Поплавковые выключатели с контролем уровня воды

Для полива приусадебных участков или организации водопровода на даче в основном используются аккумулирующие резервуары, наполнение которых нуждается в посильной автоматизации. Это упрощает использование систем полива и водоснабжения и избавляет от необходимости визуального контроля заполнения и опорожнения гидроаккумулятора. Если учитывать, что ёмкость, как правило, находится достаточно высоко, приглядывать за состоянием жидкости в баке очень неудобно. С этой задачей отлично справятся специальные датчики контроля заполнения ёмкости.

Типы изделий контроля уровня заполнения

Приборы контроля уровня жидкости подразделяются на два основных вида: контактные и бесконтактные.

Бесконтактные датчики: описание

Используются преимущественно в промышленных процессах и делятся на ультразвуковые устройства, ёмкостные, электродные, работающие по гидростатическому принципу и так далее. Такие устройства применяются не только в воде, но и в других средах, в том числе и агрессивных. В схему входит, помимо самого датчика, погружаемого или устанавливаемого на стенки ёмкости, контроллер управления, который устанавливается в отдельном блоке управления вне резервуара. Такие системы являются сложными и дорогими, а, следовательно, нерентабельными для использования в бытовых условиях.

Для контроля уровня наполнения бака водой, необходимой для полива или водопровода, целесообразнее применять устройства боле простые и дешёвые.

Характеристика контактных приборов

Самые распространённым в этом виде приборов контроля заполнения резервуаров являются контактные датчики поплавкового типа, собранные на основе герконов. Устройства просты, надёжны и дёшевы. Разделяются по месту расположения в ёмкости с жидкостью:

1. Вертикальное расположение. Шток с поплавком и магнитом двигается вдоль вертикальной трубки, на которой расположены герконы включения и отключения насоса.
2. Горизонтальное размещение. Устанавливается в верхней или нижней части стенки ёмкости. По мере наполнения резервуара поплавок с закреплённым на нём магнитом поднимается на поперечной штанге к геркону, который коммутирует отключения питания насоса.

Поплавковые датчики контроля наполнения с различными конструктивными особенностями можно приобрести в магазинах. Выбор зависит от конкретного места установки прибора и условий эксплуатации.

Рекомендации по правильному выбору

Подбор датчика контроля заполнения ёмкости зависит от большого количества факторов:

• Состав жидкости. Важно знать количество посторонних примесей в воде. Примеси могут менять плотность и электропроводность жидкости, что приведёт к неточности показаний обычного датчика.
• Ёмкость и материал изготовления резервуара.
• Функциональное предназначение сосуда для генерации жидкости.
• Вид контроля. Важно отслеживать максимальный и минимальный уровень заполнения ёмкости.
• Возможность подключения прибора в автоматизированную систему общего управления типа «Умный дом».
• Коммутационные характеристики прибора.

Существует ещё множество критериев для подбора этого датчика. Но для бытового использования они, скорее всего, не пригодятся. Параметры отбора можно существенно сократить, остановившись на следующих параметрах:

1. Ёмкость резервуара.
2. Способ срабатывания.
3. Схема управления.

Существенное уменьшение критериев отбора позволяет подобрать датчик в магазине по достаточно невысокой цене. А также делает возможным изготовить прибор своими руками без потерь в качестве срабатывания и безопасности использования.

Самостоятельное изготовление датчика

Предположим, стоит задача автоматизировать использование насоса типа «Малыш» для обеспечения водой дачи или загородного дома. Как правило, вода нагнетается в аккумулирующий резервуар, и нужно обеспечить своевременное, автоматическое отключение насоса при достаточном заполнении ёмкости. Для этого нет необходимости устанавливать сложные и дорогие датчики. Изготовление устройства на основе геркона, которое отлично выполнит поставленную задачу, можно осуществить своими руками. Назовём это устройство: электрический поплавковый клапан уровня воды в баке на базе герконового выключателя.

