Ниже описываемое устройство предназначено
для автоматической регулировки уровня воды в емкостях любого объема. Устройство
универсально, т.е. работает как на заполнение емкости водой, так и на
ее удаление. Сфера использования весьма разнообразна: полив садово-огородных
участков при слабом давлении воды в водопроводе, откачивание грунтовых
вод из подвалов и погребов, заполнение водогрейных баков и расширительных
бачков систем водоснабжения и отопления.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 18, на рис. 19 - чертеж печатной платы, на рис. 20 - расположение деталей.
Стабилизированное напряжение 12 В подается на микросхемы устройства. В первый момент времени конденсатор С6 находится в разряженном состоянии и после подачи питания удерживает уровень логического "0" на время достаточное для установки триггера DD2.2 в состояние вывод 13 - лог. "1", вывод 12 - лог. "0". После зарядки конденсатора С6 в дальнейшей работе устройства он участия не принимает.
На элементе DD2.1 собран мультивибратор на частоту 14-18 кГц. Резистор с вывода 2 на "общий" необходим для более устойчивого запуска мультивибратора. Мультивибратор не симметричный для снижения тока потребления устройства (транзистор VT1 дольше закрыт, чем открыт).
Допустим, что переключатель SA1 находится в положении "ЗАКАЧАТЬ". Лог. "1" с вывода 13 DD2.2 разрешит работу элемента DD1.2, тем самым пропуская сигнал с мультивибратора на базу VT1. Транзистор усиливая сигнал по мощности наводит ЭДС в трансформаторе TV2. Переменное напряжение наводимое в TV2 через токоограничивающий резистор подается на управляющий вывод симистора, тем самым открывая его и, подавая напряжение питания на нагрузку (например, электронасос) и емкость начинает заполняться.
Сопротивление воды зависит от солей растворенных в ней, но в любом случае оно много меньше 100ком, поэтому вода заполняющая емкость, дойдя до нижнего концевого датчика, изменит уровень лог. "1" на входе DD1.3 на лог. "0".Пройдя через элементы DD1.3 и DD1.1 уровень лог. "0" дважды инвертируется и на входе "S" элемента DD2.2 появляется лог. "0". Верхний концевой датчик еще сухой и на входе DD1.4 присутствует уровень лог. "1", следовательно на входе "R" DD2.2 присутствует лог. "0" и триггер хранит полученную в момент предустановки информацию (вывод 13 - лог. "1", вывод 12 - лог. "0").
Вода, дойдя до верхнего концевого датчика, подаст на вход DD1.4 лог. "0", на выходе сформируется лог. "1" которая переведет триггер DD2.2 в состояние установки "0". На выводе 13 DD2.2 появится лог. "0" запрещающий работу элемента DD1.2, и соответственно прекратит работу ключ на VT1 и симистор закроется, и насос выключится.
По мере расхода воды верхний концевой датчик откроется и на входе DD1.4 установится лог. "1", соответственно на входе "R" DD2.2 появится лог. "0" и триггер будет хранить записанную информацию. Вода продолжая убывать откроет нижний концевой датчик, на входе DD1.3 и на выходе DD1.1 появится лог. "1", триггер установится в состояние "1" (вывод 13 - лог. "1", вывод 12 - лог. "0") и насос снова начнет заполнять резервуар. Так циклы расхода и заполнения будут повторяться снова и снова.
Если переключатель SA2 в положении "ВЫКАЧАТЬ", то работа устройства изменится на противоположное, т.е. насос будет работать до тех пор, пока уровень воды не опустится ниже нижнего концевого датчика, а "отдыхать", пока вода не поднимется до верхнего концевого датчика.
Кнопка SA1 предназначена для принудительного включения/выключения нагрузки. Размыканием ее контактов на вход "С" триггера DD2.2 подается лог. "1", что приводит к записи информации находящейся на входе "D", а он соединен со своим инверсным выходом. При каждом нажатии на SA1 состояние триггера будет меняться на противоположное, соответственно включая или выключая нагрузку.
Устройство выполнено на печатной плате, расположение проводников показано на рис. 15, расположение деталей на рис. 16.
TV1 - любой сетевой трансформатор мощностью 6-8 Вт и выходным напряжением 13-15 В. TV2 - выполнен на ферритовом стержне (можно с магнитной антенны радиоприемника) диаметром 6-8 мм и длинной 20-25 мм. Обмотка I содержит 300 витков провода ПЭВ, ПЭВ-2, диаметром 0.13-0.15мм. Обмотка II содержит 200 витков того же провода с отводом от каждых 50 витков. Между обмотками необходимо проложить 3-4 слоя лакоткани, а лучше фторопластовой пленки.
