На даче или в загородном доме многие пользуются простыми водяными баками-накопителями, которые выполняют роль импровизированной водонапорной башни. В качестве таких баков выступают и обычные металлические бочки и специальные пластиковые баки. И те и другие — непрозрачны. Что, впрочем, хорошо — вода не успевает зацвести в таких накопителях, даже если они большой емкости.
Вот эта непрозрачность баков делает невозможным точно определить уровень воды в баке, ее остаток. Как правило, такие простые «водонапорные башни» не оснащаются никакой автоматикой и вода из них расходуется «пока не закончится», а наполняются они до тех пор, пока вода не начинает переливаться в переливную трубку. По закону подлости, вода в баках заканчивается всегда в том момент, когда она нужна срочно.
Поэтому хочу рассказать о простых приспособлениях, которые позволят с достаточной точностью определить уровень воды в накопителе.
Этот вариант измерителя уровня основан на эффекте сообщающихся сосудов. Как известно, в сообщающихся сосудах уровень жидкости (в нормальных условиях) всегда одинаковый.
Если на расходную трубку навинтить тройник, а к одному его концу приделать тонкую прозрачную трубку, то уровень воды в этой трубке будет такой же как и в баке. Дачник, заметив, что уровень в баке низкий, включает насос и наполняет бак, отслеживая при этом уровень наполнения.
Недостатком этого способа является то, что смотровая трубка должна быть поднята на уровень самого бака и при этом — хорошо видна. Поэтому такой способ применяют только в садовых баках, летних душах и т.п. А если у вас бак «скрытой установки», например, на чердаке сарая или дома, то придется применить другие способы дистанционного определения уровня воды.
Дистанционный механический измеритель уровня воды состоит из тяжёлого, но все же плавучего поплавка, небольшого блока на краю бака, тонкого и крепкого шнура и грузика. Один конец шнура пропущен через блок и привязан к поплавку. Поплавок можно сделать из небольшого бруска древесины с приклеенным к нему кусочком пенопласта. Такой поплавок будет достаточно тяжелым, но иметь положительную плавучесть. Другой кончик шнура может быть пропущен через направляющие (они представляют собой колечки или короткие обрезки трубок, шланга и т.д.). На кончике шнура висит небольшой грузик.
При изменении уровня воды поплавок опускается и тянет за собой шнурок, а тот, в свою очередь — грузик. Расположив вдоль траектории движения грузика шкалу и разметив ее, дачник всегда может с достаточно точно узнать, сколько воды в баке. Длина шнурка может быть достаточно большой — 10-20 метров. Главное, что бы ничто не мешало его перемещению. Его можно даже заключить в специальную гофрированную пластиковую трубку — кабель-канал, предназначенную для устройства скрытой электропроводки. Для облегчения скольжения шнурок нужно натереть мылом или стеариновой свечкой.
Третий способ определения уровня самый продвинутый. Существуют такие герметичные выключатели — герконы. Это стеклянная колбочка, внутри которой находятся 2-3 контакта, которые замыкаются если геркон попадает в действие магнитного поля. Спаяв пару герконов (или больше) в простейшую электрическую схему, и разместив их внутри пластиковой или алюминиевой трубки, с помощью поплавка с закрепленным на нем магнитом, дачник получит дистанционный измеритель уровня воды.
Поплавок представляет собой деревянное или пенопластовое кольцо, которое надето на трубку. На кольце расположен магнит, желательно тоже кольцевой, например из вышедшего из строя динамика. Один геркон располагается внизу трубки, а второй вверху. Если возле геркона находится магнит, то геркон замыкает свои контакты и загорается соответствующая лампочка или светодиод.
Если дачнику желательно знать промежуточные уровни воды в баке, то необходимо добавить в схему соответствующее количество герконов и лампочек.
Крайние герконы уже могут служить для управления насосом, которые будут вовремя пополнять бак водой из колодца или скважины. Как понимаете, сигнальные лампочки могут быть расположены где угодно.
Кроме уровня в баке, дачнику иногда надо знать и температуру в баке. Например если бак служит источником воды для садового душа.
