dispozícii).
Rezistory (odpor) s výkonom 0,125 až 0,5 wattu alebo viac (čím vyšší výkon, tým väčšie rozmery a nebudú veľmi krásne, to platí aj pre kondenzátor).
Rezistory R1 - R7 s odporom 47 kohmov (o niečo menej alebo o niečo viac - nie je kritické).
Rezistory R 8 – R14 s odporom 1 kohm (približne). Čím vyšší je odpor, tým slabšie bude LED svietiť a naopak, ale príliš malý odpor môže spôsobiť zlyhanie LED.
Nemusíte vyrábať dosku s plošnými spojmi, ale použitie dosky na chlieb, ako je tá moja, stojí cent, najmä v Číne. Pomer ceny v obchode s rádiami a Číne je 5 - 10 ku jednej.
Kábel k snímačom hladiny vody je možné použiť s akýmkoľvek osemžilovým signálnym káblom (v predajniach, ktoré predávajú poplašné zariadenia, existujú). Konce kábla umiestneného vo vode ako hladinový snímač odizolujte v dĺžke 5 - 10 milimetrov a odizolované konce pocínujte (potiahnutím cínom pomocou spájkovačky), aby sa znížil oxidačný účinok vody na kov. Kladná elektróda musí byť vyrobená z nehrdzavejúcej ocele (napríklad čajová lyžička) a miesto, kde sa pripája k drôtu, musí byť chránené pred vodou pomocou lepiaca pištoľ. Ak kontaktné miesto nie je chránené, potom cez krátky čas elektrochemická reakcia to zožerie. Rozstup medzi snímačmi sa musí vypočítať na základe hĺbky nádoby. Ak potrebujete merať väčšia hĺbka vody a chcete senzory umiestňovať častejšie, potom môžete vytvoriť jeden ďalší alebo dokonca niekoľko podobných okruhov na kontrolu hladiny vody a umiestniť ich postupne do nádoby. Dizajn snímačov môže byť veľmi rôznorodý a závisí len od vašej fantázie, hlavnou vecou je dodržiavať všeobecné zásady.
Akékoľvek svorkovnice, ale dôležité je jednoduchosť pripojenia a používania.
Pre mikroobvod je najlepšie použiť konektor na umiestnenie bez spájkovania. Túto zásuvku môžete prispájkovať a nemusíte sa báť, že si prehrejete nohy alebo vás zasiahne statická elektrina. Ak z nejakého dôvodu mikroobvod zlyhá, môžete ho vymeniť za pár sekúnd. Takýto panel stojí cent.
Je lepšie použiť ruský cín (drôt s kolofóniou). Nikdy som nevidel dobrý čínsky cín.
Po zhromaždení dielov musíte premýšľať o umiestnení dielov na dosku. Urobil som to ako na fotografii a môžete si ich usporiadať podľa svojich predstáv. Hlavná vec je, že usporiadanie dielov spĺňa ciele zníženia počtu prepojok a spájkovania, a čo je najdôležitejšie, jednoduché použitie. Presnosť pri zostavovaní okruhu nie je to najmenej dôležité, nemusíte sa ponáhľať ako ja a všetko bude krásne. Tak poďme na to.
Ukazovateľ hladiny vody v nádrži môže byť napájaný z akejkoľvek 12 voltovej batérie (aj zo starej, pokiaľ poskytuje aspoň 10 voltov), napríklad z počítačového neprerušiteľného zdroja napájania, a teraz sa predáva veľa nízkoenergetické. Alebo môžete použiť bežné batérie na chate. Ak ich zapojíte do série 8 kusov 1,5 voltu = 12 voltov. Celkom dosť. A ak pripojíte batérie cez tlačidlo tak, aby obvod fungoval iba po stlačení tlačidla, potom táto sila vydrží mnoho rokov.
Zostáva len otestovať indikátor hladiny vody v nádrži a tu hlavnou vecou nie je zamieňať plus s mínusom. Je lepšie pripojiť napájacie vodiče rôzne farby. Plus je vždy označené červenou a mínus čiernou, ak si na to zvyknete, nebudete zmätení.
Ahojte všetci. Dnes si povieme niečo o veľmi jednoduchej zostave pre svojpomocná montáž zariadenie na sledovanie hladiny vody. Túto súpravu zvládne úspešne zaspájkovať žiak 5.-7. ročníka za jeden večer. Samozrejme, môžete si to urobiť úplne sami, vrátane dosky, ale rozhodol som sa ušetriť čas, a tak som si objednal stavebnicu.
