Контроллер для насоса своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 16.09.2024

Устройство, сделанное своими руками на одном транзисторе, может изготовить практически любой, кто этого захочет и приложит небольшие усилия для закупки очень недорогих и не многочисленных комплектующих и спаяет их в схему. Применяется она для автоматического пополнения воды в расходных ёмкостях дома, на даче и везде, где присутствует вода, без ограничений. А таких мест очень много. Для начала рассмотрим схему этого устройства. Проще просто не бывает.

Контроль уровня воды в автоматическом режиме с помощью простейшего электронного Схема контроля уровня воды.
Вся схема управления уровнем воды состоит из нескольких простых деталей и если без ошибок собрана из хороших деталей, то не нуждается в настройке и сразу заработает, как запланировано. У меня подобная схема без сбоев работает уже почти три года, и я ей очень доволен.

Схема автоматического управления уровнем воды

Список деталей

Транзистор можно применить любой из этих: КТ815А или Б. TIP29A. TIP61A. BD139. BD167. BD815.
ГК1 – геркон нижнего уровня.
ГК2 – геркон верхнего уровня.
ГК3 – геркон аварийного уровня.
D1 – любой красный светодиод.
R1 – резистор 3Ком 0.25 ватт.
R2 – резистор 300 Ом 0.125 ватт.
К1 – любое реле на 12 вольт с двумя парами нормально разомкнутыми контактами.
К2 – любое реле на 12 вольт с одной парой нормально разомкнутых контактов.
В качестве источников сигнала для пополнения воды в ёмкость, я применил поплавковые герконовые контакты. На схеме обозначаются ГК1, ГК2 и ГК3. Китайского производства, но очень приличного качества. Ни одного плохого слова сказать не могу. В ёмкости, где они стоят, у меня происходит обработка воды озоном и за годы работы на них ни малейшего повреждения. Озон является крайне агрессивным химическим элементом и многие пластики он растворяет совершенно без остатка.

Теперь рассмотрим работу схемы в автоматическом режиме.
При подаче питания на схему, срабатывает поплавок нижнего уровня ГК1 и через его контакт и резисторы R1и R2 подаётся питание на базу транзистора. Транзистор открывается и тем самым подаёт питание на катушку реле К1. Реле включается и своим контактом К1.1 блокирует ГК1 (нижний уровень), а контактом К1.2 подаёт питание на катушку реле К2, которое является исполнительным и включает своим контактом К2.1 исполнительный механизм. Исполнительным механизмом может быть насос для воды или электрический клапан, которые подают воду в ёмкость.
Вода пополняется и когда превысит нижний уровень, выключится ГК1, тем самым подготавливая следующий цикл работы. Достигнув верхнего уровня, вода поднимет поплавок и включит ГК2 (верхний уровень) тем самым замыкая цепочку через R1, К1.1, ГК2. Питание на базу транзистора прервётся, и он закроется, выключив реле К1, которое своими контактами разомкнёт К1.1 и выключит реле К2. Реле, в свою очередь выключит исполнительный механизм. Схема подготовлена к новому циклу работы. ГК3 является поплавком аварийного уровня и служит страховкой, если вдруг не сработает поплавок верхнего уровня. Диод D1 является индикатором работы устройства в режиме наполнения воды.
А теперь приступим к изготовлению этого очень полезного устройства.

Размещаем детали на плату.

Все детали размещаем на макетной плате, чтобы не делать печатную. При размещении деталей, нужно учитывать, чтобы паять как можно меньше перемычек. Нужно максимально использовать проводники самих элементов для монтажа.

Смотрите видео испытаний

Предлагаемый регулятор уровня воды применяется для автоматического поддержания насосом определенного уровня воды в емкости. Это может быть заполнение как бака отопления,так и накопительной емкости на даче для полива и душа, рис.1.

Работа регулятора уровня воды основана на свойстве электропроводности воды между датчиками, при помощи которых запускается и останавливается подкачивающий насос.
Обычно на баках имеется верхняя крышка на которой и монтируются три датчики. Лучше всего их изготовить из полосок или прутьев из нержавеющей стали, закрепленных на диэлектрическом материале не поглощающим влагу. Таким материалом может быть фторопласт, полиэтилен, резина и др.
Датчик Е1 самый длинный и доходит почти до дна емкости. Он является как бы базовым, на который подается постоянное напряжение от диода VD1. Датчики Е2 и Е3 определяют нижний и верхний уровень воды.