Герконовый выключатель

Геркон — это выключатель, который является главной исполняющей деталью в устройстве герконового датчика уровня воды для управления насосом. Он выглядит как маленькая герметичная стеклянная ёмкость с вакуумом внутри или инертным газом. Внутри находится замкнутая или разомкнутая контактная группа, проще говоря, два замкнутых или разомкнутых контакта из ферромагнитного материала с золотым или серебряным верхним покрытием. При попадании в магнитное поле контакты детали намагничиваются и отталкиваются друг от друга, размыкая цепь, в которую они включена, останавливая её работу, или, наоборот, замыкаются и включают цепь. Герконы разделяются на два вида:

• Геркон с нормально замкнутыми контактами.
• Геркон с нормально разомкнутыми контактами.

Среда внутри стеклянной колбы препятствует окислению контактов и образованию искр при замыкании.

Устройство датчика на основе геркона

Для изготовления устройства понадобится магнитный катушечный пускатель на 220 вольт и пара герконов, один из которых замкнут в нормальном состоянии, а второй — разомкнут. И также понадобится поплавок для бака с водой, который изготавливается из пенопласта, шток, трубки и трех проводов небольшого сечения и толщины.

Схема работы устройства проста и, главное, безопасна. Принцип работы следующий:

• В процессе набора жидкости поплавок с магнитом, достигнув геркона максимального уровня, находящегося в замкнутом состоянии, размыкается под действием магнитного поля, коммутируя силовую, пускающую катушку на отключение, которая выключает насос.
• По мере убывания воды из резервуара поплавок опускается и при достижении нижнего геркона, срабатывающего на замыкание под воздействием магнитного поля, пускающая катушка коммутируется на запуск насоса.
• Датчик, изготовленный по такому принципу, способен работать много лет без нареканий в отличие от электронных систем управления контролем заполнения ёмкостей. Изготовить поплавковый датчик уровня воды своими руками несложно, и это не требует особых специальных знаний в области электротехники.

Схема контроля откачки воды дренажным насосом

По принципу вертикальной работы поплавкового механизма можно предложить схему подключения датчика для коммутации реле запуска дренажного насоса с дополнительным питанием 12 вольт.

Стоит отметить, что герконовые переключатели не способны работать с большими токами и не могут включать или отключать насос напрямую. Поэтому они используются в низковольтных схемах для коммутации мощных реле для запуска или отключения насоса. При высоком уровне начинается откачка жидкости до достижения минимального установленного уровня. Принцип работы следующий:

• При подъёме жидкости в ёмкости до верхнего уровня поплавок с магнитом замыкает верхний геркон SV 1, и на катушку реле P1 начинает поступать ток. Происходит замыкание контактов параллельно с подключённым герконом, что приводит реле в состояние самозахвата. Такая функция не позволяет отключиться напряжению питания катушки при размыкании геркона SV 1. Это достигается подключением нагрузки реле и его катушки в одну цепь.
• Происходит включение силовой катушки реле P2 в цепи питания электронасоса и начинается откачка жидкости.
• При уменьшении уровня жидкости поплавок с магнитом достигает нижнего геркона SV 2, замыкая его контакты. Положительный потенциал напряжения начинает подаваться на катушку реле P1 также и с другой стороны. Это приводит к снятию функции самозахвата и отключению реле, что коммутирует отключение силовой катушки P2, обеспечивающей питание электронасоса.
• Поменяв герконы SV 1 и SV 2 местами, датчик будет отключать насос при наполнении ёмкости до установленного уровня и включать при падении уровня жидкости.

Недорогие приборы промышленного производства

Существуют также недорогие модели датчиков контроля уровня жидкости, которые возможно приобрести в магазинах по цене около 2 тыс. рублей

Различные модификации АРС

Такие поплавковые датчики применяются, как правило, в водоёмах. Измерительная головка в приборах этого типа небольшая, что делает прибор компактным. Нагрузочная возможность применения, согласно инструкции по эксплуатации, может достигать 1 ампера. Ввод провода в устройства герметичный. Корпус сделан из пластика. Рабочий дифференциал срабатывания равен 45 градусам. Максимальное давление для корректной работы приборов — 3 бара. Стоимость около 2 тыс. рублей в зависимости от модификации.