Súprava bola zakúpená s cieľom nejakým spôsobom zautomatizovať zber vody do suda na chate. Navyše to nie je úplne sud, ale potrubie klesajúce 2,5-3 metre, takže zásoby vody sú tam slušné (pre jednoduchosť sud). Myšlienka bola jednoduchá, zatiaľ čo nie je pravidelný prívod vody, elektrický ventil sa otvorí a naplní sud vodou na danej úrovni. Spotreba vody vo vedrách podľa potreby a automatické dopĺňanie do suda. Aby sa zabezpečilo, že ventil nebude často fungovať v dôsledku kolísania vody, je navrhnutých niekoľko úrovní. Spodný, pri ktorom sa ventil zapína a horný, pri ktorom sa vypína. Tie. existuje určitá mŕtva zóna, v ktorej je prúdenie vody, ale stále nie je prívod vody do suda. Mimochodom, táto mŕtva zóna je vlastne taká vec ako hysteréza.
Minulý rok túto funkciu plnilo také úbohé zariadenie ako plavákový mechanizmus z nádržky záchoda. Fungoval správne a občas sa upchal, keďže voda prichádza potrubím priamo z rieky. Ale nakoniec zimu neprežil, pretože bol vyrobený z plastu a rozpadol sa od mrazu.
Táto súprava mala nahradiť zlyhaný mechanizmus.
Počas skladovania zostavenej dosky a čakania letná sezóna, bol urobený pokus použiť zostavenú dosku vo výrobe, na takejto inštalácii. 
Ide len o veľký hrniec s vykurovacím telesom typu ohrievač s výkonom 27 kW. Výrobky sa vyberú z chladničky v celých paletách a umiestnia sa do hrnca. Všetko to treba zohriať na 90 C. Viete si predstaviť, koľko elektriny sa denne míňa?!
Pre odhad objemov prikladám pár fotiek:
Produkty, mimochodom, sú bravčové žalúdky a kučeravé (časť čriev).
Pokial viem, zaludky sa niecim napchaju a zjedia a creva su zhruba rovnake - vratane klobasov.
Táto vec je varená a znovu zmrazená. Ďalej ide do Číny. Toto je kolobeh tovarov v prírode. Dávame im prírodné vedľajšie produkty a na oplátku im dávame elektroniku...
Vyvstala otázka prepnúť ohrev panvice na paru. Je to úspornejšie a výkon je vyšší. Produktivita sa výrazne zvyšuje. Tu bol potrebný snímač hladiny, aby sa nikto parou neoparil a para sa dodávala len vtedy, keď je min. minimálne množstvo voda.
Uvedomil som si to však včas a finálnu inštaláciu som odmietol, hoci testy ukázali, že doska funguje. Pri výrobe je kontraindikované používať domáce výrobky. Preto sme našli menej rýchlo potrebné zariadenie, ktoré plní rovnaké funkcie, no má aj certifikát. Princíp fungovania továrenského zariadenia prakticky zodpovedá zostave z internetového obchodu a v konkrétnom prípade plní rovnaké funkcie.
Toto zariadenie je domácej výroby Aries SAU-M7. 
Dodanie a balenie:
Bangood je veľmi stabilný, malé balenie a niekoľko vrstiev polyetylénovej peny. 
V malom vrecku je „kopa“ dielov, dosky a drôtov.
Netriedil som podľa nominálnych hodnôt, len som ich rozložil kvôli prehľadnosti.
Schéma nie je jednoduchá, ale veľmi jednoduchá. Použité sú 4 prvky 2I-NOT, pričom dva z nich slúžia ako spúšť. Je potrebné vytvoriť hysteréznu slučku.
Kolíky 1 a 2 J3 poskytujú signál nízkej úrovne a zapínajú relé. Kontakty J4 1 a 2 sú hornou úrovňou a núdzové, keď je niektorý z nich spustený, relé sa vypne. Činnosť relé je duplikovaná rozsvietením LED. Schéma funguje spoľahlivo voda z vodovodu a rovnako sebavedomo aj vo vode po úprave vody, ktorá obsahuje menej solí.
Dosku som zostavil takmer bez toho, aby som sa pozrel na schému, okrem toho, že som sa pozrel na hodnoty rezistorov.
Je nepravdepodobné, že by sa kolíky pomiešali, a dokonca aj sieťotlač zabráni inštalácii častí, ako sú konektory alebo tranzistory.
Jedinou nevýhodou pri inštalácii je, že som si pomiešal LED diódy. Ale je to tak, maličkosti neovplyvňujú výkon.
Ako snímače boli použité podomácky vyrobené snímače hladiny konduktometrického typu. Takto vyzerajú zmontované:
Na strane dosky, kde sú diely osadené, je sieťotlač, ktorá je pomerne kvalitná. 
Proces odspájkovania dielov vás nebude zaujímať, keďže nie som montážnik a nepoznám špecifiká procesu montáže dosky. Čokoľvek mi z okraja prišlo do ruky, prispájkoval som.
Doska plošných spojov je na spájkovacej strane pokrytá ochrannou maskou. Nedochádza k metalizácii. Poplatok je jednostranný.
Použil som spájku typu POS 61 s kolofóniou. Trochu som sa posral. 
Napájacie vodiče som zafixoval tmelom, aby sa na výstupe z otvorov neodlomili. Drôty dodávané so súpravou sa mi zdali príliš krátke. 