Двигатель насоса регулятора уровня воды управляется контактами двух реле - К1 и К2. Почему?

Если в баке нет воды, тогда тринистор VS1 будет закрыт, т.к. на его управляющем электроде нет напряжения для открытия. Реле К1 обесточено и своим постоянно замкнутым контактом К1.2 подает сетевое питание 220 вольт на катушку К2. Оно срабатывает и через контакт К2.1 запускает электродвигатель. Носос начинает заполнять бак до момента, когда вода не достигнет электрода верхнего уровня Е2.
Ток с Е1 через воду проходит до Е2 и открывает тринистор. К1 срабатывает, отключая контактом К1.2 насос, и включая К1.1 датчик нижнего уровня Е3, который и будет удерживать реле К1 в этом состоянии за счет тока протекающего между Е1 и Е3.
Регулятор уровня воды будет находиться в таком режиме до тех пор, пока уровень воды не будет ниже электрода Е3. Ток через воду прекращается и К1 отключается до следующего наполнения бака.

Трансформатор Т1 - мощностью 5. 6 ватт с напряжением на вторичной обмотке 15 вольт.
Расстояние между электродами подбирается так, чтобы при нахождении их в воде уверенно срабатывало К1.
Реле К2 для регулятора уровня воды выбирается с катушкой на напряжение 220 вольт и коммутирующими контактами на ток равный или превышающий рабочий ток электродвигателя насоса.

Устройство для перекачки воды и охраны местности

Автомат, схема которого показана на рис.2, адресован фермерам и владельцам дач с автономной системой водоснабжения, ключевыми узлами которой являются водный источник (река, озеро, колодец или скважина), электронасос да водонапорный бак. От аналогов данная разработка отличается тем, что помимо выполнения основной функции — управления электронасосом — позволяет довольно успешно решать еще задачи по охране объектов. Столь необычная универсальность достигается за счет быстрой смены датчиков, в качестве которых выступают не только погружные разноуровневые электроды, но и тонкая, работающая на разрыв проволока.

Действия автомата в системе местного водоснабжения сводятся к срабатыванию электромагнитного реле К1. Ведь именно оно, получая питание от трансформатора Т1 (через диодный мост VD1 - VD4 и тиристор VS1, который управляется датчиком SL1 уровня воды), включает или отключает электронасос.

Действительно, с падением уровня воды ниже минимально допустимого разомкнется электродная пара А-С. Это вызовет моментальное закрывание тиристора и обесточивание реле, которое своими нормально замкнутыми контактами подаст напряжение питания электронасосу. Включившись в работу, тот пополнит бак. И вновь система перейдет в режим ожидания очередного понижения уровня воды. Датчиком уровня воды в баке служат три Г-образные металлические пластины, укрепленные на поплавке — изолированном основании.

Шлейфом, как уже упоминалось, служит тонкий изолированный или голый провод соответствующей длинны, располагаемый скрытно.

г. Нижнии Новгород

Схема управления водяным насосом

Цель данной разработки – сконструировать простую, но эффективную схему управления водяным насосом для наполнения или опустошения резервуара с водой, рис.3.

Основа схемы – интегральная микросхема К561ЛЕ5, состоящая из четырех логических элементов 2ИЛИ-НЕ.

В устройстве используются два датчика: короткий стальной прут – является датчиком максимального уровня воды и длинный – датчик минимального уровня. Сама емкость металлическая и подключена к минусу схемы. Если емкость не металлическая, тогда можно применить дополнительный стальной прут длинной, равной глубине емкости. Схема разработана так, что при соприкосновении воды с длинным датчиком, а также с коротким датчиком, логический уровень соответственно на выводах 9 и 1,2 микросхемы DD 1 меняется с высокого на низкий, вызывая изменения в работе насоса.

Когда уровень воды ниже обоих датчиков, на выводе 10 микросхемы DD 1 логический ноль. При постепенном повышении уровня воды, даже когда вода соприкасается с длинным датчиком на выводе 10, также будет логический ноль. Как только уровень воды поднимется до короткого датчика, на выводе 10 появится логическая единица, в результате чего транзистор VT 1включает реле управления насосом, который, в свою очередь, откачивает воду из резервуара.

Теперь уровень воды уменьшается, и короткий датчик больше не будет в контакте с водой, но на выводе 10 все равно будет логическая единица, таким образом, насос продолжает работать. Но когда уровень воды опустится ниже длинного датчика, на выводе 10 появится логический ноль и насос остановится.

