Keď je potrebné kontrolovať hladinu kvapaliny, mnohí robia túto prácu manuálne, ale je to mimoriadne neefektívne, vyžaduje si veľa času a úsilia a následky prehliadnutia môžu byť veľmi drahé: napríklad zaplavený byt alebo vyhorený čerpadlo. Tomu sa dá ľahko vyhnúť použitím plavákových snímačov hladiny vody. Ide o zariadenia, ktoré majú jednoduchý dizajn a princíp fungovania a sú cenovo dostupné.
V domácnosti vám senzory tohto typu umožňujú automatizovať procesy, ako sú:
- monitorovanie hladiny kvapaliny v zásobnej nádrži;
- čerpanie podzemnej vody z pivnice;
- vypnutie čerpadla, keď hladina v studni klesne pod prípustnú úroveň, a niektoré ďalšie.
Princíp činnosti plavákového snímača
Predmet sa umiestni do kvapaliny, ktorá v nej neklesne. Môže to byť kus dreva alebo peny, dutá zapečatená plastová guľa alebo kov a oveľa viac. Keď sa hladina kvapaliny zmení, tento objekt bude stúpať alebo klesať s ňou. Ak je plavák pripojený k pohonu, bude fungovať ako snímač hladiny vody v nádrži.
Klasifikácia zariadení
Plavákové snímače môžu nezávisle monitorovať hladinu kvapaliny alebo posielať signál do riadiaceho obvodu. Podľa tohto princípu ich možno rozdeliť do dvoch veľkých skupín: mechanické a elektrické.
Mechanické zariadenia
Mechanické ventily zahŕňajú širokú škálu plavákových ventilov pre hladinu vody v nádrži. Princíp ich činnosti spočíva v tom, že plavák je spojený s pákou pri zmene hladiny kvapaliny sa plavák pohybuje nahor resp dolu touto pákou a ten zase pôsobí na ventil, ktorý uzatvára (otvára) prívod vody. Takéto ventily možno vidieť v nádržiach na splachovanie toaliet. Sú veľmi vhodné na použitie tam, kde potrebujete neustále dopĺňať vodu z centrálneho vodovodného systému.
Mechanické snímače majú niekoľko výhod:
- jednoduchosť dizajnu;
- kompaktnosť;
- bezpečnosť;
- autonómia - nevyžadujú žiadne zdroje elektriny;
- spoľahlivosť;
- lacnosť;
- jednoduchosť inštalácie a konfigurácie.
Ale tieto snímače majú jednu významnú nevýhodu: môžu ovládať iba jednu (hornú) úroveň, ktorá závisí od miesta inštalácie, a regulovať ju, ak je to možné, potom vo veľmi malých medziach. Takýto ventil je možné predať nazývaný „plavákový ventil pre nádoby“.
Elektrické snímače
Elektrický snímač hladiny kvapaliny (plavák) sa líši od mechanického v tom, že sám vodu nevypína. Plavák, ktorý sa pohybuje pri zmene množstva kvapaliny, ovplyvňuje elektrické kontakty, ktoré sú súčasťou riadiaceho obvodu. Na základe týchto signálov sa automatický riadiaci systém rozhodne o potrebe určitých akcií. V najjednoduchšom prípade má takýto snímač plavák. Tento plavák pôsobí na kontakt, cez ktorý sa čerpadlo zapína.
Ako kontakty sa najčastejšie používajú jazýčkové spínače. Jazýčkový spínač je zapečatená sklenená žiarovka s kontaktmi vo vnútri. Spínanie týchto kontaktov nastáva pod vplyvom magnetického poľa. Jazýčkové spínače majú miniatúrnu veľkosť a dajú sa jednoducho umiestniť do tenkej trubice z nemagnetického materiálu (plast, hliník). Plavák s magnetom sa voľne pohybuje pozdĺž trubice pod vplyvom kvapaliny a keď sa priblíži, kontakty sa aktivujú. Celý tento systém je inštalovaný vertikálne v nádrži. Zmenou polohy jazýčkového spínača vo vnútri trubice môžete nastaviť moment, kedy automatika funguje.