Dosku som umyl rozpúšťadlom a alkoholom a prekryl vrstvou Plastik 70. Hneď som si všimol rozdiel medzi mojimi predchádzajúcimi doskami a touto. Povrch je lesklý a kontakty sú pokryté vrstvou filmu.
Vyskytli sa nejaké nepríjemnosti, čo je vlastne plus. Chcel som natočiť video o fungovaní dosky pomocou multimetra, ale dostal som problém v podobe, že čipy sa cez ochranný povlak jednoducho nepretlačia. Preto vo videu nie je multimeter. 
Video demonštrujúce fungovanie dosky:
Aktualizované: Počas písania recenzie som ako obvykle nevenoval pozornosť ani stránke produktu. A až po napísaní recenzie som sa produktu venoval. Platba sa nezhoduje s platbou, ktorá mi bola zaslaná a súdiac podľa komentárov, mnohé sú odoslané dve rôzne možnosti poplatky. Na funkčnosť to nemá vplyv. Obe dosky sú funkčné.
Výsledky: Najjednoduchšia sada, je k dispozícii pre školákov, má aj praktická aplikácia. Odporúčam na nákup. Zostali mierne zvyšky, pretože doska, ktorú sme dostali, nebola tá, ktorá je uvedená v popise.
V mojom prípade sa drôty ukázali ako zbytočné. Pravdepodobne sa plánovalo vyviesť LED z dosky na predný panel a pripojiť zdroj energie.
Plánujem kúpiť +52 Pridať k obľúbeným Recenzia sa mi páčila +25 +47Na automatizáciu mnohých výrobné procesy je potrebné kontrolovať hladinu vody v nádrži, meranie sa vykonáva pomocou špeciálneho snímača, ktorý dáva signál, keď procesné médium dosiahne určitú úroveň. V každodennom živote nie je možné žiť bez hladinomerov, žiarivý príklad To znamená uzatváracie ventily pre splachovaciu nádržku WC alebo automatické zariadenie na vypnutie čerpadla studne. Poďme sa na to pozrieť rôzne druhy snímače hladiny, ich konštrukcia a princíp činnosti. Tieto informácie budú užitočné pri výbere zariadenia pre konkrétnu úlohu alebo pri vlastnej výrobe senzora.
Dizajn a princíp činnosti
Návrh meracích zariadení tohto typu určené nasledujúcimi parametrami:
- Funkčnosť, v závislosti od tohto zariadenia, je zvyčajne rozdelená na alarmy a hladinomery. Prvé sledujú konkrétny bod plnenia nádrže (minimálne alebo maximálne), zatiaľ čo druhé nepretržite monitorujú hladinu.
- Princíp činnosti môže byť založený na: hydrostatike, elektrickej vodivosti, magnetizme, optike, akustike atď. V skutočnosti je to hlavný parameter, ktorý určuje rozsah aplikácie.
- Metóda merania (kontaktná alebo bezkontaktná).
Okrem toho sú konštrukčné prvky určené povahou technologického prostredia. Jedna vec je merať výšku pitná voda v nádrži, ďalšou je kontrola plnenia nádrží priemyselných odpadových vôd. V druhom prípade je potrebná primeraná ochrana.
Typy snímačov hladiny
V závislosti od princípu činnosti sú alarmy zvyčajne rozdelené do nasledujúcich typov:
- plavákový typ;
- pomocou ultrazvukových vĺn;
- zariadenia s kapacitným princípom detekcie hladiny;
- elektróda;
- typ radaru;
- pracuje na hydrostatickom princípe.
Keďže tieto typy sú najbežnejšie, pozrime sa na každý z nich samostatne.
Plávať
Toto je najjednoduchšie, ale napriek tomu účinné a spoľahlivým spôsobom odmerná kvapalina v nádrži alebo inej nádobe. Príklad implementácie možno nájsť na obrázku 2.
Ryža. 2. Plavákový snímač pre ovládanie čerpadla Konštrukcia pozostáva z plaváka s magnetom a dvoch jazýčkových spínačov inštalovaných na kontrolných bodoch. Stručne popíšeme princíp činnosti:
- Nádoba sa vyprázdni na kritické minimum (A na obr. 2), kým plavák klesne na úroveň, kde je umiestnený jazýčkový spínač 2, zapne relé, ktoré napája čerpadlo čerpajúce vodu zo studne.
- Voda dosiahne maximálnu hladinu, plavák vystúpi na miesto jazýčkového spínača 1, spustí sa a relé sa vypne, resp. motor čerpadla prestane fungovať.
Vyrobiť si takýto jazýčkový spínač je celkom jednoduché a jeho nastavenie spočíva v nastavení úrovní zapnutia a vypnutia.
Všimnite si, že ak zvolíte správny materiál pre plavák, snímač hladiny vody bude fungovať, aj keď je v nádrži vrstva peny.
