Схема датчика малой влажности (протекания водопроводных коммуникаций)
Многие семьи сегодня живут в многоэтажных домах и пользуются бытовыми стиральными машинами. Каждый, кто подключал такую машину (к электрощитку и сантехническим коммуникациям), знает, как важны оба эти действия. В частности, при некачественном подключении сливного патрубка стиральной машины к фановым трубам квартирной коммуникации может произойти протечка воды, которая не только испортит настроение и интерьер, но и доставит многочисленные хлопоты по компенсации ремонта соседям снизу.
Даже при качественном подключении хомуты, стягивающие гофры и,патрубки водосливных шлангов стиральной машины, рекомендуется время от времени проверять на надежность и при необходимости подтягивать.
Кроме того, протечки могут происходить и в других подобных случаях, как то: протечки (из-за брака строителей) сверху, если квартира расположена на последнем этаже, протечки из-за устаревших и выслуживших «все сроки» штатных сантехнических коммуникаций (труб, патрубков, сливных горловин раковин). Все эти случаи также грозят затоплением соседей, живущих снизу, со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Чтобы избежать неприятностей, рекомендую собрать простое устройство датчика малой влажности, имеющее регулировку чувствительности в широких пределах и (при установке максимальной чувствительности) реагирующее даже на слабую влажность воздуха вокруг датчика. Это устройство звуковой сигнализации обеспечивает прерывистый и громкий звук примерно 40 дБ при возникновении опасной ситуации. Электрическая схема устройства показана на рис. 2.50.
Рис. 2.50. Электрическая схема датчика малой влажности
Принципиальная схема
Устройство собрано на микросхеме K561TЛ1 (в схеме используется только один ее элемент). Эта многофункциональная микросхема популярна среди радиолюбителей и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими микросхемами К561 серии. В состав микросхемы K561TЛ1 входят четыре однотипных элемента «И» (с инверсией) с передаточной характеристикой триггера Шмитта.
Передаточная характеристика каждого элемента имеет два порога — срабатывания и отпускания. Разность Ucpa6 и UOTn — есть напряжение гистерезиса, которое в данном случае пропорционально напряжению источника питания. Благодаря высокой чувствительности элементов микросхемы K561TЛ1 удалось создать узел, реагирующий на незначительное изменение напряжения на входе.
Между входом элемента DD1.1 и «+» питания включен ограничительный резистор и переменный резистор R1, регулирующий чувствительность устройства. ДІри верхнем (по схеме) положении движка переменного резистора R1 чувствительность узла минимальна.
Как видно из рис. 2.50, ничего сложного в схеме нет, и ее мог бы придумать, пожалуй, любой школьник. Однако, вторым по значимости элементом в схеме является датчик влажности. Он конструктивно выполнен из датчика вращения электродвигателя НГМД (накопителя на гибких магнитных дисках) типа МС-5301, которые сейчас являются анахронизмом эпохи, но когда-то были очень популярны у тех радиолюбителей, кто увлекался самостоятельной сборкой персональных компьютеров типа «Радио-86РК», «Спектрум» и других. Электродвигатель дисковода аккуратно разбирается, и из него извлекается датчик вращения, показанный на фото рис. 2.51.
Рио. 2.51. Внешний вид датчика НГМД Электроника МС-5301
На рисунке хорошо видно, что замкнутые проводники-дорожки, расположенные в форме лабиринта, перерезаны скальпелем в одном месте. Это сделано для размыкания короткозамкнутой цепи датчика. Электрические проводники аккуратно припаиваются к штатным контактам (хорошо видны на рисунке) гибким проводом МГТФ-0,6.
Устройство и датчик соединяют любые электрические провода длиной до 3 м (большая длина не испытывалась) — это может быть витая пара из тех же проводов МГТФ, телефонный провод или гибкие электрические многожильные провода.
Непосредственно к датчику необходимо припаивать только гибкий провод МГТФ (или аналогичный), чтобы не спровоцировать отслоение дорожек на металлической основе датчика. А далее этот провод может быть соединен (например, через электрический клеммник) с проводами другой гибкости и сечения. На другом конце (у корпуса устройства) эти провода переходят в разъем типа В2В-ХН-А или аналогичный.
Перед использованием с датчика мелкозернистой наждачной бумагой удаляют небольшой слой лака, покрывающего токопроводящие дорожки на поверхности датчика.