Ak potrebujete monitorovať hornú hladinu v nádrži, potom je snímač nainštalovaný hore. Akonáhle hladina klesne pod nastavenú úroveň, kontakt sa zopne a čerpadlo sa zapne. Voda začne pribúdať a keď hladina vody dosiahne hornú hranicu, plavák sa vráti do pôvodného stavu a čerpadlo sa vypne. V praxi sa však takáto schéma nedá použiť. Faktom je, že snímač sa spustí pri najmenšej zmene hladiny, po ktorej sa čerpadlo zapne, hladina stúpa a čerpadlo sa vypne. Ak je prietok vody z nádrže menší ako napájanie, nastáva situácia, keď sa čerpadlo neustále zapína a vypína, pričom sa rýchlo prehrieva a zlyhá.
Preto snímače hladiny vody na ovládanie čerpadla fungujú inak. V nádobe sú aspoň dva kontakty. Jeden je zodpovedný za hornú úroveň, ktorá vypína čerpadlo. Druhá určuje polohu spodnej úrovne, po dosiahnutí ktorej sa čerpadlo zapne. Výrazne sa tak zníži počet štartov, čo zaisťuje spoľahlivú prevádzku celého systému. Ak je rozdiel hladiny malý, potom je vhodné použiť rúrku s dvoma jazýčkovými spínačmi vo vnútri a jedným plavákom, ktorý ich spája. Ak je rozdiel väčší ako meter, použijú sa dva samostatné snímače, inštalované v požadovaných výškach.
Napriek zložitejšej konštrukcii a potrebe riadiaceho obvodu umožňujú elektrické plavákové snímače plne automatizovanú kontrolu hladiny kvapaliny.
Ak pripojíte žiarovky cez takéto snímače, potom ich možno použiť na vizuálne sledovanie množstva kvapaliny v nádrži.
Domáci plavákový spínač
Ak máte čas a túžbu, môžete si vyrobiť jednoduchý plavákový snímač hladiny vody vlastnými rukami a náklady na to budú minimálne.
Mechanický systém
Aby sa čo najviac zjednodušilo dizajn, ako uzamykacie zariadenie použijeme guľový ventil (kohútik). Najmenšie ventily (polpalcové alebo menšie) fungujú dobre. Tento typ kohútika má rukoväť, ktorá ho zatvára. Aby ste ho premenili na snímač, musíte túto rukoväť predĺžiť pásikom kovu. Pás je pripevnený k rukoväti cez otvory vyvŕtané v nej pomocou príslušných skrutiek. Prierez tejto páky by mal byť minimálny, ale nemal by sa ohýbať pod vplyvom plaváka. Jeho dĺžka je cca 50 cm Na konci tejto páky je pripevnený plavák.
Ako plavák môžete použite dvojlitrovú plastovú fľašu zo sódy. Fľaša je do polovice naplnená vodou.
Činnosť systému môžete skontrolovať bez inštalácie do nádrže. Za týmto účelom nainštalujte kohútik vertikálne a umiestnite páku s plavákom do vodorovnej polohy. Ak je všetko vykonané správne, potom sa pod vplyvom množstva vody vo fľašiach páka začne pohybovať nadol a zaujme zvislú polohu a rukoväť ventilu sa s ňou bude otáčať. Teraz ponorte zariadenie do vody. Fľaša by sa mala vznášať a otočiť rukoväťou ventilu.
Keďže ventily sa líšia veľkosťou a veľkosťou sily potrebnej na ich prepnutie, môže byť potrebné systém upraviť. Ak plavák nemôže otočiť ventil, môžete ho zvýšiť dĺžka páky alebo si vezmite väčšiu fľašu.
Snímač namontujeme do nádoby na požadovanej úrovni v horizontálnej polohe, pričom vo vertikálnej polohe plaváka by mal byť ventil otvorený a v horizontálnej polohe by mal byť zatvorený.