Ultrazvukové
Tento typ merača je možné použiť pre kvapalné aj suché médiá a môže mať analógový alebo diskrétny výstup. To znamená, že snímač môže obmedziť plnenie pri dosiahnutí určitého bodu alebo ho nepretržite monitorovať. Zariadenie obsahuje ultrazvukový vysielač, prijímač a ovládač spracovania signálu. Princíp činnosti alarmu je znázornený na obrázku 3.
Ryža. 3. Princíp činnosti ultrazvukového snímača hladiny Systém funguje nasledovne:
- emituje sa ultrazvukový impulz;
- odrazený signál je prijatý;
- Analyzuje sa trvanie útlmu signálu. Ak je nádrž plná, bude krátka (A Obr. 3), a keď sa vyprázdni, začne sa zväčšovať (B Obr. 3).
Ultrazvukový alarm je bezkontaktný a bezdrôtový, takže ho možno použiť aj v agresívnom a výbušnom prostredí. Po prvotnom nastavení takýto snímač nevyžaduje žiadnu špecializovanú údržbu a absencia pohyblivých častí výrazne predlžuje jeho životnosť.
elektróda
Elektródové (konduktometrické) alarmy umožňujú sledovať jednu alebo viac hladín elektricky vodivého média (to znamená, že nie sú vhodné na meranie plnenia nádrže destilovanou vodou). Príklad použitia zariadenia je znázornený na obrázku 4.
Obrázok 4. Meranie hladiny kvapaliny pomocou konduktometrických snímačov V uvedenom príklade je použitý trojúrovňový alarm, v ktorom dve elektródy riadia plnenie nádoby a tretia je núdzová na zapnutie režimu intenzívneho čerpania.
Kapacitný
Pomocou týchto alarmov je možné určiť maximálne naplnenie nádoby a ako procesné médium môžu pôsobiť kvapalné aj sypké látky zmiešaného zloženia (pozri obr. 5).
Ryža. 5. Kapacitný snímač hladiny Princíp činnosti alarmu je rovnaký ako pri kondenzátore: kapacita sa meria medzi doskami citlivého prvku. Keď dosiahne prahovú hodnotu, do regulátora sa odošle signál. V niektorých prípadoch sa používa konštrukcia „suchého kontaktu“, to znamená, že hladinomer funguje cez stenu nádrže izolovane od procesného média.
Tieto zariadenia môžu pracovať v širokom rozsahu teplôt a nie sú ovplyvnené elektromagnetické polia a prevádzka je možná na veľká vzdialenosť. Takéto vlastnosti výrazne rozširujú rozsah použitia až do náročných prevádzkových podmienok.
Radar
Tento typ alarmu možno skutočne nazvať univerzálnym, pretože môže pracovať s akýmkoľvek procesným prostredím, vrátane agresívnych a výbušných, a tlak a teplota neovplyvnia hodnoty. Príklad fungovania zariadenia je znázornený na obrázku nižšie.
Zariadenie vyžaruje rádiové vlny v úzkom rozsahu (niekoľko gigahertzov), prijímač zachytí odrazený signál a na základe doby oneskorenia určí, ako je nádoba plná. Merací snímač nie je ovplyvnený tlakom, teplotou ani povahou procesnej tekutiny. Prašnosť tiež neovplyvňuje hodnoty, čo sa nedá povedať o laserových alarmoch. Treba tiež poznamenať vysoká presnosť zariadenia tohto typu, ich chyba nie je väčšia ako jeden milimeter.
Hydrostatický
Tieto alarmy dokážu merať maximálne aj aktuálne naplnenie nádrží. Princíp ich fungovania je znázornený na obrázku 7.
Obrázok 7. Meranie naplnenia pomocou gyrostatického snímača Zariadenie je postavené na princípe merania úrovne tlaku vytváraného stĺpcom kvapaliny. Prijateľná presnosť a nízke náklady na výrobu tento typ dosť populárny.
V rámci článku nemôžeme skúmať všetky typy alarmov, napríklad otočné, na identifikáciu zrnitých látok (signál sa odošle pri zaseknutí lopatky ventilátora v zrnitom médiu po prvom vytrhnutí jamy) . Rovnako nemá zmysel uvažovať o princípe fungovania rádioizotopových meračov, tým menej ich odporúčať na kontrolu hladiny pitnej vody.
Ako si vybrať?
Výber snímača hladiny vody v nádrži závisí od mnohých faktorov, z ktorých hlavné sú:
- Zloženie kvapaliny. V závislosti od obsahu cudzích nečistôt vo vode sa môže meniť hustota a elektrická vodivosť roztoku, čo pravdepodobne ovplyvní namerané hodnoty.
- Objem nádrže a materiál, z ktorého je vyrobená.
- Funkčným účelom nádoby je akumulovať kvapalinu.
- Vyžaduje sa potreba kontroly minimálnej a maximálnej hladiny, prípadne sledovanie aktuálneho stavu.
- Prípustnosť integrácie do automatizovaného riadiaceho systému.
- Spínacie možnosti zariadenia.