Как известно, у каждого симистора свой индивидуальный ток открывания, поэтому может возникнуть необходимость в подборе выходного напряжения с TV2. Начинать подбор следует с наименьшего напряжения. В случае, когда на максимальном выходном напряжении на TV2 симистор открываться не будет, можно уменьшить резистор в цепи коллектора VT1 до 20 Ом, если и это не поможет, следует поменять симистор на исправный.
Симистор VS1 любой из серии "ТС", следует только учесть, что номинальный ток симистора должен быть в 4-5 раза больше номинального тока нагрузки, так как в первый момент после подачи напряжения в нагрузку возникают "ПУСКОВЫЕ" токи превышающие номинальный ток в 2-3 раза, а иногда и более.
Подбирают ток открывания симистора, нагрузив его лампой накаливания мощностью не менее 60 Вт. Лампа должна гореть ровным светом и в полную мощность. Если же лампа моргает или горит в пол накала необходимо увеличить ток открывания симистора.
Конденсатор на клеммах нагрузки необходим для исправления искажений синусоиды питающего напряжения вносимое симистором. Для электронасосов это очень принципиально.
Диоды КД103 можно заменить на любые из серии КД521, КД522, КД102. Вместо КД209 можно использовать любые выпрямительные диоды на ток 0.3А и напряжение 25 вольт и выше.
В качестве SA1 и SA2 подойдут П2К, SA1 - без фиксации, SA2 - с фиксацией.
Стабилизатор К142ЕН8Б установлен теплоотводе, в качестве которого может быть использована аллюминивая пластина толщиной 3-4мм и размером 30х100.
Концевые датчики можно изготовить из фольгированного стеклотекстолита, такие же как в терморегуляторе с бесперебойным питанием. Можно в качестве концевых датчиков использовать арматуру небольших диаметров, для не глубокого, но широкого резервуара подойдут оббитые и обуженные электроды для дуговой сварки.
В случае, когда измеряется уровень воды имеющей какие либо посторонние предметы, например водоросли, тину и т.д., концевые датчики необходимо оградить мелкой сеткой.
Концевые датчики располагают на необходимых уровнях и устройство готово к работе.
ВНИМАНИЕ!!!
Общий провод устройства, его корпус, если он из металла и корпус электронасосов и клапанов необходимо тщательно заземлить!
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 18, на рис. 19 - чертеж печатной платы, на рис. 20 - расположение деталей.
Рисунок 18 Принципиальная схема регулятора уровня воды
Рисунок 19 Чертеж печатной платы регулятора уровня воды (масштаб 1 мм=
4пкс, вид со стороны деталей)
Рисунок 20 Расположение деталей на печатной палте универсального регулятора
уровня воды
Стабилизированное напряжение 12 В подается на микросхемы устройства. В первый момент времени конденсатор С6 находится в разряженном состоянии и после подачи питания удерживает уровень логического "0" на время достаточное для установки триггера DD2.2 в состояние вывод 13 - лог. "1", вывод 12 - лог. "0". После зарядки конденсатора С6 в дальнейшей работе устройства он участия не принимает.
На элементе DD2.1 собран мультивибратор на частоту 14-18 кГц. Резистор с вывода 2 на "общий" необходим для более устойчивого запуска мультивибратора. Мультивибратор не симметричный для снижения тока потребления устройства (транзистор VT1 дольше закрыт, чем открыт).
Допустим, что переключатель SA1 находится в положении "ЗАКАЧАТЬ". Лог. "1" с вывода 13 DD2.2 разрешит работу элемента DD1.2, тем самым пропуская сигнал с мультивибратора на базу VT1. Транзистор усиливая сигнал по мощности наводит ЭДС в трансформаторе TV2. Переменное напряжение наводимое в TV2 через токоограничивающий резистор подается на управляющий вывод симистора, тем самым открывая его и, подавая напряжение питания на нагрузку (например, электронасос) и емкость начинает заполняться.
Сопротивление воды зависит от солей растворенных в ней, но в любом случае оно много меньше 100ком, поэтому вода заполняющая емкость, дойдя до нижнего концевого датчика, изменит уровень лог. "1" на входе DD1.3 на лог. "0".Пройдя через элементы DD1.3 и DD1.1 уровень лог. "0" дважды инвертируется и на входе "S" элемента DD2.2 появляется лог. "0". Верхний концевой датчик еще сухой и на входе DD1.4 присутствует уровень лог. "1", следовательно на входе "R" DD2.2 присутствует лог. "0" и триггер хранит полученную в момент предустановки информацию (вывод 13 - лог. "1", вывод 12 - лог. "0").
