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.

Простой магнитный датчик с поплавком для садовой бочки

Достаточно простой в изготовлении, датчик с поплавком и с магнитным креплением для садовой поливочной бочки. Данный датчик позволяет визуально отследить момент наполнения бочки водой.

Приветствую всех коллег самоделкиных!

В данной статье, я хочу поделиться идеей изготовления достаточно простого поплавочного датчика для садовой поливочной бочки. Этот датчик используется во время наполнения бочки водой и позволяет отслеживать момент, когда садовая бочка наполнится водой доверху.

Тут вообще нужно пояснить, что в наше время существует множество современных сложных систем полива, когда полив садовых растений осуществляется автоматически, то есть по таймеру или по датчику, отслеживающему влажность почвы. Кроме того сам полив может производиться методом орошения или же капельным методом.

Тем не менее, по моим наблюдениям, до сих пор множество дачников, а тем более, садоводов и огородников, постоянно живущих в домах с приусадебными участками, предпочитают поливать свои сады и огороды по старинке. То есть они сначала наполняют одну или несколько крупных емкостей водой из водопровода, колодца или скважины, а через день или два, когда эта вода нагреется, зачерпывают ее из емкости лейками или поливанами и, таким образом, поливают огород.

Конечно такой способ требует физических и временных затрат, однако он хорош тем, что очень дешев, прост и эффективен, тем более в условиях нашей нестабильной погоды.

Поэтому, мы тоже поливаем огород таким способом. У нас в саду, в разных местах, стоят три двухсотлитровые металлические бочки, которые мы периодически наполняем водопроводной водой из шлангов.

Однако при наполнении бочек водой, часто возникает проблема отслеживания уровня воды в бочке. То есть иными словами, сам момент, когда бочка наполняется водой доверху, трудно заметить со стороны, вследствие чего вода часто переливается через край бочки. Причем воды может утекать достаточно много. В результате этого, понапрасну тратится ценная вода, да и земля вокруг бочки становится сырой и грязной.

Конечно идеальным решением этой проблемы, было бы применение какой-либо системы автоматического отключения воды при наполнении бочки. Например, такой, как система отключающая воду в бачке унитаза. Правда применение такой системы не дома, а в садовом водопроводе, имеет ряд сложностей.

Однако, как показывает практика, такая сложная система и не требуется по очень простой причине. Дело в том, что при наполнении бочки, в саду всегда кто-то находится. Скажем мне, постоянно приходится вечером работать в саду, например, что-то поливать или рыхлить землю в междурядьях, пропалывать сорняки и т.п. По этой причине, несложно следить и за наполнением бочек.

Однако поскольку со стороны (как я уже отмечал выше), особенно на расстоянии в несколько метров, практически не видно, когда бочка наполняется водой доверху, я решил сделать для наглядности специальный поплавочный датчик.

Причем такой датчик не будет плавать по всей поверхности бочки, как обычный поплавок, а по мере наполнения бочки водой, будет подниматься вверх, скользя по проволочному стержню. Сам же стержень с проволочной рамкой, частью которой он является, будет крепиться к верхней боковой поверхности бочки при помощи магнита.
Такая система крепления, хороша тем, что датчик можно будет установить с той стороны бочки, которая удобна для наблюдателя.

Для изготовления такого датчика, мне понадобились следующие принадлежности:

Материалы и крепежные элементы:
• Кусок белого пенопласта от упаковки бытовой техники.
• Небольшая дощечка длиной 12-15 см.
• Четыре шурупа по дереву 3,5х10 мм.
• Прочная стальная, нержавеющая проволока диаметром 3 мм, и длиной 40-50 см.
• Большой мебельный магнит.
• Пластиковая трубочка от флакона жидкого мыла.

Порядок изготовления поплавочного датчика.

Этап 1. Изготовление поплавка.

Шаг 1. Вырезание поплавка из пенопласта.
При помощи строительного ножа, отрезаем от заготовки подходящий кусок пенопласта.

Этап 2. Изготовление проволочной рамки с магнитом.

Шаг 1. Выпрямление проволоки.
При помощи молотка и наковальни выпрямляем проволоку.

Испытания датчика.

Я испытал датчик на всех трех бочках, которые стоят у нас в саду.
Работает этот датчик следующим образом.

Перед наполнением бочки, закрепляем его на наружной боковой поверхности бочки при помощи магнита.

И надо сказать, что датчик хорошо выдержал испытания и показал хорошие результаты.

Одно из основных достоинств этого датчика, заключается в том, что его очень хорошо видно издалека, даже с расстояния в 20-30 метров. Также очень хорошо то, что поплавок этого датчика, поднимается над бочкой постепенно, а это дает некоторый запас по времени. То есть даже если ты находишься далеко от бочки и видишь, как поплавок начинает подниматься над бортиком бочки, ты можешь еще подождать, когда появится синяя полоска, и уже после этого, у тебя есть время не спеша подойти и перекрыть воду.

Кроме того, существенные достоинства данного датчика заключаются в том, что, во-первых, его поплавок является стационарным, то есть всегда находится в одном месте, куда его установили, а не плавает по всей поверхности бочки (скажем, под воздействием ветра), как обычный поплавок. Благодаря этому, за поплавком этого датчика, очень удобно наблюдать со стороны.

Ну, а во-вторых, данный датчик, крепится к бочке благодаря магниту, в результате чего его удобно использовать на любой железной бочке или иной поливочной емкости. Кроме того и устанавливать данный датчик можно с той стороны емкости, которая удобна для наблюдения за ее наполнением водой.

Кстати, данный датчик очень удобно хранить. Так, когда он не используется, я храню его в теплице, просто примагнитив к железному оцинкованному каркасу, рядом с входом в теплицу. Держится он очень надежно и всегда находится под рукой.

Ну, а в заключение хочу отметить, что данный датчик имеет хорошие перспективы дальнейшего совершенствования. Так, например, если не хочется все время находится в саду и визуально следить за датчиком, пока бочка наполняется водой, то на базе этого датчика вполне можно сделать полностью автоматическое устройство отключения воды.

Для этого можно сделать вверху проволочного стержня, по которому поднимается поплавок, контакты электрической цепи. Поднимаясь, поплавок будет замыкать эти контакты, и в цепи будет включаться нагрузка, в качестве которой можно установить, скажем, электромагнитный шаровой кран (такие продаются, например, на Алиэкспресс), который, собственно, и будет перекрывать воду. Таким образом, не надо будет все время находится в саду, хотя, лично для меня это и не особо актуально.

Ну и на этом я заканчиваю, а всем коллегам самоделкиным, желаю здоровья и удачи при работе на дачах, а также в садах и огородах!