Toto je ďaleko úplný zoznam pre výber meracie prístroje tohto typu. Prirodzene, pre použitie v domácnosti výberové kritériá možno výrazne zredukovať ich obmedzením na objem nádrže, typ ovládania a riadiaci okruh. Umožňuje to výrazné zníženie požiadaviek samovýroba podobné zariadenie.
Vytvorenie snímača hladiny vody v nádrži vlastnými rukami
Povedzme, že existuje úloha zautomatizovať prevádzku ponorného čerpadla na dodávku vody do chaty. Zvyčajne vstupuje voda skladovacia kapacita Preto sa musíme uistiť, že sa čerpadlo po naplnení automaticky vypne. Na tento účel nie je vôbec potrebné kupovať laserový alebo radarový indikátor hladiny, v skutočnosti ho nemusíte kupovať; Vyžaduje si jednoduchú úlohu jednoduché riešenie, je znázornené na obrázku 8.
Na vyriešenie problému budete potrebovať magnetický štartér s 220-voltovou cievkou a dvoma jazýčkovými spínačmi: minimálna úroveň pre zatváranie, maximálna úroveň pre otváranie. Schéma zapojenia čerpadla je jednoduchá a čo je dôležité, bezpečná. Princíp činnosti bol opísaný vyššie, ale zopakujme to:
- Ako sa voda zhromažďuje, plavák s magnetom postupne stúpa, až kým nedosiahne maximálnu úroveň jazýčkového spínača.
- Magnetické pole otvorí jazýčkový spínač a vypne štartovaciu cievku, čo vedie k deaktivácii motora.
- Keď voda prúdi, plavák klesá, kým nedosiahne minimálnu značku oproti spodnému jazýčkovému spínaču, jeho kontakty sa zatvoria a napätie sa privedie do štartovacej cievky, ktorá dodáva napätie do čerpadla. Takýto snímač hladiny vody v nádrži môže na rozdiel od toho fungovať desiatky rokov elektronický systém manažment.
V modernej technológii plní snímač hladiny vody funkciu jedného z ľudských zmyslov. Správna činnosť celého mechanizmu závisí od toho, ako správne je možné riadiť a kontrolovať stav prietoku vody. Dôležitosť spoľahlivosti senzorového zariadenia je ťažké preceňovať, už len preto, že zariadenie, ktoré riadi vodu, sa spravidla stáva veľmi „úzkym“ článkom modernej technológie.
Dizajn a princíp činnosti
Bez ohľadu na to, aký princíp činnosti je základom zariadenia, či pracuje iba v poplachovom režime alebo súčasne vykonáva funkcie strážcu, automatu alebo ovládacieho mechanizmu, konštrukcia zariadenia sa vždy skladá z troch hlavných komponentov:
- Snímací prvok schopný reagovať na charakteristiky prúdu vody. Napríklad skutočná prítomnosť vody, výška stĺpca alebo hladiny v nádrži, skutočnosť pohybu prúdu vody v potrubí alebo potrubí;
- Predradný prvok, ktorý vyrovnáva senzorovú časť senzora. Bez predradníka by sa citlivý senzor spustil najmenším nárazom alebo zablúdenou kvapkou vody;
- Vysielacia alebo ovládacia časť, ktorá prevádza signál zo snímača zabudovaného do snímača vody na špecifický signál alebo činnosť.
Približne 90 % zo všetkých vodárenská technológia, tak či onak, je spojený s elektrickými pohonmi - čerpadlami, ventilmi, ohrievačmi a riadiacimi elektronickými strojmi. Je jasné, že takéto zariadenie pracujúce s vodnými tokmi musí byť predovšetkým bezpečné.
Zo všetkých poplachových systémov je snímač, ktorý monitoruje stav vody, považovaný za najjednoduchší a najdostupnejší na nastavenie a opravu. Na rozdiel od senzorov a zariadení, ktoré pracujú s meraním teploty, tlaku či prietoku, je vodný senzor veľmi jednoduchý na ovládanie pomocou jednoduchých prístrojov, alebo v krajnom prípade vidieť výšku hladiny či čerpaný prietok na vlastné oči.
Typy snímačov hladiny
Jedna z podmienok úspešná práca senzor je vysoká citlivosť senzora, čím vyššia, tým lepšie, tým presnejšie je možné odčítať kontrolovaný parameter vody. Preto sa ako veličinu meranú snímačom snažia vybrať tú, ktorá sa počas doby merania najviac mení.
Dnes sú ich asi dve desiatky rôznymi spôsobmi a metódy na meranie mechanických vlastností vody, ale všetky sa používajú na získanie informácií:
- Výška vodného stĺpca v nádobe alebo nádrži;
- Rýchlosť toku alebo toku vody;
- Skutočnosť o prítomnosti alebo neprítomnosti vody v uzavretej nádobe, nádrži, potrubí alebo výmenníku tepla.