Пока вокруг датчика сухо, на входе элемента DD1.1 высокий уровень напряжения. На выходе элемента (вывод 3 DD1.1) низкий уровень, и сигнализация выключена. При небольшой влажности, а тем более при воздействии на датчик влаги (капель воды) на входе элемента напряжение уменьшается, благодаря передаточной характеристики триггера Шмитта внутреннее состояние скачком изменяется на противоположное, на выводе 3 микросхемы DD1 присутствует высокий уровень. При высоком уровне на выходе элемента DD1.1 транзистор VT1 открывается, и через капсюль НА1 течет ток — включается звуковая сигнализация.
Недостатком всего устройства можно отметить инертность выключения сигнализации, связанную с высыханием датчика. Однако для этого предусмотрен выход — при обнаружении протечки и ее локализации устройство сигнализации принудительно выключают включателем SB1.
Если этого не сделать, то по высыхании датчика устройство выключит сигнализацию и автоматически перейдет в режим ожидания.
Микросхемы данного типа являются маломощными, и выходной ток каждого элемента не превышает несколько милиампер. Поэтому к выходу элемента DD1.1 подключен усилитель тока на транзисторе VT1. В цепи коллектора этого транзистора включен звуковой капсюль с встроенным прерывистым генератором 34 типа КРІ-4332-12, который можно приобрести в магазинах радиотоваров за 20 руб.
Рис. 2.52. Фото (внешний вид) готового устройства с источником питания
Элементы устройства монтируются в любом подходящем компактном корпусе. В авторском варианте используется корпус от аквариумного компрессора воздуха. Проводники питания можно соединять через разъем Х2 (например, от батареи типа 6F22 «Крона») или выводить через штатное отверстие сбоку корпуса устройства, как показано на рис. 2.52.
Налаживание
Устройство в налаживании не нуждается и начинает работать сразу после подачи питания. Датчик располагают на полу в труднодоступном месте под трубами (где его не видно) контактной площадкой вверх, при необходимости фиксируют провода изолентой к полу. Перед первым включением движок переменного резистора R1 устанавливают в среднее положение.
Для проверки работоспособности устройства на расстоянии 0,5—1 м от датчика распыляют влагу из емкости для глажения (или другой емкости с распылителем). Этого оказывается достаточным, чтобы «проснулась» звуковая сигнализация.
О деталях
В качестве источника питания применяется промышленное устройство ЦУ-Ш производства завода «Северный пресс», Санкт-Петербург. Выходное напряжение 9 В (6 В) — имеется переключатель выходного напряжения на корпусе блока. Источник питания — с трансформаторной развязкой от сети переменного тока. Максимальный ток нагрузки —150 мА.
Кроме указанного источника питания можно использовать любой (в том числе нестабилизированный) источник с выходным напряжением в диапазоне 7—12 В.
При подключении звукового капсюля со встроенным прерывистым генератором следует соблюдать полярность. Положительный вывод источника питания подключают к выводу капсюля с обозначением «+».
Микросхему K561TЛ1 можно заменить K564TЛ1, CD4093B. Переменный резистор R1—типа СПО-1 или аналогичный, желательно с линейной характеристикой. Постоянные резисторы — типа МЛТ-0,25. Транзистор VT1 можно заменить КТ603, КТ608, КТ801, КТ815, КТ972, 2SC1573, 2N4927 и аналогичными. Звуковой капсюль — любой с встроенным генератором, рассчитанный на постоянное напряжение 5—15 В и ток до 100 мА.
Например FXP-1212, FMQ-2015B — в этих случаях звук будет не прерывистый, а монотонный.
Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения. Включатель SB1 можно применить любой минитумблер, например MTS-1.
Индикаторный светодиод подключен постоянно — он сигнализирует о работоспособном устройстве, находящимся в готовности. Вместо указанного на схеме применяют любой другой светодиод, с током до 20 мА, например ARL-5013URC-B.
Рассмотренный датчик найдется не у каждого радиолюбителя, поэтому он может быть заменен на самодельный, например со следующими рекомендациями. Соединительные провода припаиваются к двум металлическим спицам. Спицы располагаются параллельно друг другу на полу на расстоянии 0,5—1 см (в районе ожидаемой протечки) и крепятся к полу обыкновенным лейкопластырем. Материал пола значения не имеет.
Кроме того, конструкция датчика может иметь много вариантов. Определяющее значение в данном устройстве имеет высокая чувствительность микросхемы к даже незначительному изменению сопротивления между контактами XI.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.