Автоматическое управление насосом на даче

В статье описывается простая и надежная схема управления электронасосом. Несмотря на предельную простоту схемы устройство может работать в двух режимах: водоподъем и дренаж.

На дачном участке или в фермерском хозяйстве без воды обойтись просто невозможно. В таких отдаленных местах централизованного водопровода, как правило, нет, поэтому способов добычи воды здесь не так уж и много. Это колодец, скважина или открытый водоем. Если на дачном участке есть электричество, то проблему водоснабжения лучше всего решить с помощью электронасоса.

При этом насос может работать либо в режиме наполнения емкости, либо в дренажном режиме – выкачивании воды из емкости, колодца или скважины. В первом случае возможен перелив через край емкости, а во втором случае, сухой ход насоса. Для любого насоса такой режим очень вреден тем, что без воды ухудшаются условия охлаждения, и мотор может выйти из строя. Поэтому, даже в таких простейших случаях, требуется схема управления насосом.

Для устройства дачного водоснабжения на некотором возвышении желательно установить емкость, в которую насосом будет подаваться вода. В нужные места участка и дома вода из емкости будет подаваться с помощью водопроводных труб. В летнее время будет обеспечен автоматический полив растений подогретой солнечными лучами водой, а после работы на участке можно будет принять душ.

Один из возможных вариантов схемы показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема управления садовым насосом.

Количество деталей схемы невелико, что позволяет собрать ее методом навесного монтажа просто на куске пластмассы или даже фанеры, без разработки печатной платы. Надежность работы ее очень велика, ведь при таком количестве деталей ломаться просто нечему.

Включение – выключение насоса производится нормально-замкнутым контактом реле K1.1. Переключателем S2 выбирается режим работы (Водоподъем – Дренаж). На схеме переключатель находится в положении «Водоподъем».

Уровень воды в резервуаре контролируется датчиками F1 и F2. Конструкция датчиков и самой схемы такова, что корпус резервуара ни с чем не соединен, поэтому электрохимическая коррозия резервуара полностью исключена. Более того, резервуар может быть выполнен из пластмассы или дерева, поэтому возможно применение даже обычной деревянной бочки.

Возможный вариант конструкции датчиков. Датчик для автоматического уравления наосом можно сделать из двух планок из изоляционного материала, который не смачивается водой. Это может быть оргстекло или фторопласт, а токопроводящие пластины желательно выполнить из нержавеющей стали. Очень подойдут для этих целей лезвия от безопасных бритв.

Еще один вариант датчика – просто три стержня диаметром около 4 — 6 мм, укрепленных на общем изолирующем основании: средний электрод подсоединен к базе транзистора, а два других, просто обрезаны на нужную длину, как на принципиальной схеме.

При включении питания выключателем S1, если уровень воды ниже датчика F1 катушка реле K1 обесточена, поэтому насос запустится через нормально-замкнутые контакты реле K1.1. Когда вода поднимется до датчика верхнего уровня F1, откроется транзистор VT1, который включит реле K1. Его нормально-замкнутые контакты K1.1 разомкнутся и насос остановится.

Одновременно с этим замкнутся контакты реле K1.2, которые подключат электрод нижнего уровня F2 к базе транзистора VT1. Поэтому при убывании уровня воды ниже датчика F1 отключения реле не происходит (напомним, что запуск насоса осуществляется при отпущенном реле K1), так как транзистор открыт током базы по цепочке R2, K1.2 F2 и реле K1 удерживается в включенном состоянии. Поэтому насос не запускается.

Когда уровень воды опустится ниже электрода F2, ток базы прервется, и транзистор VT1 закроется и выключит реле K1, нормально-замкнутые контакты которого запустят насос. Далее цикл повторится снова. Если переключатель S2 установить в правое по схеме положение, то насос будет работать в дренажном режиме. При этом следует учесть такое обстоятельство: если это насос погружного типа, во избежание сухого хода его заборная часть должна находиться ниже датчика нижнего уровня F2.

Несколько слов о деталях. Схема некритична к типам используемых деталей. В качестве трансформатора подойдет любой маломощный трансформатор, например от трехпрограммных вещательных приемников или от китайских адаптеров постоянного тока. При этом напряжение на конденсаторе C1 должно быть не менее 24 В.

Вместо диодов КД212А подойдут любые с выпрямленным током около 1 А и обратным напряжением не менее 100 В. транзистор VT1 можно заменить на КТ829 с любой буквой или на КТ972А. конденсатор C1 типа К50-35 или импортный.

Светодиод HL1 указывает на подключение устройства к сети. Его можно заменить любым светодиодом красного цвета свечения. В схеме используется реле типа ТКЕ52ПОД, которое можно заменить любым с катушкой на напряжение 24 В и с контактами, способными выдержать ток, потребляемый насосом.

Правильно собранное из исправных деталей устройство управления насосом в наладке, как правило, не нуждается. Но перед установкой его в резервуар лучше произвести проверку, что называется, на столе: вместо насоса временно подключить лампочку небольшой мощности, а работу электродов можно имитировать и в стакане с водой, а то и вовсе без воды.

Для этого надо включить схему при этом лампочка должна зажечься. Потом замкнуть электрод F2, — лампочка продолжает гореть. Не размыкая электрода F2, замкнуть электрод F1, и лампочка должна погаснуть.

После этого последовательно разомкнуть электроды F1 и F2, — лампочка погаснет только после размыкания последнего. Если все сработает именно так, то можно смело подключать насос и пользоваться собственной водокачкой.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник

Простой автомат управления насосом

Вода в жизни человека – важнейший элемент, недаром, при освоении участка, одной из первостепенных задач для хозяев, становится обеспечение водой. Как питьевой, так и технической. Ну и вообще, в любом подсобном хозяйстве, задача хранения воды в емкостях и манипулирование ею, весьма распространена. Задача эта довольно проста, возникает с высокой периодичностью. Учитывая, что накопительные и опустошаемые емкости, как правило, расположены не в самом доступном месте, весьма полезно процессы эти автоматизировать.

Существует бесчисленное множество устройств разной сложности и удачности, для такого рода целей. Сонм их можно грубо разделить по типу датчиков – самая нежная и уязвимая часть автомата.

Простейшие устройства – с контактными датчиками, вроде кнопок. Очевидные недостатки – сложно сделать такого рода датчик надежным и долговечным – работа его предполагается в условиях, ну очень повышенной влажности, конструкция содержит более менее точные подвижные элементы. Сам же автомат, как правило, прост.

Следующее очевидное решение – применение бесконтактных датчиков, к коим, условно можно отнести и макаемые в воду электроды. При понятных преимуществах – надежность датчиков, имеем значительно более сложную и капризную, в том числе и в настройке, схему. Часто, для надежной работы схемы, вода должна быть неизменного качества (вплоть до температуры).

Как некая разновидность схемы с контактными датчиками — применение в качестве механических датчиков герконов – герметизированных контактов. Датчики уровня воды при этом, получаются вполне надежные – движущиеся части грубы и массивны, герметичность электрической части также легко обеспечить. Схемы управления весьма просты и не требуют сложной наладки. Датчик, как правило, представляет собой магнит на плавучем основании и несколько неподвижных герконов рядом.

Предлагаемая схема именно с герконами в качестве датчиков. Схема надежна, не сложна в настройке, не требовательна к точности элементов. Позволяет автоматизировать как набор воды в емкость, так и автоматическую откачку из нее (дренаж). В автомате предусмотрен ручной режим. Элементная база устройства проста и широко доступна.

Взглянем на схему устройства. Элементы простейшие, ценность представляет только контактор К1, остальное можно наковырять из электрического – электронного хлама.

Рассмотрим работу схемы.

Оба геркона датчика SF1 и SF2 включены в базовую цепь транзистора VT1. Замыкание геркона SF2 служащего датчиком нижнего уровня воды, вызывает закрытие транзистора, при замыкании геркона SF1 – датчика верхнего уровня – транзистор открывается. Цепь тиристор VS1 – реле К2 питается пульсирующим током от выпрямителя на диоде VD1. Тиристор открывается после открывания транзистора. При этом срабатывает реле К2, контакты которого подключают к сети обмотку магнитного пускателя К1.

В положении «Автомат» переключателя SA3 узел работает автоматически, а в положении «Ручн.» им можно управлять вручную запуская электродвигатель насоса нажатием на кнопку SB1 «Пуск» и останавливая кнопкой SB2 «Стоп». Введение переключателя SA2 позволило обеспечить работу автомата в режимах «водоподъем» и «дренаж».

При автоматической работе узла в режиме «водоподъем» в отсутствие воды в баке геркон SF2 разомкнут, транзистор VT1 закрыт. Замкнутыми контактами К2.1 включен магнитный пускатель К1, поэтому замкнуты пары контактов К1.1 и К1.2 пускателя – насос включен, вода поступает в бак. Как только поплавок поднимется выше геркона SF2, он разомкнется, однако транзистор останется закрытым, а насос продолжит заполнять бак водой. При достижении уровнем воды верхней отметки замкнется геркон SF1, откроется транзистор VT1 и вслед за ним тиристор VS1. Сработает реле К2 и контактами К2.1 выключит магнитный пускатель К1 – насос остановится.

Одновременно узел самоблокируется контактами К2.4. Поэтому, когда в процессе расхода воды уровень ее в баке понизится и разомкнется геркон SF1, транзистор VT1 останется открытым. Он закроется в момент замыкания геркона SF2, при этом насос включится и начинается процесс заполнения бака водой.

В режиме «Дренаж» насос включается при полном баке, а выключается в момент замыкания геркона SF2. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, предотвращая вибрацию якоря реле К2.

В узле рекомендовано использовать герконы КЭМ-2. Реле К2 – РЭН18 (паспорт РХ4.564.702). Магнитный пускатель К1 – ПМЛ – 1000 на ток до 10А. Трансформатор выполнен на магнитопроводе Ш9х30. Сетевая обмотка содержит 5000 витков провода ПЭВ-2 0,08мм, вторичная – 280 витков провода ПЭВ-2 0,5 (ее переменное напряжение на холостом ходу – 13,5…14 В). Резистор R4 для повышения четкости срабатывания автомата, следует уменьшить до 100…200 Ом [1].

Автомат был собран в большой спешке (припекло) на кусочке фанерки и из самых бросовых деталей и элементов. Стояла срочная задача, автоматизировать отбор воды из импровизированной емкости при скромном дебете.

Что понадобилось для работы.

Фанерное основание было выпилено на циркулярной пиле, обрезано в размер на торцевой маятниковой пиле. Для монтажа пригодился шуруповерт – сверление и завинчивание саморезов, паяльник средней мощности с принадлежностями. Ножницы по металлу. Набор мелкого инструмента для электромонтажа, фен строительный или специальный для работы с термотрубками. При необходимости защитного покрытия деревяшки – кисть, посуда. Для изготовления датчика уровня воды пригодился набор слесарных и столярных инструментов, небольшая посудина для приготовления бетона, разметочный инструмент, выдавливалка для герметика.

Материалы.
Кроме радиоэлементов для изготовления автомата понадобился кусок толстой фанеры для основания, небольшой кусочек оцинкованной стали, кусочек DIN-рейки, монтажный провод, нейлоновые стяжки, крепеж. Для изготовления датчика уровня, понадобился кусок пластиковой канализационной трубы для наружной прокладки (оранжевого цвета) диаметром 110мм, кусок трубки от полипропиленового водопровода, материалы для приготовления бетона, силиконовый герметик.

Мелкие установочные элементы – реле, кнопки, тиристор, были закреплены на П-образном кожухе, согнутом из оцинкованной кровельной стали, внутри, удобно поместились несколько мелких радиоэлементов с проволочными выводами. Реле, в принципе предназначено для установки в специальный разъем, так что паять пришлось очень аккуратненько. Некоторые элементы смонтированны прямо на его, реле, контактах.

Крупные установочные элементы, имеющие ушки или иные приспособления для механического крепления, были закреплены саморезами, автоматический выключатель, промежуточная клемма и контактор, имели элементы для установки на DIN-рейку, кусочек ее и был задействован. Само фанерное основание-плата, при необходимости, может быть дополнено боковыми стенками и съемной (откидной) крышкой и превращено таким образом в пылезащищенную коробочку.

Датчик уровня был изготовлен, исходя из размера емкости, и представляет собой пластиковый кожух большого диаметра – из отрезка морозостойкой канализационной трубы (оранжевого цвета) диаметром 110мм. Для «заякоривания» на дне емкости, в нижней части трубы отлит бетонный груз, в нем, соосно с кожухом, вмурован заглушенный с одного конца, отрезок пластиковой полипропиленовой трубы. В него помещаются герконы. Снаружи трубы, на пенопластовой площадке-поплавке, плавает кольцевой магнит от динамической головки. Вода беспрепятственно поступает внутрь кожуха через множество просверленных отверстий. Сам же кожух, предохраняет магнит на поплавке от сцепления с другим оборудованием емкости – насосом, веревками его подвеса, сетевым шнуром и шлангом.

Для исключения выпадения бетонного груза из кожуха, в него (кожух), до заливки было ввинчено несколько длинных оцинкованных саморезов с широкими шляпками. После бетонирования, их выступающие внутрь концы, оказались замурованы в бетоне.

Поплавок приклеен к магниту силиконовым герметиком, лучшее его рабочее положение – вверх поплавком, наоборот — иногда тяжелый магнит перекашивает и заклинивает на трубе, если же он плавает под поплавком, то двигается за уровнем воды плавно и без заеданий.

Электрическая часть датчика уровня – два геркона с проводкой, помещаются внутрь белой «сухой» трубы. К выводам двух герконов с замыкающими (переключающими) контактами, припаиваются монтажные провода соответствующей длины (с некоторым запасом), места пайки отмываются от флюса и герметизируются. Для начала, лачком, в пару слоев, сверху термотрубкой. На выступающей части белой трубки, для каждой пары проводов, сверлятся по два отверстия одно над другим. Через них продергивают провода от герконов. Регулировка нижнего и верхнего уровня воды «на объекте», осуществляется регулировкой длины проводов герконов.

Собранный автомат работал только на стенде – проблема недостатка воды была решена самым радикальным способом – изготовлением полноценной каптажной камеры. Дебет родника при этом существенно повысился, настолько, что производительности насоса не хватает, чтобы вычерпать накопительную емкость. Риск «осушения» вибрационного насоса свелся к минимуму. Автомат, тем не менее, хранится и будет применен для автоматизации набора воды в емкости.

Литература.
1. Журнал «Радио», №1, 1992г. Стр. 24,25.

Источник