Устройства контроля заполнения ёмкости «Кристалл»

Эти датчики поплавкового типа можно применять в агрессивных средах. Очень компактны. Измерительная головка 2.3 сантиметра в диаметре. Максимальное давление корректной работы достигает 3.3 бара. Проводной вход выполнен в виде пластикового уплотнителя. Приборы оснащены барьером искрозащиты. Могут работать в горячей среде. Цена чуть выше 2 тыс. рублей, в зависимости от модификации.

Приборы Burkle

Эти устройства предназначены для загрязнённых сред, но также могут быть использованы и в чистых водоёмах, и резервуарах с чистой водой. Максимальное давление корректной работы составляет 4.1 бара. Максимально возможная нагрузка равна 1А. Возможна работа в средах, нагретых до 170 градусов, в жидкостях плотностью до 3 кг на кв. см. Средняя цена прибора составляет 2200 рублей и зависит от незначительных модификаций, вносимых производителем.

Датчики Fine Tek и Wilo

Эти устройства поплавкового типа можно использовать в агрессивных средах. Применяются для дренажных целей, также могут быть установлены в колодцах. Датчики выдерживают нагрузку до 2 ампер. Измерительные головки компактны и составляют 2.5 см. Проводные входы выполнены в специализированном уплотнителе. Корпуса сделаны из термостойкого пластика. Устройства оснащены топливными зондами, что позволяет их использование в горючих средах. Цена колеблется от 2 тыс. до 2500 рублей и также зависит от модификации.

Приборы Wilo поплавкового типа наиболее дёшевы, но функционально не предназначены для агрессивных сред применения и могут быть использованы только в чистой воде. Датчики обладают небольшими измерительными головками и имеют компактный вид. Максимальная температура использования равна 140 градусам. Рабочий дифференциал равен всего 30 градусам. Максимальное рабочее давление не превышает 2 бара. Цена таких датчиков колеблется в районе 1900 рублей.

Подключение поплавкового выключателя к насосу — разбираем по порядку

Поплавковый выключатель для электронасосов это элемент общей системы насосной станции и регулирует уровень воды в ёмкости. Также они важнейшая защита от сухого хода насоса с поплавком, позволят увеличить эксплуатационный срок устройства.

Выключатели помогают уменьшить засорение из-за попадания песка в систему. Они выполняют несколько необходимых функций, а в некоторых насосных станциях используется сразу несколько поплавков.

Монтаж

Для установки поплавковых выключателей можно использовать один из нескольких методов. Еще до монтажа этого устройства следует удостовериться, что номинал тока, используемого для работы насоса, меньше максимально допустимого значения тока, которое приведено в технических характеристиках на этот тип поплавка. Среди известных методов монтажа поплавкового выключателя для контроля уровня воды наиболее простым в реализации является его размещение в резервуаре, предусматривающем применение поплавка с кабелем и специального грузила, которое прилагается к этому устройству.

При таком варианте установки грузило необходимо зафиксировать на кабеле, а затем опытным путем рассчитать длину плеча свободного хода поплавка. Используя защелку, нужно грузило закрепить на кабеле. После этого уже непосредственно кабель необходимо прочно зафиксировать с внешней стороны резервуара. Далее уже переходят к подключению поплавкового выключателя к насосу. После этого устройство может быть использовано по своему назначению.

Вариант установки поплавка для насосов, предусматривающий использование подводящего кабеля, может применяться лишь в ситуации, когда отсутствует риск зацепки или зависания основного устройства в самом резервуаре и когда в нем размещается лишь один поплавок.

В некоторых ситуациях может быть принято решение об установке сразу нескольких поплавков для контроля уровня воды. В этом случае их монтаж осуществляется на специальную штангу. В качестве последней чаще всего используются фрагменты пластиковой трубы, которую необходимо прочно зафиксировать в резервуаре. После этого на трубу устанавливают поплавки, причем их нужно правильно выставить, настроить и разнести по длине штанги с тем расчетом, чтобы они не создавали трудностей друг другу для нормальной работы.

