Как сделать датчик уровня воды своими руками

Как сделать датчик уровня воды своими руками

Геркон («герметичный контакт») представляет собой электронное устройство в виде вытянутой стеклянной колбочки с откачанным воздухом, в которой находятся два металлических ферромагнитных контакта. Контакты в обычном состоянии разомкнуты. Они замыкаются и замыкают цепь тогда, когда попадают в магнитное поле.

К преимуществам герконов отнесем:

  • надежность, которая в 100 раз больше, чем у обычных открытых контактов;
  • быстродействие;
  • срок службы, достигающий 5 млрд. срабатываний, намного превышает обычные контакты.
  • малая коммутируемая мощность;
  • малое число контактных групп в одном баллоне;
  • хрупкость стеклянного баллона;
  • чувствительность к внешним полям.

Преимущества Герконов намного превосходят его недостатки.


Прин

Виды датчиков

Датчики различаются между собой по способу измерения уровня жидкости и делятся на два вида: сигнализаторы и уровнемеры. Сигнализаторы отслеживают заданную точку заполнения емкости и при достижении нужного объема жидкости прекращают ее поступление (пример — поплавок в бачке унитаза).

Уровнемеры непрерывно контролируют степень заполнения резервуара (пример — датчик на шахтном водоотливе).

По принципу действия датчики уровня воды в емкости делятся на такие разновидности:

  • Поплавковые — в их конструкцию входят поплавок с магнитом и два герметических контакта (геркона). При достижении минимального уровня жидкости в емкости поплавок перемещается вниз и магнитом действует на геркон, при этом включается реле и запускается насос, начинается подкачка воды в резервуар. При полном заполнении емкости поплавок достигает верхнего геркона, при этом срабатывает реле, выключающее насос.
  • Ультразвуковые — используются не только в жидкой среде, но и в сухой. Устройства работают таким образом: излучатель подает импульсы, которые достигают резервуара и возвращаются на приемник. Встроенный контроллер обработки сигнала анализирует силу и длительность затухания ультразвуковой волны (эти параметры различны для полной и пустой емкости).
  • Электродные — применяются в жидких электропроводящих средах. Состоят из двух электродов, контролирующих нужный уровень жидкости. Третий электрод является аварийным и используется при превышении заданных параметров и включении режима откачки.
  • Радарные — универсальные механизмы благодаря тому, что их можно применять при работе с агрессивными и взрывоопасными жидкостями. Принцип функционирования устройств основан на использовании радиоволнового излучения — волны определенной длины направляются к поверхности жидкой технологической среды, отражаются от нее и попадают в анализатор. Уровень наполнения емкости определяется по скорости возвращения сигнала.

Это самые распространенные уровневые датчики, кроме них существуют емкостные, гидростатические, радиоизотопные и другие виды устройств, которые применяются в различных отраслях промышленности.

Соедините всё также, как при тестировании — всё должно заработать. Помните о том, что пин TX на одном Ардуино соединяется с пином RX на втором модуле, и наоборот. Как видно на картинке 1, для питания модуля Ардуино в колодце, мы использовали обычный телефонный кабель.

На второй и третьей картинке видна пластиковая труба с передатчиком, помещенным за пределы трубки и ресивером, помещенным внутри неё.

Изготовление звукового поплавкового датчика уровня воды

Для оповещения достижения заданного уровня воды при наполнении ванны я за пару часов переделал звуковой охранный сигнализатор для дверей под эту задачу.

Как разобрать сигнализатор

Сначала надо снять крышку батарейного отсека, сдвинув его вдоль корпуса сигнализатора. Далее нужно снять вторую часть крышки, в которой установлен звуковой излучатель.

При внешнем осмотре крепежных элементов не наблюдалось. Предположил, что крышка держится на защелках. Но попытка снять ее, освободив защелки, не увенчалась успехом. Оказалось, что крышка закреплена саморезом.

С обратной стороны сигнализатора был наклеен двухсторонний скотч. С помощью иголки было найдено место нахождения самореза, и он выкручен крестовой отверткой.

На фотоснимке показана снятая крышка с громкоговорителем пьезоэлектрического типа. Слева от него видна стойка для самореза. Выводы излучателя были отпаяны и обозначена полярность.

Звуковой сигнализатор разобран и теперь стало понятно, как его переделать под сигнализатор уровня воды. В качестве датчика использовался геркон, представляющий собой герметичную стеклянную ампулу, в которой размещены два контакта. При воздействии магнитного поля, контакты служат магнитопроводом и, притягиваясь, друг к другу, замыкают электрическую цепь. Ведут себя как включатель.

Доработка сигнализатора двери

Решено было вместо штатного магнита с большими размерами, разместить в корпусе небольшой неодимовый магнит. Но мешал геркон и резистор, которые были установлены сверху на печатной плате.

После снятия печатной платы оказалось, что под ней в корпусе имелось достаточно места, для переноса мешающих элементов на сторону с печатными проводниками.