Это приспособление не измеряет температуру воды, а просто отбирает самую теплую и чистую. Как известно, теплая вода легче холодной и поднимается всегда наверх сосуда, где она находится. В тоже время, расходная трубка обычно расположена на самом дне бака, что бы можно было слить всю воду. Поэтому в самом простом случае, человек, который моется в летнем душе начинает расходовать самую холодную воду из бака. Это неприятно.
Что бы избежать этого явления, рекомендуется сделать верхний водозаборник, который начнет сливать воду начиная с самой теплой. Такой водозаборник представляет собой несколько метров шланга (желательно гофрированного жесткого), нижний конец которого присоединен к расходной трубе, а верхний — прикреплен к поплавку с нижней его стороны. Шланг должен быть свернут в виде спирали, желательно немного концентрической. Что то вроде половинки матрасной пружины. Что бы он держал такую форму, можно внутрь него вставить отрезок тонкой сталистой проволоки и придать ей нужную форму. В качестве гофрированного шланга можно также использовать упругий пластиковый кабель-канал для электропроводки.
Теперь в вашем душе мыться будет гораздо приятнее.
Обычно в садовом душе температура воды представляет для дачника полную загадку. Пока не откроешь кран — не узнаешь. Варианты с дистанционными электронными термометрами мы не рассматриваем.
Между тем, узнать температуру воды в баке можно с помощью следующего простого устройства, который вы можете сделать сами. Необходимо взять небольшой металлический баллончик — 0,5 литра будет вполне достаточно и герметично приделать к нему тонкую трубочку. В идеале — металлическую, но подойдет и из любого упругого материала. На свободном краю трубочки устанавливается «U»-образная стеклянная трубочка. Можно придать такую форму и прозрачному шлангу и закрепить его на кусочке фанеры. Когда в баке самая холодная вода, в трубочку заливают немного подкрашенной воды, и несколько капель машинного масла (что бы вода не испарялась). Баллончик пригружается балластом, что бы не всплывал.
Проблема оценки уровня воды в баке, установленном на летнем душе или на чердаке дачного домика, не всегда решается просто. В сам бак, размещенный зачастую высоко над головой, так просто не заглянешь, однако количество находящейся в нем воды знать иногда просто необходимо, иначе можно попасть в ситуацию того героя Ильфа и Петрова, у которого вода перестала идти, как раз когда он только-только намылился. Самое простое решение - водомерное стекло - привязано к месту расположения бака, то есть тоже будет находиться далеко не на виду. Потому хочется применить какие-то решения, позволяющие дистанционно оценить количество оставшейся в баке воды, не прикладывая к этому больших усилий.
Уровнемер при этом должен быть максимально простым и надежным, не требовать дефицитных и дорогих деталей и иметь возможность работать в уличных условиях (конечно, не на прямом дожде, а под крышей, но как минимум, 100% влажность воздуха осенней дождливой ночью он должен выдерживать). Перебрав все возможные конструкции - покупные и самодельные - автор пришел к выводу, что не устраивает ни одна. Одни весьма совершенны (как ультразвуковые), но сложны, капризны и дороги, другие дают слишком грубую оценку на уровне «полный-неполный» (как простое решение с поплавком от бачка и концевым выключателем).
Потому вашему вниманию предлагается самостоятельно придуманная автором конструкция электронно-механического уровнемера
, содержащая минимум деталей, имеющая высокую надежность и информативность. Особенно удобно, что такой уровнемер позволяет его устанавливать на баке любой конфигурации - в том числе плоском, где максимальный перепад уровней незначителен. Конструкция проверена автором в течение летнего сезона на горизонтальном накопительном баке с перепадом уровней в тридцать пять сантиметров, и ни одного нарекания за весь сезон не последовало. Правда, за простоту и надежность приходится платить - точным предварительным расчетом геометрических размеров и тщательностью изготовления.