Вода, дойдя до верхнего концевого датчика, подаст на вход DD1.4 лог. "0", на выходе сформируется лог. "1" которая переведет триггер DD2.2 в состояние установки "0". На выводе 13 DD2.2 появится лог. "0" запрещающий работу элемента DD1.2, и соответственно прекратит работу ключ на VT1 и симистор закроется, и насос выключится.
По мере расхода воды верхний концевой датчик откроется и на входе DD1.4 установится лог. "1", соответственно на входе "R" DD2.2 появится лог. "0" и триггер будет хранить записанную информацию. Вода продолжая убывать откроет нижний концевой датчик, на входе DD1.3 и на выходе DD1.1 появится лог. "1", триггер установится в состояние "1" (вывод 13 - лог. "1", вывод 12 - лог. "0") и насос снова начнет заполнять резервуар. Так циклы расхода и заполнения будут повторяться снова и снова.
Если переключатель SA2 в положении "ВЫКАЧАТЬ", то работа устройства изменится на противоположное, т.е. насос будет работать до тех пор, пока уровень воды не опустится ниже нижнего концевого датчика, а "отдыхать", пока вода не поднимется до верхнего концевого датчика.
Кнопка SA1 предназначена для принудительного включения/выключения нагрузки. Размыканием ее контактов на вход "С" триггера DD2.2 подается лог. "1", что приводит к записи информации находящейся на входе "D", а он соединен со своим инверсным выходом. При каждом нажатии на SA1 состояние триггера будет меняться на противоположное, соответственно включая или выключая нагрузку.
Устройство выполнено на печатной плате, расположение проводников показано на рис. 15, расположение деталей на рис. 16.
TV1 - любой сетевой трансформатор мощностью 6-8 Вт и выходным напряжением 13-15 В. TV2 - выполнен на ферритовом стержне (можно с магнитной антенны радиоприемника) диаметром 6-8 мм и длинной 20-25 мм. Обмотка I содержит 300 витков провода ПЭВ, ПЭВ-2, диаметром 0.13-0.15мм. Обмотка II содержит 200 витков того же провода с отводом от каждых 50 витков. Между обмотками необходимо проложить 3-4 слоя лакоткани, а лучше фторопластовой пленки.
Как известно, у каждого симистора свой индивидуальный ток открывания, поэтому может возникнуть необходимость в подборе выходного напряжения с TV2. Начинать подбор следует с наименьшего напряжения. В случае, когда на максимальном выходном напряжении на TV2 симистор открываться не будет, можно уменьшить резистор в цепи коллектора VT1 до 20 Ом, если и это не поможет, следует поменять симистор на исправный.
Симистор VS1 любой из серии "ТС", следует только учесть, что номинальный ток симистора должен быть в 4-5 раза больше номинального тока нагрузки, так как в первый момент после подачи напряжения в нагрузку возникают "ПУСКОВЫЕ" токи превышающие номинальный ток в 2-3 раза, а иногда и более.
Подбирают ток открывания симистора, нагрузив его лампой накаливания мощностью не менее 60 Вт. Лампа должна гореть ровным светом и в полную мощность. Если же лампа моргает или горит в пол накала необходимо увеличить ток открывания симистора.
Конденсатор на клеммах нагрузки необходим для исправления искажений синусоиды питающего напряжения вносимое симистором. Для электронасосов это очень принципиально.
Диоды КД103 можно заменить на любые из серии КД521, КД522, КД102. Вместо КД209 можно использовать любые выпрямительные диоды на ток 0.3А и напряжение 25 вольт и выше.
В качестве SA1 и SA2 подойдут П2К, SA1 - без фиксации, SA2 - с фиксацией.
Стабилизатор К142ЕН8Б установлен теплоотводе, в качестве которого может быть использована аллюминивая пластина толщиной 3-4мм и размером 30х100.
Концевые датчики можно изготовить из фольгированного стеклотекстолита, такие же как в терморегуляторе с бесперебойным питанием. Можно в качестве концевых датчиков использовать арматуру небольших диаметров, для не глубокого, но широкого резервуара подойдут оббитые и обуженные электроды для дуговой сварки.
В случае, когда измеряется уровень воды имеющей какие либо посторонние предметы, например водоросли, тину и т.д., концевые датчики необходимо оградить мелкой сеткой.
Концевые датчики располагают на необходимых уровнях и устройство готово к работе.
ВНИМАНИЕ!!!
Общий провод устройства, его корпус, если он из металла и корпус электронасосов и клапанов необходимо тщательно заземлить!