При выпайке резистора у него отвалился один из выводов, пришлось заменить другим. Заодно выяснил, что резистор задает частоту излучения пьезоэлектрического излучателя. Геркон был установлен таким образом, чтобы, магнит замыкал его контакты, находясь в нижнем положении, то есть звука не было.

Неодимовый магнит был взят от отказавшего жесткого диска компьютера. От него с помощью зубила был отколот небольшой кусочек. Острые края закруглены на наждачной бумаге.

Для закрепления магнита на капроновом шнурке на нее был надет отрезок полихлорвиниловой трубки подходящего диаметра и в нее с усилием вставлен магнит. При желании можно трубку опустить на десяток минут в ацетон, тогда она увеличится в диаметре в два раза, а после испарения ацетона уменьшиться до исходного размера.

Пружина растяжения была закреплена в корпусе сигнализатора с помощью, вплавленной в него паяльником металлической скобки. Шнурок был привязан на узел к противоположному ее концу.

Крепление магнита с помощью трубки позволило определить оптимальное место его расположения относительно геркона и заодно ограничить свободу перемещения. После регулировки магнит был приклеен с помощью клея «Момент». На фотографии показан магнит в положении, когда уровень воды не поднял поплавок.

Проверка работы системы показала стабильную ее работу. При натяжении шнурка звук отсутствовал, а при отпускании ее раздавалась сирена большой громкости.

Поплавок был сделан из пластиковой банки подходящего размера. Для крепления нити в крышке банки было установлено ушко, сделанное из полоски нержавеющего металла. Можно использовать и отрезок алюминиевого провода для электропроводки.

Полоска с отверстием была с помощью паяльника вплавлена в крышку банки и загнута, как показано на фотографии.

Для исключения попадания воды внутрь поплавка место вхождения ушка в крышку с внутренней стороны было залито силиконом.

Для того чтобы поплавок при попадании в воду принимал вертикальное положение внутрь банки был помещен груз в виде кусков припоя. Общий вес поплавка составил 50 гр.

Для получения оптимального погружения поплавка в воду, в него добавлялся очередной кусок припоя, пока поплавок не начал плавать в воде, как показано на фотографии.

Для сигнализатора уровня воды над ванной было решено использовать проволочную полку, имевшуюся в углу стены. Поэтому в корпус сигнализатора был вплавлен крючок, сделанный из такой же полоски металла, как и ушко поплавка. Можно было закрепить на кафеле с помощью присоски, но они часто отваливаются, а датчик не герметичный. Поэтому я предпочел этот способ крепления не применять.

Читайте также  Регулировка давления насосной станции

В сигнализатор были установлены батарейки ААА, и осталось только отрегулировать длину шнурка на требуемый уровень воды. Поэтому шнурок не был привязан к поплавку, а зафиксирован с помощью зажима.

Многократное использование звукового сигнализатора уровня воды в ванной при наполнении ее водой подтвердило эффективность самоделки. При возникновении сирены, сигнализатор выключается с помощью имеющегося штатного выключателя. С тех пор бесполезный расход воды при наборе ванны был исключен.

Вход в режим калибровки происходит после теста индикатора при удерживании обеих кнопок. После отпускания кнопок на индикаторе отображается дистанция до дна в миллиметрах, а на линейке светодиодов горит нижний светодиод, символизируя режим калибровки нуля.

Для калибровки параметра на пустом баке нажимаем кнопку «Слить», переходим к следующему этапу – калибровке максимального уровня. На индикаторе так же отображается дистанция в миллиметрах. На линейке горят все светодиоды, символизируя режим калибровки максимального уровня. Дальше возможны варианты – либо мы наполняем бак на сто процентов и после этого жмем кнопку «Наполнить» для установки верхнего уровня. Или можно просто поднести отражатель к датчику на предполагаемый максимальный уровень.

После калибровки уровней переходим к вводу объема бака. Кнопкой «Наполнить» меняем значение разряда, а кнопкой «Слить» меняем разряд и так все четыре разряда по очереди. В калибровке предусмотрены две блокировки. Не критическая – если объем не введен, то устанавливается объем 100, соответственно отображение будет в процентах или в литрах, если бак при этом на сто литров. Вторая — критическая блокировка, поскольку расположение датчика у нас верхнее, то значение верхнего уровня не может быть больше нижнего.
В этом случае прибор калибровку не проходит, а просто отображает дистанцию.

Когда может пригодиться?

Представим ситуацию, когда у вас на дачном участке есть душ, основу которого составляет бак с водой, который наполняется либо через насос либо дождевой водой.

Часто узнать количество воды в резервуаре может быть утомительной задачей. Обычно вы поднимаетесь по лестнице и проверяете уровень вручную или вы услышите что вода переполняется сверху.

В наши дни появилось много разных электронных индикаторов уровня воды, но они часто имеют высокую цену и обычно сложны в установке. Большинство доступных систем используют электроды или поплавковые переключатели, которые могут быть головной болью в долгосрочной перспективе.