Samozrejme, že priemyselné snímače môžu byť z hľadiska dizajnu dosť zložité, ale princípy fungovania, ktoré sa v nich používajú, sú rovnaké ako v zariadeniach pre domácnosť, záhradu alebo automobily.
Snímač pretečenia typu plaváka
Najjednoduchším spôsobom merania hladiny vody je použitie jednoduchej mechanickej konštrukcie pozostávajúcej z utesneného plaváka, výkyvnej páky alebo vahadla a uzatvárací ventil. V tomto prípade je snímačom plavák, predradník je pružina a závažie plaváka a samotný ventil je pohon.
Vo všetkých plavákových systémoch je snímač alebo plavák nastavený na špecifickú aktivačnú výšku. Voda stúpajúca v nádrži na kontrolnú úroveň zdvihne plavák a otvorí ventil.
Plavákový systém môže byť vybavený elektrickým pohonom. Napríklad magnetová vložka je inštalovaná vo vnútri plavákového snímača, keď voda stúpne na prevádzkovú úroveň, magnetické pole spôsobí, že vákuový jazýčkový spínač zatvorí kontakty, a tým zapne alebo vypne elektrický obvod.
Plavákový snímač môže byť vyrobený aj podľa voľného dizajnu, ako napr ponorné čerpadlá. V tomto prípade sa jazýčkový spínač nezatvorí pod vplyvom magnetického poľa vložky, ale iba v dôsledku tlakového rozdielu vo vnútri krytu čerpadla a na úrovni plaváka. Dnes je magnetický plavákový snímač s elektrickým akčným relé považovaný za jednu z najbezpečnejších a najspoľahlivejších možností na monitorovanie hladiny kvapalín.
Ultrazvukový senzor
Konštrukcia snímača vody zabezpečuje prítomnosť dvoch zariadení - zdroja ultrazvuku a prijímača signálu. Zvuková vlna je nasmerovaná na hladinu vody, odráža sa a vracia sa do prijímača snímača.
Myšlienka použiť ultrazvuk na výrobu senzora na kontrolu hladiny alebo rýchlosti vody na prvý pohľad nevyzerá veľmi dobre. Ultrazvuková vlna sa môže odrážať od stien nádrže, lámať sa a interferovať s činnosťou prijímacieho senzora a navyše bude potrebné zložité elektronické vybavenie.
V skutočnosti je ultrazvukový senzor na meranie hladiny vody alebo akejkoľvek inej kvapaliny umiestnený v škatuľke o niečo väčšej ako škatuľka cigariet a použitie ultrazvuku ako senzora poskytuje určité výhody:
- Schopnosť merať hladinu a dokonca aj rýchlosť vody pri akejkoľvek teplote, v podmienkach vibrácií alebo pohybu;
- Ultrazvukový senzor dokáže merať vzdialenosť od senzora k vodnej hladine aj v podmienkach silné znečistenie s premenlivou hladinou kvapaliny.
Senzor navyše dokáže merať hladiny vody nachádzajúce sa vo významných hĺbkach, pričom presnosť merania dosahuje 1-2 cm na každých 10 m výšky.
Elektródový princíp riadenia vody
Skutočnosť, že voda je elektricky vodivá, sa úspešne využila na výrobu kontaktných snímačov hladiny kvapalín. Štrukturálne sa systém skladá z niekoľkých elektród inštalovaných v kontajneri na rôzne výšky a zapojené do jedného elektrického obvodu.
Keď sa nádoba naplní vodou, kvapalina postupne uzavrie dvojicu kontaktov, čím sa zapne obvod riadiaceho relé čerpadla. Vodný senzor má spravidla dve alebo tri elektródy, takže meranie prietoku vody je príliš diferencované. Senzor signalizuje až dosiahnutie minimálnej hladiny a spustí motor čerpadla, alebo keď je nádrž úplne naplnená a vypne ju, preto sa takéto systémy používajú na ovládanie rezervných alebo závlahových nádrží.
Vodný senzor kapacitného typu
Kondenzátor resp kapacitný typ Senzor slúži na meranie hladiny vody v úzkych a hlbokých nádobách, môže to byť studňa alebo vrt. Pomocou kapacitného snímača určíte výšku vodného stĺpca v studni s presnosťou na desať centimetrov.
Konštrukcia snímača pozostáva z dvoch koaxiálnych elektród, vlastne rúrky a vnútornej kovovej elektródy, ponorených do vrtu. Časť vypĺňa voda vnútorný priestor systému, čím sa mení jeho kapacita. Pomocou pripojeného elektronického obvodu a kremennej oscilačnej cievky môžete presne určiť kapacitu snímača a množstvo vody v studni.
Radarový merač
Vlnový alebo radarový snímač sa používa na prevádzku vo väčšine ťažké podmienky, napríklad ak potrebujete zmerať hladinu alebo objem kvapaliny v nádrži, otvorenej nádrži, studni asymetrického a nepravidelného tvaru.
Princíp fungovania sa nelíši od ultrazvukové zariadenie a použitie elektrického impulzu umožňuje vykonávať merania s veľkou presnosťou.
