Автомат-уровнемер к дренажному насосу

Данное устройство позволяет отслеживать уровень грунтовых вод в подвальных помещениях или резервуарах и своевременно включать (выключать) насос для откачки в автоматическом режиме. Автомат-уровнемер был разработан для производственных нужд, но вполне применим и в бытовых условиях, например, для управления насосом на даче или в гараже, в подвале дома.

Уровнемер может сымитировать нажатие кнопок пускового поста насоса. Для этого необходимо замыкающую группу контактов реле K1.1 подсоединить параллельно кнопке ПУСК, а размыкающую группу контактов реле K2.1 соединить последовательно с кнопкой СТОП в разрыв цепи управления. Управление же бытовым насосом осуществляется непосредственно одним реле K1, при этом конденсатор C5 исключается из схемы перемычкой.

Датчиком уровнемера служат три металлических стержня разной длины, закреплённые на диэлектрической основе, например, деревянной доске, текстолите, фторопласте, фанере и т.д. Металл и профиль могут быть любыми: арматура, трубки, прутки и др. В данной разработке датчик был выполнен из обычной арматуры диаметром 8 мм, закреплённой на дюймовой доске хомутами из проволоки. Расстояние между электродами датчика выбирается опытным путём, предотвращая их случайное замыкание (3-10см). Один из электродов является общим, на него приходит положительный потенциал +5В, два других являются сигнальными, с них снимается потенциал, который проходит через жидкую среду (воду). Общим электродом также может служить металлический корпус резервуара. Общий электрод всегда должен находиться в жидкой среде. Сигнальные электроды выполняются длиной по уровню жидкости (воды) один по верхнему, другой – по нижнему. Для подключения датчика в качестве линии можно использовать витую пару, а также любой трёхжильный кабель, не опасаясь наводок и помех.

Питание схемы осуществляется от понижающего трансформатора мощностью несколько ватт. Обязательно должна быть гальваническая развязка с силовой электросетью. Логическая часть схемы питается напряжением 5В через стабилизатор LM7805 при входном напряжении до 35В (или КР142ЕН5А при входном напряжении питания до 15В). В схеме можно использовать реле как на 12В, так и на 24В, в зависимости от наличия оных, напряжение питания должно соответствовать при этом. Реле выбираются в зависимости от нагрузки, коммутируемого тока и напряжения. Для управления кнопочным постом подойдут реле малой и средней мощности, а для непосредственного включения бытового насоса нужно брать на 5-10А ~250В.

Состоит автомат-уровнемер из входных усилителей сигнала на парах Дарлингтона VT1VT3 и VT2VT4; инвертеров на логических элементах 2И-НЕ DD1.1 и DD1.2; RS-триггера, построенного также на элементах 2И-НЕ DD1.3 и DD1.4; транзисторных ключей VT5-VT8, питающих светодиоды VD1-VD4; дифференцирующих цепочек C5R17R19 и C6R18R20; а также выходных силовых ключей VT9VT11 и VT10VT12, управляющих реле K1 и K2. Каскады Дарлингтона VT1VT3 и VT2VT4 включены в схеме с общим эмиттером, что позволяет получить огромное усиление сигнала по напряжению. Фактически они являются компараторами с опорным напряжением в 1,1В-1,2В – падение напряжения на двух переходах база-эмиттер. На входе сигнальной цепи стоят интегрирующие цепочки R1C1 и R2C2, предотвращающие ложные срабатывания от наводок и переменной составляющей.

Принцип работы устройства и настройка. При настройке автомата необходимо погрузить датчик в жидкость (воду) так чтобы в ней находились только общий и один сигнальный “нижний уровень” электроды. Подстроечным резистором R4 необходимо добиться четкого срабатывания индикации “нижний уровень” на светодиоде VD2. Слишком высокую чувствительность выставлять не нужно, чтобы исключить ложные срабатывания. При этом должен гореть светодиод VD4 – “стоп”. Затем погружая датчик глубже до “верхнего уровня”, когда верхний электрод будет касаться жидкости, также необходимо выставить чувствительность на чёткое срабатывание подстроечным резистором R3. Загорится индикация на светодиоде VD1 – “верхний уровень” и светодиоде VD3 – “пуск” насоса. На выходе 3 элемента DD1.3 будет высокий потенциал, который поступит на конденсатор C5 делитель R17R19, откроет ключи VT9VT11, и кратковременно сработает реле K1 (если исключить C5, то реле будет включено постоянно до следующего переключения). Контакты K1.1 замкнут кнопку ПУСК и подадут питание на пускатель насоса. Если теперь поднять датчик (верхний электрод будет в воздухе), то погаснет VD1 “верхний уровень”, но VD3 будет гореть, и насос будет работать. Как только в воздухе окажется нижний электрод, что будет означать нижний уровень, погаснут VD3 и VD2, а загорится VD4 – “стоп”. Высокий уровень на выходе 6 DD1.4 сформирует через конденсатор C6 короткий импульс, который откроет ключи VT10VT12 и сработает реле K2. Контакты K2.1 разомкнутся и разорвут цепь питания пускателя насоса, имитируя нажатие кнопки СТОП.

Вариант печатной платы устройства представлен на фото ниже:

Фото собранной схемы:

На плате установлен ручной переключатель режима работы уровнемера. Переключатель был снят со старого телевизора из блока селектора каналов (перемычка для выбора диапазона). Один из режимов это работа с кнопочным постом насоса, а другой режим - работа непосредственно с насосом и одним реле K1.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}