Электрическая схема уровнемера предельно проста, и приведена на рис. 1:
Г
лавная деталь – переменное сопротивление, включенное по схеме потенциометра. Оно управляет перераспределением тока через плечи двухцветного светодиода. При нахождении ползунка в крайних положениях горит практически только один из светодиодов (либо красный, либо зеленый), в промежуточном состоянии цвет свечения меняется от красного к зеленому через оттенки желтого и розового.
Д
вухцветный красно-зеленый светодиод VD1 трехвыводной, любого типа (автор использовал большой 10-миллиметровый, купленный в «Чипе-Дипе»). Общим выводом он присоединен к источнику питания, двумя остальными - к крайним выводам потенциометра R2. Ползунок потенциометра соединяется с другим выводом источника питания через резистор R1, ограничивающий ток при нахождении ползунка в крайних положениях. Резистор Rд, показанный на схеме пунктиром, необязательный и служит для выравнивания яркостей, если одно из плечей (обычно - красное) горит сильнее другого, и изменение цвета при вращении ползунка происходит неравномерно. Номинал резистора R1 и переменного R2 должны находиться примерно в соотношении R1/R2 = 1/4 - 1/5. При этом яркость в крайних положениях ползунка максимальна, а к середине диапазона, когда светятся оба светодиода примерно одинаково, падает, но зрительно это почти незаметно – меняется лишь оттенок свечения.
П
олярность подключения источника питания такая, как на рисунке, годится для светодиода с общим анодом (положительным выводом), для светодиода с общим катодом она, соответственно, будет противоположной. Сам источник питания может быть любым низковольтным (вплоть до батареек), напряжением от 5 до 18 вольт. От напряжения источника зависит подбор номиналов резисторов – такие номиналы, как на схеме, годятся для питающего напряжения 5 В, для 12 вольт их надо увеличить примерно втрое-вчетверо. Автор использовал стабилизированный источник, встроенный в вилку, разобрав его и поместив в общий с постоянными резисторами и светодиодом корпус. Можно, разумеется, применить и простейший нестабилизованный (они продаются на рынках и стоят не более сотни-другой рублей), только учтите, что указанное номинальное напряжение на нем может быть много ниже реального. При использовании батареек можно обойтись тремя штуками типоразмера АА (не меняя номиналов, указанных на схеме), только тогда целесообразно встроить в схему выключатель или кнопку – при непрерывном горении щелочных АА-батареек хватит всего примерно на неделю.
В
ся электрическая часть, исключая потенциометр, смонтирована в герметичном пластиковом корпусе, в котором делается отверстие, куда должен изнутри плотно входить светодиод (для надежности все стыки стоит проклеить «алюминиевым» скотчем, а место стыка светодиода с крышкой и отверстия для вывода проводов промазать герметиком). Потенциометр, который устанавливается на баке, может соединяться со схемой трехжильным гибким проводом в двойной изоляции (тем, на который обычно вешают подвесные светильники). Для надежности не стоит распаивать такой толстый провод непосредственно к потенциометру – стоит сделать промежуточную колодку с винтовыми соединениями.
Теперь о конструкции механической части, которая схематически приведена на рис.2:
П
олзунок переменного резистора жестко закреплен на одном валу с вращающимся шкивом, через который перекинута капроновая нитка с поплавком на одной стороне и грузом-противовесом на другой. Поплавок тоже подгружен дополнительным грузом так, чтобы сила натяжения нити на воздухе была достаточно большой и нить не пыталась размотаться со шкива (в реальности эти грузы могут быть в районе нескольких сотен грамм). Поплавок делается из пенопласта и разность между его весом в воздухе (вместе с весом груза) и весом груза-противовеса должна быть меньше плавучести поплавка (последняя по закону Архимеда равна в граммах объему вытесненной поплавком воды, выраженной в кубических сантиметрах). Грузы могут быть изготовлены из свинца, латуни, бронзы и даже алюминия – в общем, из любого материала, не подверженного воздействию воды.