Мы решим эту задачу с совершенно другим подходом к знанию уровня воды — с использованием ультразвукового модуля и Ардуино. Преимущество этого метода заключается в том, что он бесконтактный, поэтому такие проблемы, как коррозия электродов, не будут влиять на эту систему. Кроме того, этот индикатор уровня воды Arduino намного проще устанавливать, чем обычные системы.

Обзор датчика уровня воды

Arduino Датчик уровня воды предназначен для определения уровня воды в различных емкостях, где недоступен визуальный контроль, с целью предупреждения перенаполнения емкости водой через критическую отметку.

Конструкции датчиков уровня воды могут быть различными – поплавковые, погруженные, врезные. Данный датчик воды – погруженный. Чем больше погружение датчика в воду, тем меньше сопротивление между двумя соседними проводами. Датчик имеет три контакта для подключения к контроллеру.

  • + – питание датчика;
  • — – земля;
  • S — аналоговое значение.

На вывод S подается аналоговое значение, которое можно передавать в контроллер для дальнейшей обработки, анализа и принятия решений. Датчик имеет красный светодиод, сигнализирующих о наличие поступающего на датчик питания.

Классическая конструкция септика с установленным датчиком уровня жидкости показана на рисунке 2. Септик состоит из двух резервуаров.
Первый резервуар (1) имеет забетонированное дно и принимает канализационные стоки от трубы канализации (2). Он предназначен для отстаивания тяжелых фракций стоков. Второй резервуар (3) не имеет забетонированного дна и принимает легкие фракции стоков для их естественной фильтрации через почву. Резервуары сообщаются между собой в верхней точке через трубу перелива (4).

Датчик уровня (5) устанавливаются во втором резервуаре. По трубе датчика уровня под действием выталкивающей силы жидкости перемешается поплавок (6). На поплавке расположен магнит, который последовательно воздействует на находящиеся внутри трубы датчика уровня герметичные контакты (герконы) и замыкает их.

Сведения о замкнутых контактах подаются по сигнальному кабелю (7) в исполнительное устройство (8), которое отображает замкнутые контакты на передней панели c использованием светодиодных индикаторов. Устройство питается от напряжения 110-230 В, которое подается по силовому кабелю (9).

Рисунок 2.
Классическая конструкция септика с установленным датчиком уровня жидкости.

Как сделать датчик протечки воды своими руками

Чтобы у нас получилось сделать сигнализатор протечки воды своими руками нужно соблюдать следующую инструкцию, особых сложностей в такой сборке нет, есть особенности и секреты, о которых вы узнаете. Изначально посмотрите схему, чтобы мы могли сделать систему контроля протечки воды без проблем. Узнайте о том, как сделать солнечную батарею для зарядки мобильного.

Пошаговая инструкция:

  1. Припаиваем резистор к пьезе.
  2. Далее подключаем транзистор.
  3. Подключаем батарейки, крепим только на синюю изоленту, только она может дать результат.
  4. Делаем корпус для нашего датчика протечки воды своими руками, отрезаем горлышко с большой бутылки. Не забываем делать дно, для этого можно отрезать любую сторону с бутылки и прикрепить ее с помощью герметического клея, при желании можно даже нагреть. Будет интересно узнать: контролька своими руками.
  5. Делаем два отверстия, чтобы вставить корпус.
  6. Берем крышку и делаем отверстия для пьезы, из-за такого отверстия и будет появляться звук.
  7. Закрываем крышку.
  8. Проверяем, как все работает.

Такую самоделку можно установить:

  • Под раковиной.
  • Стиральной машиной.
  • И в любом другом месте, где она покажется вам необходимой.

Включаться она будет только в том случае, когда вода попала на корпус. Так что, можете совсем не переживать о том, что со временем может сесть батарейка. Звука, который она будет издавать должно, хватить, и все люди, находящееся дома сразу заметят утечку и смогут ее вовремя предотвратить.

Похожие статьи по теме

Не пойму, а зачем тут транзистор ?

Он создает звук. Если попадает вода, то контакт замыкается, и вы начнете слышать звук, который и будет сигнализировать о том, что у вас протекает вода.

Вопрос в том, почему нельзя сразу замыкать буззер и землю ?

V+ — бузер — земля

V+ и землю в воду

Я не электронщик, но датчик ОЧЕНЬ нужен. У меня почему-то пьеза сигналит без отсутствия какого либо сигнала на электродах (всегда). ((( Что может быть не так?

Добрый день. Все собрал спаял по схеме по видео а не работает.Какие основные могут быть ошибки.

Есть два варианта:
1) Некачественные комплектующие.
2) Плохое соединение.
Попробуйте разобрать и собрать по новой. Других вариантов нет. Идеально – показать фото или видео вашей проблемы, так будет что-то понятно.

здесь неправильно изображен транзистор, эмиттер и коллектор на самом деле наоборот

Я тоже сталкивался, и знаю что цоколёвка транзисторов BC517 разная, в частности касается выводов Э-К ! В datashet-е одно
а на самом деле другое. Всё зависит от производителя транзисторов. Будьте внимательны!