Elektrický typ snímača
Na vlastnú výrobu snímača tohto typu budete okrem bežného nástroja potrebovať:
Výrobná postupnosť je nasledovná:
Pri zmene hladiny kvapaliny sa spolu s ňou pohybuje aj plavák, ktorý pôsobí na elektrický kontakt na ovládanie hladiny vody v nádrži. Riadiaci obvod s takýmto snímačom môže vyzerať ako ten, ktorý je znázornený na obrázku. Body 1, 2, 3 sú body pripojenia pre vodič, ktorý pochádza z nášho snímača. Bod 2 je spoločný bod.
Uvažujme o princípe fungovania domáceho zariadenia. Povedzme v momente zapnutia nádrže prázdny, plavák je v polohe nízkej hladiny (LL), tento kontakt sa uzavrie a napája relé (P).
Relé pracuje a zatvára kontakty P1 a P2. P1 je samosvorný kontakt. Je potrebné, aby sa relé nevypol (čerpadlo pokračuje v práci), keď voda začne stúpať a kontakt nízkotlakovej jednotky sa otvorí. Kontakt P2 spája čerpadlo (H) so zdrojom napájania.
Keď hladina stúpne na hornú hodnotu, jazýčkový spínač sa spustí a otvorí svoj kontakt VU. Relé bude bez napätia, otvorí svoje kontakty P1 a P2 a čerpadlo sa vypne.
Keď sa množstvo vody v nádrži zníži, plavák začne klesať, ale kým sa nedostane do spodnej polohy a neuzavrie kontakt NU, čerpadlo sa nezapne. Keď k tomu dôjde, pracovný cyklus sa znova zopakuje.
Takto funguje plavákový spínač na reguláciu hladiny vody.
Počas prevádzky je potrebné pravidelne čistiť potrubie a plavák od nečistôt. Jazýčkové spínače vydržia obrovské množstvo prepnutí, takže tento senzor vydrží dlhé roky.
" Stáva sa, že potrebujete zistiť, koľko vody zostalo v nejakej nepriehľadnej nádobe. Napríklad tank, sud alebo akýkoľvek iný, zakopaný v zemi alebo zdvihnutý do výšky, aby nebolo vidieť jeho obsah. Potom príde na pomoc snímač hladiny vody. Obvod je taký jednoduchý, že ho dokáže zopakovať aj ten, kto práve vzal do ruky spájkovačku. Pozostáva len z 10 rezistorov, 3 tranzistorov a 3 LED diód.
Začnime zostavovať obvod snímača. Najprv narežeme dosku 30 mm x 45 mm. Potom nakreslíme cestičky, ako na fotografii. Vhodné je natrieť farbou alebo lakom na nechty. Ale mala som po ruke len fixku (upozorňujem, že postačí len permanentná). Ak kreslíte fixkou, potom najlepšie obstojí fixka zakúpená na CD alebo v obchode s počítačmi. Po nakreslení začnite leptať.
Otrávil som sa peroxidom vodíka, pretože tam nie je chlorid železitý ani síran meďnatý. Nalial som 50 ml 3% peroxidu vodíka, potom som pridal 1 polievkovú lyžicu soli a 2 polievkové lyžice kyseliny citrónovej. Miešame, kým sa všetko nerozpustí. Za občasného jemného pohupovania som dosku vyleptal asi za 50 minút.
Začnime spájkovať obvod. Na to potrebujeme: 3 odpory s odporom 10 kOhm, 3 odpory s odporom 1 kOhm, 2 zelené a 1 červenú LED, 4 odpory 300 Ohmov. Po starostlivom prispájkovaní všetkého prispájkujte vodiče a pripojte batériu. Drôty striháme každé 2 centimetre.
Pripravený! Teraz spustíme drôty do pohára a postupne nalievame vodu. Pre prehľadnosť som vodu mierne zafarbil. Ako vidíte, všetko funguje skvele.