У
гол поворота подвижной системы φ у разных типов переменных резисторов несколько различается, и обычно находится в пределах 240-260° (если не найдете данных по справочнику, придется измерить). Длина окружности шкива должна быть такой, чтобы обеспечить полный поворот ползунка на эту величину, и одновременно движение поплавка от самого дна до поверхности. То есть диаметр шкива рассчитывается по формуле: (360/φ×H)/π, где φ - максимальный угол поворота подвижной системы потенциометра, H – максимальный перепад уровней. Диаметр шкива, измеренный по месту прилегания нити, должен быть подогнан под эту величину максимально точно.
Н
ить несколько раз оборачивается вокруг шкива, чтобы она не скользила по нему. Самое сложное в этой конструкции – смонтировать систему так, чтобы длина нити точно соответствовала перепаду уровней и одновременно при нахождении поплавка в верхнем положении, движок потенциометра находился также в крайнем положении (соответствующем зеленому свечению светодиода). Автор делал это «насухую», разместив всю конструкцию со шкивом и поплавком на возвышении, точно соответствующем по высоте перепаду уровней воды в баке, и установив для удобства подгонки в одном из грузов винтовой зажим для нитки. Затем отлаженную и проверенную конструкцию аккуратно переносят, закрепляют на баке и проверяют с водой. Если над баком нет крыши, то всю конструкцию стоит накрыть отдельным колпаком для защиты от дождя и любопытных птиц.
П
ару слов о подборе переменного резистора, от которого в значительной степени зависит надежность конструкции. Для наших целей категорически не подходят современные резисторы для аудиоаппаратуры, особенно с открытым резистивным слоем. Идеально для этой цели подходят старинные отечественные герметичные резисторы типа СПО-1, но сегодня их можно разыскать только случайно на развалах или разобрав какой-нибудь старый прибор военной приемки. Если вы их не найдете, попробуйте разыскать отечественные герметизированные СП3-9а или аналогичные – они меньше по размерам, но тоже очень надежные. Для глубоких емкостей заманчиво попробовать приспособить многооборотные потенциометры, но автор так и не смог найти типа, достаточно надежного для работы в этой конструкции. Разумеется, характеристика резистора предпочтительно должна быть линейной (то есть типа А), нелинейные (Б или В) дадут неравномерную зависимость цвета свечения от уровня. Если все указанные операции выполнить аккуратно, то уровнемер подстройки больше не потребует и будет надежно служить годами, не требуя никакого обслуживания.
Дача. Колодец c насосом + накопительный бак. Если лень включать насос, то нужна автоматическая включалка.
Задача состоит в следующем: необходимо включать насос в колодце, когда в накопительной ёмкости (например, бочке) вода опускается ниже определённого уровня, и выключать насос, когда вода наберётся.
Накопительные ёмкости бывают разные по объёму. Колодцы тоже разные бывают. Можно ненароком осушить колодец, если вовремя не выключить насос. Да и самому насосу работать без воды тоже не привычно.
Поэтому нужно ещё уметь выключить временно насос в колодце, если уровень понизился и разрешать ему включаться, если уровень в норме.
В Сети есть много электронных схем, следящих за верхним и нижним уровнями воды. От простых (пару транзисторов) до микропроцессорных. Мы их рассматривать не будем. В качестве датчика уровня воды очень часто используют принцип электропроводности воды. Т.е. это, как правило, электроды, имеющие непосредственный контакт с водой. Минус их в том, что они имеют тенденцию окисляться, терять контакт с проводами и другие прелести нахождения «железки под потенциалом» в воде.
В данной статье рассмотрена реализация бесконтактного датчика из подручных материалов.
После того как мой насос в очередной раз не включился, я решил сделать в качестве датчика что-то более оригинальное, нежели три железяки в воде.
Для изготовления одного такого датчика понадобятся:
- Труба полипропиленовая для воды с внутренним диаметром 25мм. Труба из металлопласта не желательна, т.к. её можно ненароком довольно легко деформировать, но если аккуратно, то можно и её.
- Пара датчиков на открытие двери (из них извлекаем два геркона и магнит)
- Пробковая пробка от бутылки (винная или другая подходящая). Содержимое бутылки не так важно, главное чтобы оно не помешало дальнейшей работе.
- Провод нужной длинны, термоусадочная трубка, пара нейлоновых стяжек, верёвочка и изолента.
В общем, ничего дефицитного, всё нашлось в сарае.
Первое, что нужно сделать, это в торце пробки просверлить (проковырять) отверстие, чтобы вставить внутрь магнит.
После того как магнит вставлен, нужно проверить, что пробка свободно пролетает внутри трубы. Скорее всего, этого не так. Поэтому методом трения пробки об напильник или наждачку уменьшаем диаметр пробки.
Должно получиться что-то типа такого:
Для лучшего скольжения внутри трубы пробку можно покрыть лаком (например, яхтным) методом окунания.
Т.к. лак добавит некоторую толщину к пробке, нужно подгонять диаметр пробки с запасом. У меня диаметр пробки вместе с лаковым покрытием меньше внутреннего диаметра трубы примерно на 3 мм.
Далее добытые герконы припаиваем к проводам, помещаем в термоусадку и обсаживаем её. Расстояние между герконами соответствует разнице между нижним уровнем воды в колодце (когда нужно аварийно отключить насос) и верхним уровнем, когда его разрешается снова включить.
Чтобы вода не проникла внутрь, верхний край термоусадки должен зайти на провод и прочно обхватить его. Поэтому провод лучше использовать круглого сечения.
Термоусадка должна идти от подходящего к датчику провода поверх обоих герконов и заканчиваться примерно через 5 см после нижнего геркона.
Нижний край термоусадки делаем больше примерно на 5см, чем нужно и после усадки загибаем хвостик вверх, фиксируя в таком положении, например, ещё одним кусочком термоусадки.
Собираем. Герконы в термоусадке прикрепляются вдоль трубки любым удобным методом (нейлоновые стяжки или изолента). В случае применения стяжек нужно учесть, что в холодной воде они могут сжаться и либо сами лопнут, либо что-то повредят. Поэтому не стоит их сильно затягивать.
Сверху точно такой же ограничитель, чтобы пробка не всплыла из трубы. Ограничители нужно ставить с таким расчётом, чтобы упёршись в них, пробка оказалась напротив геркона.
Примерно так:
Собранную конструкцию нужно привязать к верёвочке и можно пользоваться.
Получается вот так:
Перед опусканием в колодец подключаем всё к устройству управления насосом и проверяем работоспособность методом перевёртывания трубы.
Пробка должна перемещаться свободно и при достижении герконов отключать/включать насос.
Опускаем трубу в колодец до конца (нижний геркон чуть ниже уровня насоса). Включаем насос и пытаемся высосать колодец. Как только насос начинает хватать воздух, поднимаем трубку до момента, когда пробка опустится до нижнего геркона и отключит насос.
Приподнимаем немного выше, чтобы насос отключался чуть ранее, чем закончится вода и так фиксируем. Соответственно, когда воды в колодце наберётся достаточно, пробка включит верхний геркон, который разрешает насосу вновь работать.
Аналогичное устройство установлено и на накопительной ёмкости. Оно включает насос, когда вода в ёмкости заканчивается и отключает, когда вода наберётся.
Правда это устройство имеет некоторые технологические особенности:
- Устройство находится не внутри ёмкости, а снаружи и работает по методу сообщающихся сосудов.
- Верхний ограничитель при этом можно не ставить, достаточно чтобы труба была чуть выше верхнего края ёмкости
- В качестве нижнего ограничителя не удастся использовать две дырочки и стяжку (водичка вытечет). Поэтому нижним ограничителем является изгиб трубы.
К сожалению, реальную конструкцию, установленную на накопителе, сфотографировать не удалось. Поэтому схематично покажу.
Датчик уровня воды своими руками может сделать практически каждый, кто хоть немного умеет держать в руках паяльник. А эта статья поможет вам поэтапно, при помощи фотографий, изготовить индикатор уровня воды в баке своими руками из простых и распространённых деталей. Данное устройство работает очень хорошо и весьма надёжно в эксплуатации. При правильной сборке из исправных деталей, указанных на схеме номиналов, в дальнейшей настройке не нуждается, и будет работать сразу при подключении питания 12 вольт.
Для начала нужно разобраться со схемой уровня воды, которую мы будем изготавливать.
Схема уровень воды своими руками
Первым делом, после ознакомления с фотографией: схема уровня воды в баке своими руками, является заготовка деталей и материалов. Нам потребуется микросхема ULN2004, её можно купить в , . Цена за одну микросхему в радиомагазине и за десять на Алиэкспресс примерно равны, так что выбирайте подходящее, единственное неудобство - это то, что посылку из Китая нужно ждать около месяца или больше.
Детали собраны
Светодиоды можно использовать сигнальные любого цвета, какой Вам понравится, диаметром 4 – 5 миллиметров. Цоколёвка светодиодов и микросхемы есть на схеме.
Конденсатор C1 нужен полярный 100 микрофарад 25 вольт, или больших параметров (какой есть).
Резисторы (сопротивления) мощностью от 0.125 до 0.5 ватта или больше (чем больше мощность, тем больше габариты и будет не очень красиво, это относится и к конденсатору).
Резисторы R1 – R7 сопротивлением 47 ком (немного меньше или немного больше – не критично).
Резисторы R 8 – R14 сопротивлением 1 ком (примерно). Чем больше сопротивление, тем слабее будет светиться светодиод и наоборот, но слишком маленькое сопротивление может привести к выходу светодиода из строя.
Печатную плату можно не изготавливать, а применить макетную, как у меня, стоит копейки, особенно в Китае. Соотношение цены в радиомагазине и Китае 5 – 10 к одному.
Кабель к датчикам уровня воды можно применить любой восьми жильный сигнальный (в магазинах, где продают устройства сигнализации, есть всякий). Концы кабеля, помещаемые в воду как датчик уровня, освободить от изоляции на длину 5 – 10 миллиметров и зачищенные концы залудить (покрыть оловом при помощи паяльника) для уменьшения окисляющего действия воды на металл. Плюсовой электрод нужно изготовить из нержавейки (например, чайная ложка), а место соединения её к проводу защитить от воды при помощи клеевого пистолета. Если место контакта не защитить, то через короткое время электрохимическая реакция сожрёт. Шаг между датчиками нужно рассчитать исходя из глубины ёмкости. Если нужно измерять большую глубину воды и хочется разместить датчики чаще, то можно изготовить ещё одну или даже несколько подобных схем контроля уровня воды и разместить их последовательно в ёмкости. Конструкция датчиков может быть самой разнообразной и зависит только от Вашей фантазии, главное соблюдать общие принципы.
Клеммные колодки любые, но важно удобство подключения и использования.
Для микросхемы лучше всего применить разъём для беспаечного размещения. Это гнездо можно паять и не бояться, что перегреешь ножки, или подействует статическое электричество. Если микросхема вышла из строя, по каким – то причинам, то заменить её можно за пару секунд. Стоит такая панелька копейки.
Олово (проволока с канифолью) лучше использовать Российское. Китайское олово хорошее не встречал.
После сбора деталей нужно подумать о размещении деталей на плате. Я сделал, так как на фото, а Вы вольны расположить их по своему вкусу. Главное, чтобы расположение деталей отвечало задачам уменьшения количества перемычек и пайки, а главное удобству эксплуатации. Аккуратность в сборке схемы не последнее дело, не нужно торопиться как я и будет всё красиво. Итак, приступим.
Питание указателя уровня воды в баке можно сделать от любого аккумулятора 12 вольт (даже старого, лишь бы он давал не меньше чем 10 вольт), например, от компьютерного блока бесперебойного питания, да и продают сейчас их много всяких маломощных. Или можно на даче использовать обычные батарейки. Если их соединить последовательно 8 штук по 1.5 вольта = 12 вольт. Вполне достаточно. А если батарейки подключить через кнопку, чтобы схема работала только при нажатии на кнопку, то такого питания хватит на много лет.
Осталось только испытать указатель уровня воды в баке и тут главное не перепутать плюс с минусом. Провода питания лучше подключать разного цвета. Плюс всегда обозначается красным цветом, а минус чёрным, если к этому привыкнуть, то уже не перепутаете.
