Сигнализатор предельного уровня воды схема своими руками. Схема индикатора уровня воды

В вашем домашнем хозяйстве может возникнуть необходимость в различного рода датчиках уровня воды или другой жидкости, каковые можно без особых сложностей сделать своими умелыми руками. Поискал в сети и предлагаю вам для использования несколько вариантов схем для разного рода нужд, связанных с уровнем жидкости, их отслеживанием, контролем, регулированием и прочим.

Варианты схем таковы: светодиодная индикация шести уровней жидкости, автоматическое управление насосом и пару простых схем просто звуковой индикации при наполнении емкости водой.

Для решения необходимости регулировать автоматически уровень воды с помощью откачки либо, наоборот, наполнения насосом, а также просто контроля, будь то визуальный по световой индикации, либо с помощью звуковых сигналов, подобраны схемы на не очень продвинутого пользователя, как и прочие на этом сайте. Постарался подобрать варианты как на интегральных микросхемах, так и на транзисторах.

Для включения и выключения насоса, более удобно использовать при согласовании с управляющей схемой, исполнительное реле на электромагните. Все найденные схемы, используют такую коммутацию. И это логично, так как электронные ключи в случае с двигателями вещь менее надежная. Важно только подобрать реле, подходящее по параметрам к двигателю насоса, чтобы потом не пришлось искать замену при порче его контактов.

Индикатор шести уровней жидкости со световой индикацией

При кажущемся обилии проводов и элементов на приведенной схеме, на самом деле, она до смешного проста. Поскольку из активных элементов лишь одна логическая микросхема, остальные элементы все пассивны, к тому же схема абсолютно не требует никакой наладки, поскольку это «логика» в чистом виде. А все номиналы элементов каждого из шести каналов при каждом логическом элементе одинаковы, так что требуется просто подключить вход и выход каждого и повторить это шесть раз. Далее понятно: контакт 7 общий, а 1-6 это уровни, каждый их них можно расположить на нужной высоте непосредственно в емкости для световой индикации. Светодиоды можно расположить в ряд (либо на другой манер), которые и будут индицировать уровень жидкости в наполняемой емкости: светится от 1 до 2 штук одновременно. При желании можно конечно же применить светодиоды разных цветов.

Разумеется, при сегодняшнем обилии светодиодов, можете применить любые, которые вас устроят. Возможно, для подгона рабочего тока для них, потребуется подбор резистора R13.

Автоматическое управление водяным насосом

Приведенная схема тоже в общем-то не так и сложна, также основа ее логическая микросхема К561ЛЕ5 она состоит из четырех элементов логики 2ИЛИ-НЕ. Собрав и используя данную схему, можно либо наполнять, либо опустошать необходимый резервуар водой. Для передачи исполнения включения/выключения насоса добавлен лишь транзистор и реле.

В качестве датчиков используются два прута — длинный и короткий. Длинный – для минимального уровня, короткий – для максимального уровня воды. Берется за данность, что резервуар в нашем случае металлический. Если у вас не из металла, то в таком случае нужно добавить еще один прут, опустив его до самого дна.

Принцип схемы таков: при соприкосновении воды одновременно с длинным, а также с коротким датчиком, логический уровень на выводах 9 и 1,2 микросхемы DD1 изменяется с высокого на низкий, чем вызывает изменение режима насоса.

При уровне воды ниже обоих датчиков, в микросхеме DD1 на выводе 10 — логический ноль. При повышении уровня воды, даже при соприкосновении воды с длинным датчиком — на выводе 10, также логический ноль. Но при достижении уровня воды короткого датчика, на 10-м выводе появится логическая единица, тогда транзистор VT1 включает реле, а оно — управление насосом, который начинает откачивать воду из резервуара.

Уровень воды начинает уменьшаться, короткий стержень не контактирует с водой, но на выводе 10 все же остается логическая единица, поэтому насос продолжает работать. А вот по достижении уровня воды ниже длинного стержня, на выводе 10 уже появится логический ноль, вот тогда насос остановит работу.

Переключатель же S1 позволяет переключить всю логику схемы и, соответственно, работы насоса на обратную.