Переключатель S 1 обеспечивает обратное действие. Когда резистор R 3 соединен с выводом 11 микросхемы DD 1, насос будет работать, когда емкость пустая, и остановится, когда емкость наполнится, то есть в этом случае насос будет использован для наполнения, а не для опустошения емкости.

Автомат "Бездонная бочка"

Несложную автоматику можна приспособить к насосу для поддержания заданного уровня воды в резервуаре. Принципиальная схема устройства на рис.4.

Уровень воды задается тремя электродами, один из которых является общим (Е1), два других (Е2) и (Е3) управляющими. При включении тумблера, если уровень воды не достигает датчика Е2, реле обесточено, и через его нормально замкнутые контакты К1.2 включится электродвигатель насоса. Как только уровень воды достигнет датчика Е2, реле сработает и контакт К1.2 разорвет цепь питания насоса. Одновременно контактная пара К1.1 подсоединяет к базе транзистора датчик Е3, обеспечивая открытое состояние полупроводникового прибора до тех пор, пока уровень не опустится ниже датчика Е3 (или Е1) и цикл закачки повторится. При выключении тумблера Q1 регулятор обесточится, насос закачку воды прекратит.

В устройстве применено электромагнитное реле с достаточно мощными контактами и сопротивлением обмотки 90 Ом, ток срабатывания – 90 Ом. Напряжение срабатывания 12 – 15 В.

Транзистор П213 допустимо заменить на П217, КТ814 с любым буквенным индексом. Радиатором для него служит отрезок алюминиевого уголка с шириной полки 40 мм.

Диодный мостик можно использовать типа КЦ402Г, или же собрать выпрямитель по мостовой схеме из диодов серии Д226, КД105.

Подстроечным резистором регулируется четкость срабатывания автомата, поскольку вода в разной местности имеет разную электропроводимость. Вместо подстроечного резистора подойдет и постоянный на 1 – 2 кОм мощностью не менее 0,5 Вт.

Трансформатор Т1 – маломощный, с напряжением вторичной обмотки 12 – 15 В.

Выключатель используется на коммутирующий ток не менее 2 А.

Регулятор монтируют в пластмассовом корпусе и устанавливают в сухом, защищенном от атмосферного воздействия месте, желательно ближе к силовой электропроводке.

Датчики Е1 – Е3 изготовлены из нержавеющих сварочных електродов, диаметром 4 мм. Длина Е2 меньше остальных на 40 – 50 мм. Они закреплены на эпоксидном клее в пластмассовом кронштейне, который крепится к внутренней стенке резервуара. Хвостовую часть датчиков необходимо загерметизировать клеем или герметиком.

Если бак для воды изготовлен из металла, можно обойтись без датчика Е1. В таком случае проводник, идущий от резистора R 1, подключают к корпусу бака с помощью винта с шайбой.

Устройство несложно превратить в сигнализатор уровня воды. Для этого вместо реле включают лампу накаливания на напряжение 12 В или светодиод с гасящим сопротивлением порядка 2 кОм. Индикатор будет светиться, когда уровень воды достигнет датчика Е2. Датчик Е3 в таком случае не нужен.

Данное автоматическое устройство управления водяным насосом может оказать неоценимую помощь в контроле и поддержание заданного уровня воды в емкости находящейся, например, на даче или фермерском хозяйстве.

Так, при использовании в колодце погружного насоса для полива огорода нужно присматривать, чтобы уровень воды не ушел ниже глубины насоса. Иначе насос может перегреется и выйти из строя, работая в пустую (на холостом ходу). Избежать всевозможные неприятности в работе погружного насоса поможет нижеприведенная схема автоматического управления насосом.

Описание работы контроллера насоса

Схема достаточно проста и надежна. В ней реализована функция возможность выбора режима работы: ОТКАЧКА/ЗАКАЧКА.

Элементы схемы не имеют связи с самой емкостью, что позволяет избежать электро-химическую коррозию (в случае применения металлической емкости). Суть функционирования схемы заключается в способности воды проводить электрический ток. Вода, замыкая стержни датчика, замыкает электроцепь базы транзистора VT1. При этом активируется электромагнитное реле К1, которое своей контактной парой К1.1 включает/выключает (зависит от положения S2.1) электронасос.