Keď pohár obsahuje 1/3 vody, rozsvieti sa iba červená LED. Pri 2/3 sa rozsvieti aj zelené svetlo. A keď je pohár naplnený po hornú čiaru, rozsvietia sa všetky LED diódy. v mojom prípade som zostavil obvod iba s 3 LED, ale môžete urobiť viac - aspoň 10. Potom bude hladina vody viditeľná presnejšie. Ešte dodám, že puzdro bolo použité pod korektorom. Zostavil som schému: bkmz268
Diskutujte o článku INDIKÁTOR HLADINY VODY
Vo výrobe je často potrebné merať hladinu kvapalín (voda, benzín, olej). V každodennom živote je na tento účel najčastejšie potrebné určiť výšku vody v nádobe, používajú sa špeciálne zariadenia - merače hladiny a alarmy. Meracie zariadenia sú rozdelené do niekoľkých typov, sú zakúpené v obchodoch, ale pre domáce použitie je najjednoduchším spôsobom vyrobiť snímač hladiny vody vlastnými rukami.
Typy snímačov
Senzory sa líšia v spôsobe merania hladiny kvapaliny a delia sa na dva typy: alarmy a hladinomery. Alarmy sledujú určený bod naplnenia nádoby a po dosiahnutí požadovaného objemu kvapaliny zastavia jej prietok (napríklad plavák v nádržke toalety).
Hladinomery nepretržite sledujú stupeň naplnenia nádrže (napríklad snímač na odvodňovacej sústave mín).
Podľa princípu činnosti sú snímače hladiny vody v nádrži rozdelené na tieto odrody:
Ide o najbežnejšie snímače hladiny okrem nich existujú kapacitné, hydrostatické, rádioizotopové a iné typy zariadení, ktoré sa používajú v rôznych priemyselných odvetviach.
Pravidlá výberu
Pri nákupe snímača hladiny kvapaliny v nádrži musíte vziať do úvahy niekoľko faktorov, ak budú dodržané, zariadenie bude fungovať správne a spoľahlivo. V prvom rade je potrebné určiť druh tekutého média a jeho hustota, miera nebezpečenstva pre človeka. Dôležitý je materiál nádoby a jej objem - od týchto parametrov závisí princíp činnosti zvoleného snímača.
Ďalším bodom, ktorému je potrebné venovať pozornosť, je účel zariadenia, bude slúžiť na kontrolu minimálnej a maximálnej hladiny kvapaliny alebo na neustále sledovanie plnenia nádrže.
Pri výbere priemyselných snímačov je možné rozšíriť počet kritérií pre domáce alarmy a hladinomery, stačí vziať do úvahy objem nádrže a typ zariadenia. Doma sa používajú domáce zariadenia - nefungujú horšie ako továrenské modely.
DIY výroba
Najjednoduchšie je vyrobiť si vlastný plavákový snímač hladiny vody v nádrži, prípadne indikátor naplnenia.
Princíp fungovania takéhoto zariadenia spočíva v tom, že plavák sa vznáša v kvapaline, keď je nádoba naplnená na maximum, zopne kontakty a signalizuje, že hladina vody je dostatočná.
Výrobná postupnosť:
Daná schéma výroby snímača je najjednoduchšia, používa sa pre malé nádoby.
Nevýhodou takéhoto zariadenia je, že neumožňuje automatické vypnutie čerpadla. Na zastavenie toku vody do nádrže sa vykonávajú alarmy pomocou magnetov a jazýčkových spínačov.
Na vytvorenie snímača alebo indikátora hladiny vody v nádrži, nádrži, bazéne alebo inej nádobe môžete použiť mikroobvod 4093 (domáci 561TL1) alebo mikrokontrolér Arduino. Začnime prvou možnosťou.
Materiály potrebné pre snímač
- 2 4093 žetónov;
- 2 zásuvky pre mikroobvody;
- odpory 7 x 500 ohmov;
- 7 x 2,2 MΩ odpory;
- batéria 9 V;
- zásuvka batérie;
- doska plošných spojov 10 x 5 cm;
- 8 mosadzných skrutiek snímača;
- obojstranná páska alebo skrutky na pripevnenie krabice k stene;
- sieťový kábel. Dĺžka kábla závisí od vzdialenosti od nádržky na vodu k miestu, kde bude umiestnený displej.
