Схема автомата-контроллера уровня воды в емкости (К561ЛЕ10)

Схема позволяет выполнять автоматический контроль и поддержание в наполненном водою состоянии резервуара или водонапорной башни. Она не сложна в изготовлении и не содержит дефицитных радиоэлектронных компонентов. С изготовлением и настройкой справится даже начинающий радиолюбитель или мастер.

Схема автомата

Этот автомат предназначен для поддержания уровня воды в резервуаре,не допуская его опустошения и переполнения. Датчики контактные, замыкающиеся через сопротивление воды, сделанные из шампуров для шашлыка из пищевой нержавеющей стали. Всего три щупа, Е1, Е2 и ЕЗ.

Общим является ЕЗ, он опущен в резервуар до минимального уровня воды. Так же расположен и щуп Е2, контролирующий минимальный уровень (нижний уровень воды). Щуп Е1 самый короткий, он расположен на максимальном уровне (верхний уровень воды).

Кнопки S1 и S2 служат для ручного управления насосом. Конденсатор С1 принуждает схему к выключенному состоянию насоса в момент подачи на схему питания.

В основе схемы RS-триггер на элементах микросхемы D1. Когда в котле уровень воды ниже минимального ни один из щупов не касается воды. При этом на выходе элемента D1.3 логическая единица, которая устанавливает триггер в состояние единицы.

Напряжение высокого логического уровня с выхода D1.1 проходит на базу транзистора VT1 и открывает его. Реле К1 замыкает контакты и подключает к сети погружной насос. Начинается пополнение котла.

Рис. 1. Принципиальная схема автоматического контроллера за уровнем воды в резервуаре или в водонапорной башне.

Постепенно уровень воды поднимается и достигает щупов ЕЗ и Е2. На выходе D1.3 устанавливается логический ноль, но триггер остается в единичном состоянии и накачка воды продолжается.

С дальнейшим заполнением вода достигает максимального уровня, при котором намокает щуп Е1. Через сопротивление воды ЕЗ-Е1 напряжение высокого логического уровня от положительной шины питания поступает на вывод 1 D1.1. Триггер переключается в нулевое состояние. Напряжение на выходе D1.1 падает до низкого логического уровня.

Транзистор VT1 закрывается и реле К1 выключает насос.

Когда происходит отток воды из котла в систему водопровода, уровень воды начинает снижаться. Сначала обсыхает щуп Е1. Но насос еще не включается. Включение насоса происходит при обсыхании щупа Е2. То есть, насос включается, когда оба щупа Е1 и Е2 сухие (не контактируют с водой), а выключается когда они погружены.

В промежуточных положениях установившееся состояние не меняется. Это позволяет очень существенно уменьшить частоту включения и выключения насоса, что благоприятно сказывается на его ресурсе.

Кнопки S1 и S2 служат для ручного управления. Кнопкой S1 можно включить подачу воды раньше чем обсохнет щуп Е2. Кнопкой S2 можно выключить подачу воды. Если кнопка S2 будет с фиксацией, включив её можно полностью заблокировать насос.

Конденсатор С1 в момент включения питания устанавливает триггер в ноль, чтобы насос сам не включился из-за сбоя при перебоях в электропитании.

Схема питается от сети через маломощный силовой трансформатор Т1. Это китайский трансформатор марки «ALG» с вторичной обмоткой 9-0-9V на ток не ниже 150мА. Средний отвод обмотки не используется. На выходе моста VD2 на конденсаторе СЗ выделяется напряжение около 22-24V.

Номинальным напряжением питания обмотки реле F40.51 является 24V, но уверенное срабатывание начинается уже с 15-16V. Диод VD3 защищает транзистор от выброса ЭДС самоиндукции обмотки реле.

Микросхема питается напряжением 13V от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1 и резисторе R6. Последовтельно R6 включен индикаторный светодиод HL1, индицирующий включенное состояние схемы. Светодиод HL2 индицирует включенное состояние насоса.

Питание схемы

Источник питания можно сделать и по другой трансформаторной схеме. Необходимо чтобы на выходе выпрямителя было постоянное напряжение обеспечивающее уверенное срабатывание реле. Например, если реле с обмоткой на 12V, то и напряжение питания можно опустить до 12V.

Источник питания, каким бы он ни был, обязательно должен обеспечивать гальваническую развязку между электросетью и низковольтными цепями. В противном случае это может привести к поражению электрическим током. По этой же причине нельзя использовать вместо реле ключевые тиристорные или транзисторные схемы с гальванической связью с схемой управления (можно только при управлении через оптопару).

Детали

Микросхему К561ЛЕ10 можно заменить на К176ЛЕ10. Стабилитрон на КС512, КС513. Светодиоды - индикаторные постоянного свечения (не мигающие) любого типа, марки и цвета. Диодный мост КЦ407 можно заменить практически любым или сделать его практически на любых диодах общего применения.

Диод VD2 - практически любой кремниевый диод малой или средней мощности. Транзистор КТ315Е можно заменить любым транзистором п-р-п общего назначения, например, КТ3102, КТ315, МП35. Реле F40.51 можно заменить любым реле с обмоткой на 24V, контакты которого подходят под мощность насоса. Если использовать реле с обмоткой на меньшее напряжение, нужно последовательно обмотке включить резистор, на котором будет падать избыток.

Например, при обмотке на 12V сопротивление такого резистора должно равняться сопротивлению обмотки реле постоянному току. Если ток обмотки реле более 80 мА нужно переделать ключ на VT1 под соответствующий ток, возможно, сделать этот каскад на составном транзисторе или на полевом мощном транзисторе.

При использовании вместо реле симисторной оптопары светодиод оптопары включается вместо обмотки реле через токоограничительный резистор, сопротивлением соответственно номинальному току через светодиод этой оптопары.

Монтаж

Монтаж электронной схемы выполнен на макетной печатной плате. Электронный блок располагается недалеко от резервуара, чтобы провода соединяющие с ним щупы датчиков уровня были не длиннее одного метра.

Один важный момент, - общий провод электронной схемы не должен выходить за её пределы, то есть, его нельзя заземлять или соединять с какими-то нибыло металлическими предметами, вроде водопроводных труб или корпуса резервуара, если резервуар не пластмассовый, а металлический.

Налаживание

При налаживании может потребоваться подбор сопротивления резисторов R1 и R3. Вообще, желательно выбрать сопротивления этих резисторов минимальными, плюс 20-30% к той величине, при которой схема уверенно работает.

Сопротивление этих резисторов зависит от удельного сопротивления конкретной воды. Конкретной, потому что в различных источниках, колодцах, скважинах может отличаться солевой состав воды, а от этого как раз и зависит удельное сопротивление воды в конкретном случае. Так как в течение года этот состав может меняться, нужно сделать некоторый запас по сопротивлению резисторов R1 и R3 на эти самые 20-30%.

В то же время, слишком большое сопротивление резисторов выбирать не желательно, так как схема может начать реагировать на конденсат на верхней стенке резервуара.

Сысоев М. РК-06-16.