Данная схема также предполагает два контакта: при погружении их в воду, запускается работа звукового генератора, звук излучает динамик ВА1. При указанных на схеме номиналах, частота генерируемого звукового сигнала около 1кГц.

Интегральная микросхема К561ЛА7 состоит их четырех элементов логики «И-НЕ». Чувствительность схемы датчика очень высокая, это обеспечивается использованием в логической микросхеме К561ЛА7 униполярных (полевых) транзисторов с изолированным затвором (КМОП).

Транзистор КТ972, примененный в схеме, составной. Но его можно заменить, соединив два транзистора (КТ3102 и КТ815) как на схеме слева.

Питается схема напряжением 3-15 В. При напряжении питания выше 6-ти Вольт, можно ограничить ток динамика и транзистора, включив последовательно динамической головке резистор.

Я опубликовал немало обзоров по поводу дачной автоматики, во многих из них фигурировали манипуляции с водой. Часто требуется узнать уровень жидкости, либо факт её отсутствия. Такую информацию удобно использовать в своих поделках, направленных на избавление от рутинных процедур. Чтобы узнать уровень многие, и я, в том числе, используют поплавковые датчики на герконах, основной проблемой при их применении является необходимость дырявить ёмкость, согласитесь, это не добавляет надежности и универсальности применения ёмкости, да и сверление с последующей герметизацией - не самые приятные манипуляции. Обозреваемое устройство (появилось в продаже недавно) призвано избавить от этого, обеспечив масштабируемость и перестраиваемость системы… Посмотрим что за зверь под катом.

Датчики доехали за 14 дней, упакованы были достаточно хорошо. Сами датчики в пакетиках:




Распаковываем:


Длина шнурка порядка 45 см:


Размеры:








Датчик очень легкий, вес:


Разъем имеет 4 контакта:


Слева направо:
- коричневый - питание
- желтый - сигнал
- синий - земля
- черный настройка
На датчике имеется индикатор, который при обнаружении воды, должен загораться, судя по описанию продавца. Питаться датчик умеет в диапазоне от 5 до 24 Вольта, что очень удобно. Корпус влагозащищенный (ip67), что позволяет размещать датчик на улице, либо во влажном помещении, не заботясь о его защите. чтобы сходу не ломать разъем, подключим модельные проводки:


У меня на даче имеется встроенный в стену самодельный регулируемый блок питания, подключим питание, 12 Вольт:




Подносим к бутылке с водой, индикатор загорается:


Если поднять выше уровня воды - индикатор гаснет:


Кстати если прислонить руку, индикатор также загорается:


Подключим мультиметр к проводкам питания, и убедимся в работоспособности


Далее: минус на землю, а плюс на вывод сигнала:


Подносим к бутылке и видим на выходе напряжение питания:


Если отвести датчик, напряжение на сигнальном выходе пропадает:


Выходной ток датчика в диапазоне 1-50 мА.
Продавец, заявляет работоспособность при питании в диапазоне 5-24 Вольта, попробуем снизить напряжение питания до 4-х Вольт:


Датчик отлично работает, попробуем снизить до 3-х Вольт:


Уверенная работа датчиков, позволяет сделать вывод об удачном его использовании с esp8266 без всяких преобразований - а это отличная новость!
При других напряжениях, датчик также хорошо работает:




Выходить за пределы 24-х Вольт я не решился.
Выставим 5 Вольт:


Датчик реагирует на свой пакетик:


Со стороны пробки бутылки тоже реагирует:


Приклеим двухсторонним скотчем 3М к бутылке:




Датчик отлично реагирует. При двух слоях скотча, датчик не всегда срабатывает:




Потребление составляет порядка 5-6 мА:




Ну и конечно попробуем применить в реальных условиях, работая с контроллером. В качестве контроллера возьмём Arduino Nano, также добавим индикаторный светодиод, получился такой комплект:


Светодиод подключим к выводу D3 и земле, а сигнальный выход датчика к выводу A0 (D14 - так как мы будем его использовать в цифровом режиме), также на датчик подадим питание от контроллера:


Учитывая, что датчик предназначен для воды, работая с ним очень важно защитится от дребезга контактов, например при волнах, когда работает насос. Также, я покажу как организовать такую защиту не пользуясь задержками в программе, собственно код:
// Текущее состояние сенсора bool SensorState = false; // Время начала смены unsigned long SensorStartChange = 0; // Защитный интервал между сменами состояния unsigned long TIMEOUT = 3000; // Текущее время unsigned long CurrentTime = 0; void setup() { // Светодиод это выход pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // Вначале не светим digitalWrite(LED_PIN, LOW); // Сенсор это вход pinMode(SENS_PIN, INPUT); } void loop() { // Устанавливаем текущее время CurrentTime = millis(); // считываем сенсор boolean CurrentState = digitalRead(SENS_PIN); // если текущее состояние сенсора отличается считанного if (CurrentState != SensorState) { // если отсчет таймера смены состояния не начат, начинаем if (SensorStartChange == 0) SensorStartChange = CurrentTime; // если новое состояние приняло свое значение за время большее чем время таймаута if (CurrentTime - SensorStartChange > TIMEOUT) { // меняем состояние сенсора SensorState=!SensorState; // сбрасываем время начала смены состояния SensorStartChange = 0; // если текущее состояние сенсора 1, то включаем светодиод if(SensorState){ digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // если текущее состояние сенсора 0, то выключаем светодиод }else{ digitalWrite(LED_PIN, LOW); } } // смена состояния не состоялась, сбрасываем таймер }else{ SensorStartChange = 0; } }
Я прокомментировал все строчки, чтобы было все понятно. Инициализируем выходы и проверяем смену состояния сигнального выхода датчика с защитой от дребезга контактов. В данном коде, защитный интервал составляет 3000 мс = 3 секунды, часто этот интервал целесообразно увеличить до минуты, чтобы исключить влияние волн от насоса. Код простой, однако на его основе легко, например, организовать защиту от сухого хода насоса (очень нежелательно большинству насосов работать без воды), такие устройства стоят неразумных денег, а тут можно вполне обойтись малой кровью, да еще и реализовать автовосстановление работы насоса при появлении воды и еще ряд приятных плюшек - типа индикации. Для этого нужно такой датчик приклеить или как то закрепить ближе ко дну ёмкости, а насос подключить через реле управляемое контроллером. По умолчанию насос будет включен, как датчик распознает отсутствие воды - контроллер отключит насос, а при появлении воды - включит. Также на этом датчике можно организовать защиту от протечек, особенно учитывая его влагозащищенность, в общем, каждый сможет приспособить этот простой код под свои нужды. А главное датчики можно перемещать по ёмкости без ее повреждения - регулируя под себя уровни.

Видео иллюстрирующее работу датчика и контроллера с указанным кодом:

Я собрал такой макет для тестирования разных емкостей:


С макетом обошел дачный участок, датчик сумел обнаружить воду во всех неметаллических ёмкостях, включая довольно толстостенное ведро. Поэтому на текущем этапе могу его вполне рекомендовать, надежность покажет время.

Время реакции датчика составляет порядка 500 мс. Толщина стенки сосуда из диэлектрика может достигать 1 см.

Просили проверить чувствительность, так вот иллюстрация лучше всяких слов:


Как датчик протечек будет работать отлично.

Разные фотки по просьбам

с этим вообще никак - левый спирт:


фэри:


толстая канистра 40 литров:


дистиллированная вода:


крепкие напитки:




бутыль кулера в самом толстом месте:


уайт спирит - нет:


Через керамический унитазный бачок легко находит воду:

Открыл крышку, внутри залито компаундом, но имеется вывод потенциометра, после выкручивания вправо - датчик перестал реагировать на воду, после выкручивания влево начал реагировать на боковые прикосновения пальцем, похоже это регулировка чувствительности.

Если будет интересно, продолжу писать про свои дачные поделки.
Спасибо всем, кто дочитал этот обзор до конца, надеюсь кому-то данная информация окажется полезной. Всем полного контроля над своими водными ресурсами и добра!