Možnosť hydrostatického snímača
Jedna z možností pre hydrostatický snímač je znázornená na obrázku.
Pre vašu informáciu! Podobný snímač sa používa v práčky a kotly, kde je veľmi dôležité kontrolovať výšku vodného stĺpca vo vnútri nádrže.
Hydrostatický snímač je krabica s elastickou odpruženou membránou, ktorá rozdeľuje telo snímača na dve priehradky. Jedna zo sekcií je pripojená odolnou polyetylénovou rúrkou k armatúre priletovanej na dne nádrže.
Tlak vodného stĺpca sa prenáša cez trubicu na membránu a spôsobuje najčastejšie zopnutie kontaktov štartovacieho relé, na spustenie aktuátora sa používa dvojica - magnetická vložka a jazýčkový spínač.
Senzor tlaku vody
Hydrostatický tlak sa určuje za podmienok, keď je prietok alebo určitý objem vody v pokoji. Najčastejšie sa hydrostatický snímač používa pri vykurovaní a vykurovacie zariadenia– kotly, vykurovacie kotly.
Zariadenie na snímač tlaku vody
Takéto zariadenia najčastejšie pracujú v režime spúšťania:
- O vysoký krvný tlak snímač vody zatvára kontakty relé a umožňuje prevádzku čerpadla alebo ohrievača;
- Pri nízkom tlaku Senzor dokonca blokuje fyzickú schopnosť zapnúť aktuátor, to znamená, že žiadne otrasy alebo dočasné tlakové rázy neumožnia fungovanie zariadenia.
Ak snímač tlaku vody funguje správne, snímač vydá signál na spustenie motora iba vtedy, ak zaťaženie mechu trvá dlhšie ako tri sekundy.
Typické inteligentné senzorové zariadenie je znázornené na obrázku.
Citlivým prvkom systému je membrána spojená s vlnovcom; centrálna tyč môže stúpať a klesať v závislosti od tlaku a tým meniť kapacitu zabudovaného kondenzátora.
Pripojenie snímača tlaku vody
Zjednodušený model snímača sa používa v domácich systémoch „hydraulický akumulátor - vrtné čerpadlo" Vo vnútri prístroja sa nachádza box s membránou napojený na kyvné rameno a dve vyvažovacie pružiny.
Konštrukcia je naskrutkovaná na výstupnú armatúru hydraulického akumulátora. Keď sa vnútorný tlak zvyšuje, membrána stúpa a otvára sa hlavný pár kontakty, aby systém správne reagoval na tlak vody, musí byť moment vypnutia a zapnutia nastavený ťahom malých a veľkých pružín v súlade s údajmi na číselníku tlakomeru.
Senzor úniku vody
Už z názvu je jasné, že hovoríme o o zariadení, ktoré zisťuje výskyt únikov vody z vodovodných potrubí. Princíp činnosti zariadenia pripomína elektródový systém. Vnútri plastový box jeden alebo niekoľko párov elektród je inštalovaných v špeciálnom vrecku. V prípade nehody voda nahromadená na podlahe stečie do vrecka a zopne kontakty. Spustené elektronický obvod a na základe signálu snímača začnú pracovať guľové ventily s elektrickým pohonom.
Je jasné, že samotný snímač je zbytočný, ak sa používa bez riadiaceho systému a automatických uzáverov vody inštalovaných pri vchode do domu alebo na niektorej z vodovodných vetiev.
Jedným z najpopulárnejších ochranných systémov je napríklad snímač úniku vody Neptún. Systém obsahuje tri hlavné bloky:
- Samotný snímač úniku Neptún je dostupný v káblovej alebo bezdrôtovej verzii, súprava zvyčajne obsahuje tri samostatné snímače;
- Guľový ventil s elektrickým pohonom, výroba talianska spoločnosť"Bugatti", v množstve dvoch kusov;
- Riadiaca jednotka "Neptune Base".
Najcennejšou súčasťou súpravy sú automatické kohútiky, ktoré sa vyrábajú na montáž na polpalcové a palcové rúrkové závity. Konštrukcia odolá tlaku až 40 Atm. a talianska kvalita pohonu zaručuje minimálne 100 tisíc cyklov otvorenia a zatvorenia.
Samotný snímač vyzerá ako dve mosadzné dosky v krabici, na ktoré je privedené nízke napätie s veľmi vysokým vstupným odporom, keď je snímač skratovaný, prúd je obmedzený na 50 mA. Samotný dizajn je vyrobený podľa protokolu IP67, preto je pre človeka absolútne bezpečný.
Inštalácia bezdrôtových snímačov úniku vody
V systéme Neptune je možné snímač odstrániť z riadiacej jednotky na vzdialenosť viac ako 50 m bezdrôtové systémy NEPTUN PROW+ používa namiesto drôteného systému snímače úniku vody vybavené modulom WF.
