Назначение
Устройство, о котором пойдёт речь в этой публикации предназначено для автоматического поддержания (регулирования) уровня воды в накопительных емкостях любого объема.
Схема устройства универсальная, т.е. работает как на заполнение емкости водой, так и на ее откачивание.
Устройство может быть использовано для полива садово-огородных участков при слабом давлении воды в водопроводе, откачивания грунтовых вод из подвалов и погребов, заполнение водонагревательных и расширительных баков системы водоснабжения и отопления.
Схема электрическая
Питается схема через понижающий трансформатор (13…15 В), затем выпрямляется мостом VD5, сглаживается конденсатором C8 и стабилизируется DA1 (12 В).
В начальный момент времени конденсатор С3 разряжен и после подачи питания удерживает уровень логического 0 на время, достаточное для установки триггера DD2.2 в состояние логической 1 на выводе 13 и логического 0 на выводе 12.
После зарядки C3 в дальнейшей работе схемы участия не принимает.
На элементе DD2.1 реализован мультивибратор с частотой ≈15 кГц. Резистор с вывода 2 необходим для более устойчивого запуска мультивибратора. Мультивибратор не симметричный для снижения тока потребления устройства (транзистор VT1 дольше закрыт, чем открыт).
Если переключатель SA1 находится в положении «Закачать», то лог. 1 с вывода 13 DD2.2 разрешит работу элемента DD1.2, тем самым пропуская сигнал с мультивибратора на базу VT1. Он, в свою очередь, усиливая сигнал по мощности, включит оптрон DA2, который подаст на управляющий электрод симистора VS1 сигнал управления. Симистор VS1 отопрётся и напряжение питания поступит на нагрузку (например, электронасос), и емкость начинает заполняться.
Электрическое сопротивление воды зависит от солей, растворенных в ней, но в любом случае оно много меньше 100 кОм, поэтому вода, заполняющая емкость, дойдя до нижнего концевого датчика, изменит уровень лог. 1 на входе DD1.3 на лог. 0.
Пройдя через элементы DD1.3 и DD1.1, уровень лог. 0 дважды инвертируется и на входе «S» элемента DD2.2 появляется 0.
Верхний концевик еще сухой, и на входе DD1.4 присутствует уровень лог. 1, следовательно, на входе «R» DD2.2 присутствует лог. 0, и триггер хранит полученную в момент предустановки информацию (вывод 13 - лог. 1, выв. 12 - лог. 0).
Когда вода дойдёт до верхнего концевика, то подаст на вход DD1.4 0, на выходе сформируется логическая 1, которая переведет триггер DD2.2 в состояние установки 0. На выводе 13 DD2.2 появится 0, элемент DD1.2 прекратит работу, и, соответственно, прекратит работу ключ на VT1, симистор запрётся и насос отключится.
По мере расхода воды верхний концевик откроется, и на входе DD1.4 установится лог. 1. Соответственно, на входе «R» DD2.2 появится лог. 0, и триггер будет хранить записанную информацию.
Вода, продолжая убывать, откроет нижний концевик, на входе DD1.3 и на выходе DD1.1 появится лог. 1, триггер установится в единичное состояние, при котором на выв. 13 поступает лог. 1, на выв.12 - лог. 0, и насос снова начнет заполнять емкость.
Так циклы расхода и заполнения будут повторяться снова и снова.
Если рассмотреть другую ситуацию, когда переключатель SA1 находится в положении «Выкачать», то работа устройства изменится на противоположное, т. е. насос будет работать до тех пор, пока уровень воды не опустится ниже нижнего концевика, а находится в выключенном состоянии пока вода не поднимется до верхнего концевика.
Кнопка SB1 предназначена для принудительного вкл/выкл нагрузки. Размыканием ее контактов на вход «С» триггера DD2.2 подается лог. 1, что приводит к записи информации, находящейся на входе «D», а т.к. он соединен со своим инверсным выходом, следовательно при каждом нажатии на SB1 состояние триггера будет меняться на противоположное, соответственно включая или выключая нагрузку.
Конструкция и детали
Схема выполнена на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, чертёж которой показан ниже.
Концевые датчики можно изготовить из фольгированного стеклотекстолита, их примерный вид показан на рис. ниже.
После зачистки фольги, ее лудят желательно припоем марки ПОС-90 (этот припой наименее чувствителен к коррозии).
К одной площадке припаивается центральная жила, к другой - экран экранированного провода, идущего на плату устройства.
Места пайки тщательно обрабатываются эпоксидным клеем. Можно в качестве концевых датчиков использовать арматуру небольших диаметров. Для неглубокого, но широкого резервуара подойдут зачищенные электроды для дуговой сварки.
В случае, когда измеряется уровень загрязненной воды, например, водорослями, тиной и т.п., концевые датчики необходимо оградить мелкой сеткой.
После расположения концевых датчиков на необходимых уровнях устройство готово к работе.