Základom je teda CI4093, ktorý má štyri prvky. Tento projekt používa dva čipy. Tu máme porty s jedným vstupom na vysokej úrovni a ostatné sú pripojené cez odpor, čo poskytuje vysokú logickú úroveň. Umiestnením nulového vstupného signálu do tejto logiky sa výstup meniča zvýši a rozsvieti LED. Celkom sedem z ôsmich prvkov bolo použitých z dôvodu obmedzení káblovej siete.
Na bočnej strane je rad LED diód rôznych farieb indikujúcich hladinu vody. Červené indikátory - je veľmi málo vody, žlté - nádrž je poloprázdna, zelená - plná. Centrálne veľké tlačidlo slúži na pripojenie pumpy a nafúknutie nádrže.
Obvod funguje iba vtedy, keď stlačíte stredové tlačidlo. Zvyšok času je v pohotovostnom režime. Ale aj keď sa spustí indikačný obvod, prúd je minimálny a batéria vydrží dlho.
Schéma zapojenia snímača
Drôty prebiehajú vo vnútri rúrok. Pokúste sa umiestniť snímače tak, aby voda vstupujúca do poľa pomocou plavákového ventilu nemohla prejsť cez snímače. Piesok sa nasypal do potrubia so snímačmi, aby sa vytvorila požadovaná hmotnosť.
Po zložení je obvod v krabici a namontovaný na stene.
Druhá verzia obvodu snímača hladiny
Jedná sa o plne funkčný regulátor hladiny vody riadený Arduino MCU. Okruh zobrazuje hladinu vody v nádrži a spína motor, keď hladina vody klesne pod prednastavenú úroveň. Automaticky vypne motor, keď je nádrž plná. Hladina vody a ďalšie dôležité údaje sa zobrazujú na LCD displeji s rozmermi 16x2 bodov. V autorskej verzii okruh riadi hladinu vody v drenážnej nádrži (zásobníku). Ak je hladina v nádrži nízka, motor čerpadla sa nezapne, čo chráni motor pred voľnobehom. Okrem toho sa generuje zvukový alarm, keď je hladina vo vypúšťacej nádrži príliš nízka.
Obvod hladiny vody pomocou ovládača Arduino je zobrazený vyššie. Zostava snímača pozostáva zo štyroch hliníkových drôtov dlhých 1/4, 1/2, 3/4 a plnej hladiny v nádrži. Suché konce týchto vodičov sú pripojené k analógovým vstupom A1, A2, A3 a A4 Arduina. Piaty vodič je umiestnený na dne nádrže. Rezistory R6 - R9 znižujú potenciál vstupov. Suchý koniec drôtu je pripojený k +5V DC. Keď sa voda dotkne konkrétnej sondy, dôjde k elektrickému spojeniu medzi sondou a +5V, pretože voda má určitú elektrickú vodivosť. Výsledkom je, že cez sondu preteká prúd a tento prúd sa premieňa na napätie, ktoré je mu úmerné. Arduino číta pokles napätia na každom zo vstupných rezistorov, aby zistil hladinu vody v nádrži. Tranzistor Q1 zapína bzučiak, rezistor R5 obmedzuje prúd bázy Q1. Tranzistor Q2 poháňa relé. Rezistor R3 obmedzuje základný prúd Q2. Premenná R2 slúži na nastavenie kontrastu LCD displeja. odpor R1 obmedzuje prúd cez jeho LED podsvietenie. Rezistor R4 obmedzuje prúd cez výkonovú LED. Plný
Na reguláciu a kontrolu hladiny kvapalnej alebo pevnej látky (piesok alebo štrk) vo výrobe alebo doma sa používa špeciálne zariadenie. Nazýva sa to snímač hladiny vody (alebo iná zaujímavá látka). Existuje niekoľko druhov takýchto zariadení, ktoré sa navzájom výrazne líšia v princípe fungovania. Ako funguje snímač, výhody a nevýhody jeho odrôd, aké jemnosti by ste mali venovať pozornosť pri výbere zariadenia a ako si vyrobiť zjednodušený model s relé vlastnými rukami, prečítajte si tento článok.