Подведение кабелей, которые идут от поплавковых выключателей, к штанге осуществляется с использованием хомутов. При выборе числа поплавковых выключателей следует обращать внимание на количество насосов или тип и число защитных приспособлений и используемых пультов управления. В некоторых ситуациях проблема обеспечения надежной работы поплавковых выключателей может быть решена за счет применения нескольких штанг.

При определении схемы установки поплавковых выключателей, их количества и места их размещения необходимо каждый раз учитывать особенности места их монтажа либо ориентироваться на проект.

Достоинства прибора

Среди преимуществ поплавкового выключателя в первую очередь выделить следует то, что это устройство может служить обычным датчиком для определения в резервуаре уровня воды. Эту задачу он выполняет вне зависимости от целей использования емкости и ее объема. Это устройство сделает более удобной эксплуатацию насоса, упростит контроль функций бытовых и промышленных систем водоснабжения. Иногда при помощи его успешно отводится жидкость.

Выключатель может быть элементом в составе оборудования при сооружении канализационных коммуникаций. Простота и эффективность обеспечили ему широкое распространение в разнообразных системах, где надо контролировать уровень воды. Способность обеспечивать защиту насосных систем в режиме сухого хода — это не единственный плюс устройств. С их помощью можно предотвратить ситуации, когда в емкостях переливается вода.

Конструкция устройства

В плавающем пластиковом корпусе выключателя имеется электрический переключатель и рычаг, переводящий контакты переключателя. Есть также стальной шарик, корректирующий позицию рычага при смене положения поплавка. К переключателю подведен кабель из трех проводов, первый из которых общий, а остальные подсоединены к нормально закрытому и открытому контакту устройства.

Замыкание цепи обеспечивается черным и синим проводом, когда поплавок в нижнем положении. При переводе его в верхнюю позицию замыкающими контактами выступают уже коричневый и черный провода. Провод, не обеспечивающий подключение устройства, обязательно должен быть заизолирован.

Важно, чтоб у подводящего кабеля были влагозащитные свойства, пластиковая коробка при этом должна быть герметичной. Герметизация кабельного вывода обеспечивается с помощью механического уплотнения, а еще у нее есть специальное устройство, которое позволяет устранять механические напряжения в кабеле. В изолированной полости кабельного ввода содержится полимерная смола, предотвращающая попадание воды внутрь.

Химические свойства и термостойкость корпуса и оболочки кабеля, изготовленных с применением термопластичной резины, обуславливают способность выключателя переносить взаимодействие со следующими агрессивными веществами:

• мочевой кислотой;
• спиртами;
• фекальными водами;
• бензином;
• прочим.

Из-за отсутствия на пластиковых корпусах пор на них появляются загрязнения. Из-за этого соскальзывает песок, бумага и прочие твердые вещества, а поплавок сохраняет плавучесть.

Характеристики датчика контроля уровня воды:

• Максимальный коммутируемый ток, А;
• Напряжение сети, В — 220±10%;
• 10А — для активной нагрузки (пускатели, лампы, выключатели, тэны и т. п. );
• 8А — для реактивной нагрузки (компрессоры, насосы, вентиляторы и т. п. );
• Диапазон рабочих температур: 0−60°C;
• Защита: IP 68.

Роль сигнализаторов в дренажных насосах

Дренажный насос с поплавковым выключателем широко применяется и в промышленности, и в быту. Сфера его использования – очистка колодцев, удаление грязной жидкости и др. В дренажном насосе поплавок наделен функцией включать и выключать привод автоматически. В сточные воды переключатель опускают посредством удлиненного кабеля вместе с трубой для забора жидкости.
В комплект дренажного насоса вертикального типа входит вертикальный поплавок-переключатель с функцией откачки жидкости из замкнутого пространства. Такой дренажный насос может, например, осушать неработающие трубопроводы.

Поплавковый выключатель в действии

Перед тем как подключить вновь приобретенный поплавковый выключатель к насосу, целесообразно убедиться в совместимости их технических характеристик.
Элементарный способ настройки работы выключателя для электронасосов – внутри резервуара с водой.