Riadiaca jednotka je vybavená kanálom chráneným pred rušením a vlhkosťou a systémom on/off pre guľové ventily. Predpokladá sa, že žiadne rušenie alebo náhodné kvapky vlhkosti alebo kondenzácie neovplyvňujú činnosť snímačov.
Krabice so snímačom úniku sú inštalované vo vzdialenosti nie väčšej ako 2 m od potrubia, snímače nemôžu byť tienené kovovými vodovodnými armatúrami alebo nábytkom.
Bezdrôtový snímač úniku vody
Konštrukcia bezdrôtového merača je zložitejšia ako konvenčná dvojelektródová verzia s káblovým pripojením. Vo vnútri je nainštalovaný regulátor, ktorý nepretržite porovnáva prúd tečúci medzi elektródami s referenčnou hodnotou uloženou v pamäti. V tomto prípade možno referenčnú hodnotu „suchá podlaha“ upraviť podľa vlastného výberu.
Veľmi pohodlné riešenie, keďže vlhkosť v kúpeľni môže byť veľmi vysoká a pravidelne sa vyskytujúca kondenzácia môže viesť k falošným poplachom.
Hneď ako ovládač určí úroveň zodpovedajúcu zaplaveniu, zariadenie na kontrolu vody vyšle do základnej jednotky núdzový signál. Najpokročilejšie modely sú schopné duplikovať príkaz cez SMS správu cez GSM kanál.
Senzor prietoku vody
Pre stabilnú a bezproblémovú prevádzku zariadení v mnohých prípadoch nestačí len snímač prítomnosti vody, či sa prietok pohybuje potrubím, aká je jeho rýchlosť a tlak. Na tieto účely sa používajú snímače prietoku vody.
Typy snímačov prietoku vody
V domácnostiach a najjednoduchších priemyselných zariadeniach sa používajú štyri hlavné typy prietokových snímačov:
- Merač tlaku;
- snímač typu okvetné lístky;
- Schéma merania čepele;
- Ultrazvukový systém.
Niekedy sa používa zastaraný dizajn pitotovej trubice, ale to spoľahlivá prevádzka Minimálne sa vyžaduje absencia znečistenia a laminárneho prúdenia vody. Prvé tri snímače sú mechanické, takže často podliehajú zanášaniu alebo vodnej erózii snímacieho prvku. Najnovší typ snímača, ultrazvukový, je schopný fungovať takmer v akomkoľvek prostredí.
Princíp činnosti ultrazvukového merača je možné pochopiť z diagramu. Vo vnútri trubice je vlnový vysielač a prijímač. V závislosti od rýchlosti prúdenia sa môže zvuková vlna odchýliť od pôvodného smeru, čo slúži ako základ pre meranie prúdových charakteristík.
Dizajn a princíp činnosti
Najjednoduchšie snímače prietoku okvetných lístkov fungujú na princípe veslovacieho vesla. Okvetný lístok zavesený na závese je ponorený do prúdu. Čím vyššia je rýchlosť prúdenia, tým viac sa lalok snímača vychyľuje.
Presnejšie lopatkové snímače využívajú obežné koleso alebo turbínu vyrobenú z polyamidu alebo hliníkovej zliatiny. V tomto prípade je možné merať rýchlosť prúdenia frekvenciou otáčania pohyblivého prvku. Jedinou nevýhodou je zvýšený odpor, ktorý vytvárajú okvetné lístky a lopatky v prúde vody.
Tlakový snímač pracuje s dynamickým prietokovým tlakom. Pod tlakom vody sa pohyblivý prvok s magnetickou vložkou stlačí nahor, čím sa uvoľní priestor pre pohyb kvapaliny. Jazýčkový spínač inštalovaný v hlave okamžite reaguje na magnetické pole vložky a uzatvára obvod.
Rozsah pôsobnosti
Snímače prietoku vody sa používajú výlučne vo vykurovacích systémoch a automatizačných systémoch jednookruhových výmenníkov tepla. Porucha snímača prietoku najčastejšie vedie k vyhoreniu a vážnemu poškodeniu horúcich radiátorov a ohrievačov.
DIY snímač hladiny vody
Najjednoduchšia verzia zariadenia schopného signalizovať naplnenie nádrže alebo akejkoľvek inej nádoby vodou je znázornená na obrázku nižšie.
Konštrukčne pozostáva detektor hladiny z troch kovových elektród namontovaných na textolitovej doske. Obvod, zostavený na bežnom nízkoenergetickom tranzistore, umožňuje určiť maximálne prípustné horné a spodné hladiny vody v nádobe.
Konštrukcia je absolútne bezpečná na používanie a nevyžaduje žiadne drahé diely alebo ovládacie zariadenia.
Záver
Snímače hladiny vody sú široko používané v domáce spotrebiče, teda najčastejšie pre pomocné potreby garáže resp záhradnej techniky sa už používajú hotové návrhy od stará technológia, prerobený a prispôsobený novým podmienkam. O správne pripojenie takéto zariadenie bude trvať oveľa dlhšie ako domáci obvod.