Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на сентябрь 2020 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Сайт Паяльник
3. 50 руб.

Автоматический регулятор уровня фекальных стоков на одном электроде

Одним из самых важных элементов современной системы водоотведения является канализационный колодец, без которого не обходится ни одно предприятие. Колодцы также устанавливают жильцы домов в частном секторе, которые в последствии производят откачку фекальных стоков различными методами. На глубину погружают насос и по мере заполнения колодца производят откачку. Насосом управляет автоматическая система, оснащённая датчиками и элементами коммутации. Существует несколько разновидностей способов управления такими системами. Остановимся на одном из них: поплавковый метод - самый распространённый способ управления контролем уровня жидкости. Внутри поплавка расположены контакты, которые в зависимости от положения поплавка изменяют своё состояние. Погружают в колодец обычно три таких датчика. Датчик нижнего уровня, верхнего уровня и самый верхний - аварийный датчик. Практика показала, что работа таких датчиков не надёжна. Поплавки зависают в фекальной жиже, со временем перегибаются провода, окисляются и не срабатывают контакты, не смотря на то,что они выполнены герметично.

В этой статье речь пойдёт о том, как избавиться от трёх датчиков и установить один единственный электрод, который будет выполнять все нужные функции этих трёх датчиков. Суть разработки заключалась в том, чтобы этот датчик не нуждался в обслуживании, был надёжен в работе, не боялся коррозии, и не содержал активных элементов. После проб и экспериментов получился вот такой простой обычный изогнутый штырь: 

К верхней части штыря приварено ушко, к которому с помощью болта подключен одножильный провод с двойной изоляцией. Толщина штыря выбрана 6..10 мм. На штырь надета силиконовая трубка соответствующего диаметра. Соединение надёжно изолировано с помощью термоусадочной трубки. Нижняя часть также загерметизирована термоусадочной трубкой. Голая часть штыря составляет 200...300 мм.  Крепится штырь-датчик к стенке колодца с помощью хомутов из нержавейки с резиновыми вставками. 

Рассмотрим структурную схему устройства:

Принцип работы штыревого электрода основан на измерении сопротивления между электродом и землёй. Пока нет жидкости, это сопротивление очень высокое и схема воспринимает это значение как отсутствие сигнала. При появлении жидкости, сопротивление резко снижается и на входе устройства появляется сигнал. Схема блока управления собрана на печатной плате с выходными реле, которые коммутируют магнитный пускатель насоса и аварийный маячок на крыше сооружения. Вся схема уложена в пластиковый ящик, на крышке которой размещены индикаторные лампы и кнопка активации насоса. Для индикации аварийных ситуаций используется пьезокерамический излучатель, который установлен непосредственно на плате устройства.

Рассмотрим электрическую принципиальную схему устройства:

При подаче питания схема принимает исходное состояние. Жидкости в колодце пока нет, поэтому сопротивление между электродом и общим проводом очень высокое. Входной конденсатор 10 мк заряжен через резистор 10 кОм и на нём присутствует напряжение равное источнику питания 24в. Через оптрон PC817 и индикаторный светодиод ток не течёт, поэтому схема находится в режиме ожидания. Как только жидкость достигла электрода, сопротивление между ним и общим проводом резко снижается, что приводит к разряду конденсатора и возрастанию тока через оптрон и индикаторный диод, который вспыхивает. Открывается транзистор оптрона и посылает на вход микросхемы PIC12F629 сигнал низкого уровня. Микроконтроллер обрабатывает данный сигнал и на его выводе выв. 6 появляется сигнал высокого уровня. Открывается транзистор, срабатывает реле и магнитный пускатель, включается насос, начинается откачка. Желтый светодиод на печатной плате начинает мигать, начинается отсчёт времени. На лицевой панели блока управления вспыхивает зелёная лампочка "работа". Продолжительность откачки настроена на 5 минут и изменяется программно. По истечении данного времени насос отключается, схема уходит в режим ожидания и насос включится только тогда, когда уровень жидкости снова достигнет электрода.

Разберём такую ситуацию, при которой забился трубопровод, или по какой-либо причине упала производительность насоса: жидкость достигла электрода, включился насос, но уровень так и не снижается. Микроконтроллер определяет такую ошибку и спустя 1 минуту выдаёт прерывистый тональный сигнал на пьезокерамический излучатель, а на транзистор сигнального реле - высокий уровень. Начинает мигать сирена, на пульте управления вспыхивает красная лампочка "авария". Сотрудники видят аварию и предотвращают её. После того, как авария будет устранена, уровень жидкости упадёт ниже электрода, схема перейдёт в нормальный режим работы.

Питание насоса осуществляется от сети переменного тока 380в, но если насос рассчитан на напряжение 220в, то необходимость в трёхфазной сети отпадает. Электронная схема питается от источника напряжением 24в, можно нестабилизированного - трансформатор, четыре диода и сглаживающий конденсатор. Для питания микросхемы служит стабилизатор 5в - 7805. Электродвигатель защищён от токовой перегрузки с помощью теплового реле, для защиты схемы управления от к.з. используется автоматический выключатель.

Печатная плата выполнена из фольгированного стеклотекстолита размерами 60х80 см:

Внешний вид печатной платы:

Внешний вид печатной платы

В углах просверлены отверстия, печатная плата установлена на шпильки с ограничительными гайками. Сверху закрыта оргстеклом.

Все компоненты размещены в пластиковой коробке подходящих размеров:

Провода пропущены в сквозные отверстия и подведены к соответствующим клеммам.

Внешний вид устройства:

В лицевой панели просверлены отверстия и установлены кнопки управления с лампочками.

Собранное устройство, после заливки прошивки начинает работать сразу и в налаживании не нуждается.

При работе соблюдайте меры электробезопасности!

И в заключении хотелось сказать, что данное устройство проработало уже более 2-ух лет и в обслуживании не нуждалось ни разу.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
D1 МК PIC 8-бит
PIC12F629
1 МикроконтроллерПоиск в магазине ОтронВ блокнот
V1 Линейный регулятор
L7805AB
1 СтабилизаторПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VT1 Биполярный транзистор
КТ815А
3 N-P-NПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R Резистор
10 кОм
3 0, 25 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R Резистор
2 кОм
2 0, 25 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R Резистор
47 кОм
2 0 25 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R Резистор
33 Ом
1 0, 25 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C Конденсатор0.1 мк2 60 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R Резистор
1 кОм
1 0,25 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
С Конденсатор470 мкф1 25 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
С Конденсатор100 мкф1 16 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
С Конденсатор10 мкф1 16 вПоиск в магазине ОтронВ блокнот
PC Оптопара
PC817
1 оптронПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Д Выпрямительный диод
1N4007
3 диодПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VD Светодиод1 КрасныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
VD Светодиод1 ЖелтыйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
G Источник питания220/24в1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Z Пьезоизлучатель звуковой1 14 ммПоиск в магазине ОтронВ блокнот
K Магнитный пускателькатушка управления 220В АС 1НО LC1K1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Лампа сигнальная ЛН-1081С(Красный с сиреной =24В)1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Реле перегрузки тепловоеIEK DRT10-0009-00131 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Реле 24VDC1-1393219-0 (PE014024)2 1 перключПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Клеммник винтовой3-контактный. 5мм. прямой3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (3) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+2
Слава #
Продолжительность работы насоса зашита жестко, а исходников нет. Поэтому практическая ценность этой схемы = 0
Ответить
0

[Автор]
Shida #
Пишите в личку, вышлю исходник, откорректирую прошивку...
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Мультиметр DT9205A Конструктор - Гитарная педаль Remote Delay 2.5
вверх