В роли датчиков F1, F2 возможно применить металлические пластины из нержавеющей стали. Как вариант можно использовать не нужную нержавеющую бритву. Пластины необходимо закрепить на диэлектрик (оргстекло, текстолит) на расстоянии от 5 до 20 мм друг от друга.

При подачи питания и в случае если в емкости нет воды, электромагнитное реле К1 не активно, и его контактная пара К1.1 (нормально замкнутые) осуществляют подачу питания на насос до того момента, когда вода наполнит емкость (до датчика F1). При этом включится реле и контактной парой выключит насос.

Заново насос начнет качать воду, только в том случае, когда уровень воды станет ниже контакта датчика F2. Так работает автомат в режиме ЗАКАЧКА, определяемое положением переключателя S2. При переводе этого же переключателя в положение ОТКАЧКА, устройство можно применить для откачки воды, то есть насос будет отключаться, если уровень воды станет ниже датчика F2.

Трансформатор можно использовать любой с напряжение на вторичке около 30 вольт. Данное напряжение в основном определяется рабочим напряжением реле. Емкость С1 — К50-29. Транзистор КТ827 можно заменить на КТ829.

Предлагаем собрать простой датчик уровня воды и его контроллер. Как правило такие датчики работают с использованием электрической проводимости воды, так как не всегда получается использовать какой-либо плавающий переключатель. Здесь насос должен начинать качать каждый раз, когда вода достигает слишком низкого уровня, и должен прекращать накачку, когда вода достигает высокого уровня. Когда вода израсходована, а ее уровень немного ниже высокого уровня, схема должна снова включить насос и выключить его, когда поверхность воды снова коснется электрода, отвечающего за сигнализацию верхнего уровня воды. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока питание не будет отключено. Поэтому пришлось спроектировать электронную схему, которая была бы надежна и имела длительный срок службы.

Возможности схемы

Тут микросхема CD4001 подключена как триггер SR:

А вот как она будет управлять насосом:

Небольшой трансформатор на 220 В переменного тока, понижающий в 12 вольт с силой тока 250 мА подключается к плате источника питания через разъемы X1-1 и X1-2. Трансформатор обеспечивает низкое напряжение необходимое для питания контроллера и обеспечивает гальваническую развязку между цепью управления и сетью. Чтобы свести к минимуму количество используемых компонентов, микросхема CD4001 использовалась для создания одного блока питания для обоих компонентов, цепи управления и реле.

Кроме того, контроллер содержит два светодиода, один зеленый — чтобы указать когда насос работает, а другой красный — чтоб сигнализировать когда насос находится в защитном режиме. Зеленый светодиод загорается при каждом включении реле. Этот LED вместе с токоограничивающим резистором подключен параллельно катушки реле. Если красный светодиод включен, насос с зеленым светодиодом останется выключенным. Когда красный светодиод гаснет, насос и зеленый светодиод могут включаться при необходимости.

Цепь, состоящая из транзисторов Q1 и Q2, предназначена для включения красного светодиода (защита насоса) каждый раз, когда уровень воды находится между уровнем электрода насоса и электродом, размещенным на дне. Q1 будет закрыт, пока уровень воды остается ниже защитного уровня. Ток базы Q1 слишком мал, менее 1 мкА. Q1 и Q2 собраны по схеме Дарлингтона, поэтому Q2 может активировать красный LED при необходимости.

Список деталей

Резисторы:

3x — 2,2 мОм 1/4 Вт (R1, R2, R3)
1x — 4,7 кОм 1/4 Вт (R4)
1x — 120 кОм 1/4 Вт (R5)
2x — 470 Ом 1/2 Вт (R6, R7)
1x — 15 кОм 1/4 Вт (R8)

Конденсаторы:

1x — 330 мкФ 63 В (С1)
1x — 220 мкФ 25 В (С2)
1x — 1 мкФ 63 В (С3)

Полупроводники:

5x — 1N4004 (D1, D2, D3, D4, D5)
1x — CD4001 (IC1)
1x — 7812T (IC2)
1x — Зеленый светодиод (LED1)
1x — Красный светодиод (LED2)
2x — 2N3904 (Q1, Q3)
1x — 2N3906 (Q2)

Прочее:

1x — реле 12 В (RLY1) Jameco P/N: 144186
4x — 2 клеммных разъема (X1, X2, X3, X4)
1x — 14-контактный разъем для микросхемы
1x — 220 В / 12 В при токе 250 мА адаптер переменного тока.