Snímač hladiny vody sa používa na nasledujúce účely:
Možné metódy na určenie zaťaženia nádrže
Existuje niekoľko spôsobov merania hladiny kvapaliny:
- Bezkontaktne- zariadenia tohto typu sa často používajú na kontrolu hladiny viskóznych, toxických, kvapalných alebo pevných, zrnitých látok. Ide o kapacitné (diskrétne) zariadenia, ultrazvukové modely;
- Kontakt- zariadenie je umiestnené priamo v nádrži, na jej stene, na určitej úrovni. Keď voda dosiahne tento indikátor, senzor sa spustí. Ide o plavákové, hydrostatické modely.
Na základe princípu činnosti sa rozlišujú tieto typy snímačov:
- Typ plaváka;
- hydrostatické;
- kapacitné;
- Radar;
- Ultrazvukové.
Stručne o každom type zariadenia
Plavákové modely sú diskrétne a magnetostrikčné. Prvá možnosť je lacná, spoľahlivá a druhá je drahá, má zložitý dizajn, ale zaručuje presné odčítanie hladiny. Spoločnou nevýhodou plavákových zariadení je však nutnosť ponorenia do kvapaliny.
Plavákový snímač na určenie hladiny kvapaliny v nádrži
- Hydrostatické zariadenia - v nich sa všetka pozornosť venuje hydrostatickému tlaku stĺpca kvapaliny v nádrži. Citlivý prvok prístroja sníma tlak nad sebou a zobrazuje ho podľa schémy na určenie výšky vodného stĺpca.
Hlavnými výhodami takýchto jednotiek sú kompaktnosť, kontinuita prevádzky a cenová dostupnosť. Ale nemôžu byť použité v agresívnych podmienkach, pretože sa nezaobídu bez kontaktu s kvapalinou.
Hydrostatický snímač hladiny kvapaliny
- Kapacitné zariadenia - dosky slúžia na kontrolu hladiny vody v nádrži. Zmenou ukazovateľov kapacity môžete posúdiť množstvo kvapaliny. Absencia pohyblivých konštrukcií a prvkov, jednoduchý dizajn zariadenia zaručuje odolnosť a spoľahlivú prevádzku zariadenia. Ale nemožno si všimnúť nevýhody - to je nutnosť ponorenia do kvapaliny a náročné teplotné podmienky.
- Radarové zariadenia - určiť stupeň nárastu vody porovnaním frekvenčného posunu, oneskorenia medzi vyžarovaním a dosiahnutím odrazeného signálu. Snímač teda funguje ako emitor aj ako odrazový kolektor.
Takéto modely sa považujú za najlepšie, presné a spoľahlivé zariadenia. Majú množstvo výhod:
Jedinou nevýhodou modelu je jeho vysoká cena.
Radarový snímač hladiny kvapaliny v nádrži
- Ultrazvukové senzory - princíp činnosti a konštrukcia prístroja sú podobné ako pri radarových prístrojoch, používa sa len ultrazvuk. Generátor vytvára ultrazvukové žiarenie, ktoré sa po dosiahnutí hladiny kvapaliny odrazí a po určitom čase dosiahne prijímač snímača. Po niekoľkých matematických výpočtoch, poznaní časového oneskorenia a rýchlosti ultrazvuku, sa určí vzdialenosť k vodnej hladine.
Výhody radarového snímača sú vlastné aj ultrazvukovej verzii. Jediná vec je, že indikátory sú menej presné a schéma prevádzky je jednoduchšia.
Jemnosť výberu takýchto zariadení
Pri nákupe jednotky venujte pozornosť funkčnosti zariadenia a niektorým jeho indikátorom. Mimoriadne dôležité otázky pri kúpe zariadenia sú:
Možnosti snímačov na určenie hladiny vody alebo pevných látok
DIY snímač hladiny kvapaliny
Základný snímač na určenie a kontrolu hladiny vody v studni alebo nádrži si môžete vyrobiť vlastnými rukami. Na vykonanie zjednodušenej verzie potrebujete:
Vlastnoručne vyrobené zariadenie je možné použiť na reguláciu vody v nádrži, studni alebo čerpadle.