Последовательная схема подключения поплавкового выключателя:

1. Выполняется прикрепление специального грузила (из комплекта) к кабелю поплавка.
2. На краю резервуара осуществляется надежная фиксация кабеля.
3. Регулируется амплитуда свободного хода поплавка-переключателя для настройки наибольшего и наименьшего уровня, при достижении которого поплавок-переключатель сработает.
4. К насосу поплавок-переключатель подключается в последнюю очередь.

При опасности зависания поплавка или препятствии его свободному ходу в емкости подключение проводить нельзя.

Основные функции, выполняемые поплавковым выключателем:

• Поплавок, подключенный к насосу, выполняющему задачу заполнения емкости, выполнит отключение при всплытии и подключение при достижении нижней отметки.
• Для автоматической станции: включение при достижении верхней отметки уровня жидкости и отключение на нижней (достижении дна емкости).
• Клапаны либо задвижки, имеющие сервопривод: выключатель даст сигнал к закрытию при нахождении в верхней позиции (полная емкость) и распахнет путь воде при достижении нижней позиции.
• Диспетчерский пункт: мониторинг избытка и недостатка воды.

Возможно подведение двух насосных аппаратов к одному поплавку: функция первого насоса – наполнение резервуара в момент нижнего расположения поплавка, миссия второго – выкачивание воды в момент верхнего расположения. Схема эффективна лишь в случае бесперебойной подачи воды в резервуар.
Некоторые варианты подключения выключателей для предотвращения насосов от «сухого хода».

Подключение и ремонт поплавка для насоса

Подсоединение поплавкого выключателя в системы, где используются погружные насосы для откачки воды, ничем не отличается от подключения к дренажным, канализационным системам. Подключение к насосу производится следующим путём:

• грузило цепляется на провод и опытным путём регулируется длина от грузила до устройства;
• кабель следует надёжно зафиксировать, чтобы избежать его задевания за трубы и другие устройства внутри ёмкости;
• если устройство двухфазное то следует использовать два (или больше) агрегата – один на закачивание воды в ёмкость, другой для выкачивания. В колодцах и самовосполняющихся резервуарах можно установить один двухфазный;
• подключение проводков к насосу.

При подключении к насосу используются влагозащитные клеммы. Проводки и места подключения на насосе обозначены, сложности могут возникнуть лишь с подключением двухфазного поплавка к трёхфазному насосу. Два важных пункта выбора устройств:

1. Одинаковое потребление тока в амперах у насоса и поплавка (или даже чуть меньше у последнего).
2. Одинаковое количество фаз подключения.

Следует учитывать и мощность насоса.

Поплавок в разобранном виде

Установленный в системе аппарат может быть подсоединён к поплавку двумя путями:

• если его мощность менее 1,2 киловатт, то подключение идёт напрямую через сетевой провод;
• если же мощность выше 1,2 киловатт, в таком случае соединение происходит через электромагнитное реле или другое коммутирующее звено.

Многие неисправности вызываются загрязнением. Отремонтировать поплавок от погружного насоса в случае засорения несложно. Для этого достаточно пропустить через него струю чистой воды. Если после разборки и прочистки поплавка его функции не восстановились, а повреждения не заметны, то рекомендуется заменить механизм другим, поскольку сложная починка чаще обходится в ту же стоимость.

Поплавковый выключатель своими руками

Чтобы сделать поплавок для насоса своими руками потребуется:

• 2 корпуса;
• металлический шарик;
• два магнита;
• контактные пластины.

Контактные пластины изготавливаются из меди, луженой жести, латуни и другого электропроводящего материала. Располагаться они должны по бокам корпуса внутри, таким образом, чтобы шарик, попадая между ними, замыкал контакт. Для пружинистости полоски металла можно отбить молотком, положив на напильник.

Магниты подбираются из расчёта, чтобы они не могли поднять шарик, но держали его под углом в 60-70 градусов, даже находясь с обратной стороны корпуса устройства. Сам же корпус можно изготовить из пластика, текстолита, любого не проводящего электричество материала.

Устройство дренажного насоса с поплавком

К контактам припаиваются провода с сечением жилы не больше 2 мм. Их изолируют и эту структуру помещают в общий поплавковый корпус из пластика или подобного материала. Самое главное – тщательно заизолировать внутренний корпус, чтобы не было короткого замыкания. Внутрь полости поплавка заливается монтажная пена, и внешний корпус также изолируется.

По торцам главного корпуса устанавливаются петли. В зависимости от того к какой петле подсоединять шнур – со стороны контактов или обратной, – насос является наполняющим или же осушающим.

Дренажные насосы с поплавковым выключателем

Дренажный насос с поплавковым выключателем в первую очередь приспособлен откачивать дождевую либо сточную воду из соответствующих ёмкостей. Перекачка производится с помощью двух подсоединённых труб – выталкивающей и всасывающей. Самое важное, что стоит смотреть при выборе агрегата – это изоляция провода и герметичность пластиковой коробки. При покупке в комплекте поставляется оборудование для снятия механического напряжения с проводов устройства.

Дренажный насос с наличием встроенного поплавка бывает двух видов, как и сами поплавки, – тяжёлым и лёгким, в зависимости от предназначения. Лёгкие применяют для питьевой или же поливочной воды. А дренажные насосы со встроенным тяжёлым поплавковыми выключателями используются для систем очистки стоков и засорённой, грязной воды. Самые известные производители: Джилекс, Gardena, Grunsfos, Makita, Pedrollo, AL-KO, Karcher, Вихрь, HERZ.

Технические характеристики дренажных устройств:

• производительность от 6000 до 33000 литров воды в час;
• высота подачи от 5 до 27 метров;
• потребляемая мощность от 200 до 2000 ватт;
• вес от 3 до 14 килограмм;
• погружение до 27 метров;
• длина кабеля 10 метров.

Дренажный насос с поплавком

Ремонт дренажного насоса можно выполнить своими руками, если обнаружены следующие неисправности:

• заклинил поплавок – освободить физически;
• закрепить амортизатор, если крепление ослабло (нужно снять крышку и затянуть гайки);
• крыльчатку заклинило – при избавлении крыльчатки от механических включений не следует её стягивать;
• проблемы с амортизатором – чаще всего его просто можно заменить самому;
• перетёрся и оборвался кабель – в таком случае необходимо методом пальпации обнаружить повреждённый участок кабеля внутри изоляции и надёжно скрепить его изоляционным материалом.

Не стоит пробовать выполнить ремонт дренажного насоса самостоятельно в случае следующих поломок:

• сгорела обмотка из-за короткого замыкания;
• оборвался шток;
• сломался клапан.

Если оборудование относительно дешёвое, при указанных выше поломках дешевле и проще купить новый, так как ремонт может обойтись примерно в ту же стоимость.

Поплавок в устройстве насоса – описание элемента

Как дренажный, так и погружной насос поплавковый работает в условиях, при которых в жидкость может попасть мусор или она может закончиться. В первом случае фракции твердых отходов могут сильно повредить систему. С целью избежать этого, насосы оборудуются поплавками выключения, которые срабатывают при отсутствии воды или при наличии в ней большого количества мусора.

Насосы могут помещаться и работать в различных емкостях, колодцах или скважинах. В зависимости от места использования агрегата, функции поплавка могут отличаться. Тем не менее, во всех случаях к задачам поплавков относиться:

• Регулировка работы главной помпы;
• Регулировка работы вспомогательной помпы и повышение ее эффективности;
• Сигнализатор уровня воды;
• Сигнализатор перелива.

Сигнализатор уровня жидкости требуется для того, чтобы исключить использование насоса на сухом ходу. Сигнализатор перелива необходим для исключения возможности переполнения резервуара, в котором находится насос. Зачастую это приводит к короткому замыканию устройства.

Виды поплавков и их назначение

Все поплавки, которые используются в устройстве насосов, делятся на два типа:

• Легкие – применяются в условиях работы с чистой водой для питья или бытовых нужд;
• Тяжелые – используются в устройствах больших фекальных и дренажных насосов.

Такую классификацию поплавков следует учитывать при выборе насоса. Легкие элементы не смогут справиться с сильно загрязненной водой, а покупать агрегаты с тяжелыми поплавками для перекачки чистой воды нецелесообразно из-за их не малой стоимости.