При сборке сначала припаяйте пассивные компоненты, то есть резисторы и электролитические конденсаторы, обращая внимание на их полярность. Затем припаяйте компоненты блока питания, такие как диоды и стабилизаторы напряжения, также обращая внимание на цоколевку.

Установите 14-контактную панельку на печатной плате, а затем припаяйте ее. Наносите столько припоя, сколько нужно для пайки каждого провода. Слишком большое количество припоя может привести к тому, что отдельные контакты зальются.

Используйте для проверки внешний источник питания постоянного тока +15 В или две 9-вольтовые батареи, соединенные последовательно. Напряжение, измеренное между контактами 14 (Vdd) и 7 (GND), должно составлять +12 В +/- 2%. Если напряжение такое же, как указано выше, можете перейти к следующему шагу.

Установите транзисторы NPN 2N3904 в месте Q1 и Q3 следя за тем, чтобы все контакты вошли в соответствующие отверстия. Тщательно припаяйте каждый вывод. Установите транзистор Q2, то есть 2N3906 PNP, таким же образом. Установите зеленый светодиод в месте, обозначенном как LED1. Коротким концом является катод. Если светодиод установлен в обратном направлении, он не загорится. Сделайте то же самое с красным светодиодом, который должен быть установлен в месте, обозначенном как LED2.

Затем установите два двойных разъема. Установите один разъем в месте X1 и один в месте X4, а затем припаяйте их так, чтобы их выходы были обращены к краю печатной платы. Возьмите два других разъема и затем соедините их вместе, вдавив язычок одного из них в паз на другом. Такие собранные разъемы должны быть припаяны вместо X2 и X3, так же, как и прежде, обратите внимание, что их выходы направлены к краю платы.

Установите реле RLY1 и припаяйте его. После этого плата контроллера будет готова. Чтобы подготовить устройство к тестированию, поместите интегральную микросхему CD4001 в ранее припаянную панельку.

Подключите источник питания к схеме. Если блок питания правильно подключен к плате и вся печатная плата собрана без ошибок, должен загореться красный светодиод. Если соедините два провода вместе, красный светодиод должен погаснуть, а зеленый загореться. Вы также должны услышать тихий щелчок в реле. При размыкании концов кабеля выключится зеленый светодиод, красный светодиод загорится. Если все работает как описано выше, значит схема была собрана правильно.

Пластиковый контейнер наполните водой. Не отключайте питание от схемы. Красный светодиод должен гореть, а два изолированных провода не должны касаться друг друга. Поместите концы проводов в емкость с водой. Красный светодиод должен погаснуть, а зеленый загореться. Реле снова издаст тихий звук. Удалите проводники из воды, зеленый светодиод должен погаснуть, а красный загореться. Если этот тест также был успешным, значит схема работает нормально.

Тест питания

Теперь пришло время протестировать самодельный контроллер с питанием от трансформатора 220 В / 12 В. Подключите 12 В переменного тока от трансформатора к разъемам на плате контроллера, помеченным как 12 В AC. Подключите первичную обмотку трансформатора с помощью внешнего кабеля к сети. Схема должна вести себя так же, как при использовании постоянного напряжения. Если это так, можно перейти к следующему тесту.

Имитация работы насоса

Если схема успешно прошла все тесты, то контроллер уровня воды готов к использованию — можете испытывать его на практике. Электроды которые действуют как датчики, должны располагаться вертикально сверху вниз в резервуаре для воды. Чтобы предотвратить коррозию электродов стоит сделать их из нержавеющего материала (для увеличения срока службы). Если электроды будут проходить через стенку резервуара, обязательно загерметизируйте отверстия, чтобы предотвратить утечку.

Простой вариант датчика

В качестве варианта управления насосом в скважине решил придумать что-то на контроллере, а заодно микроконтроллеры немного освоить, так как была нужна многорежимность. За основу был взят микроконтроллер ATtiy2313 и разработана такая вот схема (для лучшего качества смотрите вложение схемы и печатные платы в формате splan7). Схема управления насосом:

Для удобности добавил включение подсветки дисплея примерно на 8 секунд при нажатии любой кнопки. Питание 12 вольт и реле-повторители особо здесь не нужны. Установил их из-за большой длины кабелей (почти 15 метров) до датчиков уровня. Автор схемы: skateman.

Форум по обсуждению материала УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ

В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.

Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.

Читайте также: