Простой датчик уровня воды своими руками схема. Всё о датчиках уровня воды
Я опубликовал немало обзоров по поводу дачной автоматики, во многих из них фигурировали манипуляции с водой. Часто требуется узнать уровень жидкости, либо факт её отсутствия. Такую информацию удобно использовать в своих поделках, направленных на избавление от рутинных процедур. Чтобы узнать уровень многие, и я, в том числе, используют поплавковые датчики на герконах, основной проблемой при их применении является необходимость дырявить ёмкость, согласитесь, это не добавляет надежности и универсальности применения ёмкости, да и сверление с последующей герметизацией - не самые приятные манипуляции. Обозреваемое устройство (появилось в продаже недавно) призвано избавить от этого, обеспечив масштабируемость и перестраиваемость системы… Посмотрим что за зверь под катом.
Датчики доехали за 14 дней, упакованы были достаточно хорошо. Сами датчики в пакетиках:
Распаковываем:
Длина шнурка порядка 45 см:
Размеры:
Датчик очень легкий, вес:
Разъем имеет 4 контакта:
Слева направо:
- коричневый - питание
- желтый - сигнал
- синий - земля
- черный настройка
На датчике имеется индикатор, который при обнаружении воды, должен загораться, судя по описанию продавца. Питаться датчик умеет в диапазоне от 5 до 24 Вольта, что очень удобно. Корпус влагозащищенный (ip67), что позволяет размещать датчик на улице, либо во влажном помещении, не заботясь о его защите. чтобы сходу не ломать разъем, подключим модельные проводки:
У меня на даче имеется встроенный в стену самодельный регулируемый блок питания, подключим питание, 12 Вольт:
Подносим к бутылке с водой, индикатор загорается:
Если поднять выше уровня воды - индикатор гаснет:
Кстати если прислонить руку, индикатор также загорается:
Подключим мультиметр к проводкам питания, и убедимся в работоспособности
Далее: минус на землю, а плюс на вывод сигнала:
Подносим к бутылке и видим на выходе напряжение питания:
Если отвести датчик, напряжение на сигнальном выходе пропадает:
Выходной ток датчика в диапазоне 1-50 мА.
Продавец, заявляет работоспособность при питании в диапазоне 5-24 Вольта, попробуем снизить напряжение питания до 4-х Вольт:
Датчик отлично работает, попробуем снизить до 3-х Вольт:
Уверенная работа датчиков, позволяет сделать вывод об удачном его использовании с esp8266 без всяких преобразований - а это отличная новость!
При других напряжениях, датчик также хорошо работает:
Выходить за пределы 24-х Вольт я не решился.
Выставим 5 Вольт:
Датчик реагирует на свой пакетик:
Со стороны пробки бутылки тоже реагирует:
Приклеим двухсторонним скотчем 3М к бутылке:
Датчик отлично реагирует. При двух слоях скотча, датчик не всегда срабатывает:
Потребление составляет порядка 5-6 мА:
Ну и конечно попробуем применить в реальных условиях, работая с контроллером. В качестве контроллера возьмём Arduino Nano, также добавим индикаторный светодиод, получился такой комплект:
Светодиод подключим к выводу D3 и земле, а сигнальный выход датчика к выводу A0 (D14 - так как мы будем его использовать в цифровом режиме), также на датчик подадим питание от контроллера:
Учитывая, что датчик предназначен для воды, работая с ним очень важно защитится от дребезга контактов, например при волнах, когда работает насос. Также, я покажу как организовать такую защиту не пользуясь задержками в программе, собственно код:
// Текущее состояние сенсора
bool SensorState = false;
// Время начала смены
unsigned long SensorStartChange = 0;
// Защитный интервал между сменами состояния
unsigned long TIMEOUT = 3000;
// Текущее время
unsigned long CurrentTime = 0;
void setup() {
// Светодиод это выход
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
// Вначале не светим
digitalWrite(LED_PIN, LOW);
// Сенсор это вход
pinMode(SENS_PIN, INPUT);
}
void loop() {
// Устанавливаем текущее время
CurrentTime = millis();
// считываем сенсор
boolean CurrentState = digitalRead(SENS_PIN);
// если текущее состояние сенсора отличается считанного
if (CurrentState != SensorState) {
// если отсчет таймера смены состояния не начат, начинаем
if (SensorStartChange == 0) SensorStartChange = CurrentTime;
// если новое состояние приняло свое значение за время большее чем время таймаута
if (CurrentTime - SensorStartChange > TIMEOUT) {
// меняем состояние сенсора
SensorState=!SensorState;
// сбрасываем время начала смены состояния
SensorStartChange = 0;
// если текущее состояние сенсора 1, то включаем светодиод
if(SensorState){
digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
// если текущее состояние сенсора 0, то выключаем светодиод
}else{
digitalWrite(LED_PIN, LOW);
}
}
// смена состояния не состоялась, сбрасываем таймер
}else{
SensorStartChange = 0;
}
}
Я прокомментировал все строчки, чтобы было все понятно. Инициализируем выходы и проверяем смену состояния сигнального выхода датчика с защитой от дребезга контактов. В данном коде, защитный интервал составляет 3000 мс = 3 секунды, часто этот интервал целесообразно увеличить до минуты, чтобы исключить влияние волн от насоса. Код простой, однако на его основе легко, например, организовать защиту от сухого хода насоса (очень нежелательно большинству насосов работать без воды), такие устройства стоят неразумных денег, а тут можно вполне обойтись малой кровью, да еще и реализовать автовосстановление работы насоса при появлении воды и еще ряд приятных плюшек - типа индикации. Для этого нужно такой датчик приклеить или как то закрепить ближе ко дну ёмкости, а насос подключить через реле управляемое контроллером. По умолчанию насос будет включен, как датчик распознает отсутствие воды - контроллер отключит насос, а при появлении воды - включит. Также на этом датчике можно организовать защиту от протечек, особенно учитывая его влагозащищенность, в общем, каждый сможет приспособить этот простой код под свои нужды. А главное датчики можно перемещать по ёмкости без ее повреждения - регулируя под себя уровни.
Видео иллюстрирующее работу датчика и контроллера с указанным кодом:
Я собрал такой макет для тестирования разных емкостей:
С макетом обошел дачный участок, датчик сумел обнаружить воду во всех неметаллических ёмкостях, включая довольно толстостенное ведро. Поэтому на текущем этапе могу его вполне рекомендовать, надежность покажет время.
Время реакции датчика составляет порядка 500 мс. Толщина стенки сосуда из диэлектрика может достигать 1 см.
Просили проверить чувствительность, так вот иллюстрация лучше всяких слов:
Как датчик протечек будет работать отлично.
Разные фотки по просьбам
с этим вообще никак - левый спирт:
фэри:
толстая канистра 40 литров:
дистиллированная вода:
крепкие напитки:
бутыль кулера в самом толстом месте:
уайт спирит - нет:
Через керамический унитазный бачок легко находит воду:
Открыл крышку, внутри залито компаундом, но имеется вывод потенциометра, после выкручивания вправо - датчик перестал реагировать на воду, после выкручивания влево начал реагировать на боковые прикосновения пальцем, похоже это регулировка чувствительности.
Если будет интересно, продолжу писать про свои дачные поделки.
Спасибо всем, кто дочитал этот обзор до конца, надеюсь кому-то данная информация окажется полезной. Всем полного контроля над своими водными ресурсами и добра!
Для регулирования и контроля уровня жидкости либо твердого вещества (песка или гравия) на производстве, в быту используют специальный прибор. Он получил название датчик уровня воды (или другого интересующего вещества). Существует несколько разновидностей подобных устройств, значительно отличающихся друг от друга принципом действия. Как работает датчик, преимущества, недостатки его разновидностей, на какие тонкости при выборе устройства стоит обратить внимание и как сделать упрощенную модель с реле своими руками, читайте в этой статье.
Датчик уровня воды используется для следующих целей:
Возможные методы определения загруженности резервуара
Существует несколько методов измерения уровня жидкости:
- Бесконтактный - зачастую приборы такого типа используются для контроля уровня вязких, токсичных, жидких либо твердых, сыпучих веществ. Это емкостные (дискретные) приборы, ультразвуковые модели;
- Контактный - устройство располагается непосредственно в резервуаре, на его стенке, на определенном уровне. По достижению водой этого показателя датчик срабатывает. Это поплавковые, гидростатические модели.
По принципу действия различают следующие виды датчиков:
- Поплавкового типа;
- Гидростатические;
- Емкостные;
- Радарные;
- Ультразвуковые.
Кратко о каждом виде приборов
Поплавковые модели бывают дискретные и магнитострикционные. Первый вариант - дешевый, надежный, а второй - дорогой, сложной конструкции, но гарантирует точное показание уровня. Однако общий недостаток поплавковых приборов - это необходимость погружения в жидкость.
Поплавковый датчик определения уровня жидкости в баке
- Гидростатические устройства - в них все внимание обращено на гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре. Чувствительный элемент прибора воспринимает давление над собой, отображает его по схеме для определения высоты столба воды.
Главные преимущества таких агрегатов - компактность, непрерывность действия и доступность по ценовой категории. Но использовать их в агрессивных условиях нельзя, потому как без контакта с жидкостью не обойтись.
Гидростатический датчик уровня жидкости
- Емкостные приборы - для контроля уровня воды в баке предусмотрены пластины. По изменению показателей емкости можно судить о количестве жидкости. Отсутствие подвижных конструкций и элементов, простая схема устройства гарантируют долговечность, надежность работы прибора. Но нельзя не отметить недостатки - это обязательность погружения в жидкость, требовательность к температурному режиму.
- Радарные устройства - определяют степень повышения воды путем сравнения частотного сдвига, задержки между излучением и достижением отраженного сигнала. Таким образом, датчик действует как излучатель и улавливатель отражения.
Подобные модели считаются лучшими, точными, надежными устройствами. Они обладают рядом достоинств:
К недостаткам модели можно отнести только их высокую стоимость.
Радарный датчик уровня жидкости в резервуаре
- Ультразвуковые датчики - принцип функционирования, схема устройства аналогичны радарным приборам, только используется ультразвук. Генератор создает ультразвуковое излучение, которое по достижению поверхности жидкости отражается и попадает через некоторое время на приемник датчика. После небольших математических вычислений, зная временную задержку и скорость движения ультразвука, определяют расстояние до поверхности воды.
Плюсы радарного датчика присущи и ультразвуковому варианту. Единственное, менее точные показатели, более простая схема работы.
Тонкости выбора подобных устройств
При покупке агрегата обратите внимание на функциональность прибора, некоторые его показатели. Крайне важные вопросы при покупке прибора - это:
Варианты датчиков определения уровня воды или твердых сыпучих веществ
Датчик уровня жидкости своими руками
Можно сделать элементарный датчик для определения и контроля уровня воды в скважине или баке своими руками. Для выполнения упрощенного варианта необходимо:
Выполненное своими руками устройство можно использовать для регулирования воды в бачке, скважине или насосе.
На производстве нередко возникает необходимость в измерении уровня жидкости (воды, бензина, масла). В быту чаще всего нужно определить высоту воды в какой-либо емкости, для этого применяют специальные приспособления - уровнемеры и сигнализаторы. Измерительные устройства делятся на несколько разновидностей, их приобретают в магазинах, но для домашнего использования проще всего сделать датчик уровня воды своими руками.
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:
Это самые распространенные уровневые датчики, кроме них существуют емкостные, гидростатические, радиоизотопные и другие виды устройств, которые применяются в различных отраслях промышленности.
Правила выбора
При покупке датчика уровня жидкости в резервуаре нужно учитывать несколько факторов, при их соблюдении устройство будет работать правильно и безотказно. В первую очередь нужно определить тип жидкой среды и ее плотность, уровень опасности для человека. Значение имеют материал изготовления емкости, ее объем - от этих параметров зависит принцип действия выбранного датчика.
Следующий момент, на который нужно обратить внимание - предназначение устройства , будет оно использоваться для контроля минимального и максимального уровня жидкости или же для постоянного отслеживания заполняемости резервуара.
При выборе промышленных датчиков количество критериев может быть расширено, для бытовых сигнализаторов и уровнемеров достаточно учитывать объем резервуара и тип устройства. В домашних условиях используются приспособления, изготовленные своими руками - работают они ничуть не хуже заводских моделей.
Изготовление своими руками
Проще всего изготовить самостоятельно поплавковый датчик уровня воды в резервуаре, или сигнализатор наполнения.
Принцип действия такого устройства заключается в том, что поплавок всплывает в жидкости, при максимальном наполнении емкости замыкает контакты и сигнализирует о достаточном уровне воды.
Последовательность изготовления:
Приведенная схема изготовления датчика самая простая, ее используют для небольших емкостей.
Минус такого устройства в том, что оно не дает возможности автоматического выключения насоса. Чтобы останавливать подачу воды в резервуар, изготавливают сигнализаторы с использованием магнитов и герконов.
Иногда требуется узнать, сколько воды или иной токопроводящей жидкости осталось в какой-либо закрытой емкости. Например в металлической бочке закопанной в землю либо поднятой на высоту так, что не возможно определить ее содержимое. Для решения этой проблемы рекомендую собрать схему простого датчик уровня воды. Устройство состоит всего из нескольких радиокомпонентов: резисторов, транзисторов и трех светодиодов.
Из-за меняющегося давления в отопительной системе и нагрева жидкости расширительный бочек делают открытым, поэтому через какое-то время часть воды выкипает, и это приводит к остановке циркуляции воды и перегреву нагревательных элементов. Данное устройство покажет когда уровень воды снизиться ниже датчика.
VT1 и VT2 практически любые маломощные,BC547, BC337-40 или C9014. IC1- LM358 или 741. Светодиоды любые на напряжение 3-4В. Все резисторы мощностью 0.125Вт.
Транзисторы VT1 и VT2 образуют усилитель с гальванической связью. Сопротивление R2 задает смещение на базу второго транзистора и в то-же время являясь нагрузкой первого. Резистор R3 предназначен для нагрузки VT2.
Если контакты устройства находятся в воде или иной токопроводящей жидкости, то плюс питания окажется соединен с резистором R1 через воду, поэтому на базу транзистора VT1 поступает напряжение и он отпирается, при этом VT2 остается закрытым и не инвертирующий вход операционного усилителя будет подключен к минусу через сопротивление R3. На выходе операционного усилителя будет присутствовать логический ноль и первый светодиод засветится, говоря о нормальном уровне воды.
Если уровень жидкости снизится и водяной контакт разомкнется, то напряжения смещения перехода на базе VT1 исчезнет и он будет закроется. Соответственно база VT2 будет соединена с плюсом питания и он отпирается, соединив не инвертирующий вход ОУ с плюсом, и поэтому на его выходе формируется уровень логической единицы, второй светодиод начинает сигнализировать о снижении уровня жидкости.
Индикатор уровня воды можно также подключить и к звуковой индикации. Подсоединив вывод OUT индикатора уровня к выводу блока аудио сигнализации ().
В роли датчика подойдут обычные два провода можно применить толстый двужильный провод, оголив концы. Датчик монтируемый на необходимый нам уровень контроля.
Датчик уровня воды своими руками |
Внешний вид датчика уровня жидкости показан на фотографиях ниже. В качестве зондов применяется проволока из нержавеющей стали, которая припаивается к контактам разъема, после чего это пространство заполняется герметиком или клеем.
В состав конструкции входят три зонда: - общий, - включение и - выключение. Изолирующие втулки изготовлены из внутренней изоляции коаксиального кабеля большого диаметра. Конструкция соединяется с блоком автоматики при помощи экранированного кабеля с двумя изолированными жилами. Экранирующая оплетка подключена к общему зонду.
Датчик уровня жидкости с звуковым оповещением |
В роли датчика используются два металлических стержня погруженных в жидкость. Принцип работы преобразователя основана на способности подовляющего большинства жидкостей проводить ток. Высокая чувствительность преобразователя обеспечивается применением логической микросборки КМОП на полевых транзисторах с изолированным затвором. Отечественная микросборка К561ЛА7 состоит из четырех логических элементов «И-НЕ». На DD1.1 и DD1.2 собран классический генератор прямоугольных импульсов, работающий на частоте 3 Гц.
Генератор, выполненный на DD1.3 и DD1.4, работает на частоте 1 кГц. Если погружаемый датчик соприкасается с жидкостью, емкость C1 начинает заряжатся и запускает генератор DD1.1 – DD1.2, который, каждые 350 миллисекунд запускает генератор на DD1.3 – DD1.4. Поэтому на выходе радиолюбительской самоделки появляется генерируется прерывистый звуковой сигнал. Чувствительность можно настраивать подбором сопротивления R1. Чем больше его номинал, тем выше чувствительность. Емкость C1 защищает высокоомный вход микросборки от вероятных помех.
Более простой вариант схемы:Для сборки этого датчика уровня воды вам потребуется: полевой транзистор IRF540N или аналогичный, например IRFZ44N; Любой Активный зуммер (пищалка); Сопротивление на 1 МОм; Источник питания 12В, например аккумуляторная батарея.
Принцип работы схемы для контроля уровня жидкости показан в видео инструкции ниже:
Демонстрирующий уровень воды датчик можно изготовить, взяв на вооружение полюбившийся таймер 555.
Напомню, на этом таймере мы делали:
Готовое изделие, то есть датчик уровня воды, можно применять и для измерения уровня омывающей жидкости и тосола. Такой многофункциональный датчик станет незаменимым устройством как в автомобиле, так и в быту.
Предлагаемая для самостоятельного изготовления прибора схема не отличается сложностью. Ее легко будет воспроизвести каждому любителю. Именно доступностью микросхемы обусловлена ее широкая известность и заслуженная популярность.
Итак, для изготовления устройства понадобится следующая схема:
Функционирование созданного устройства отличается предельной простотой. После погружения в жидкость электродов С1 – конденсатор оказывается зашунтированным. Если электроды извлечь из жидкой среды, шунт автоматически исчезает, приводя тем самым схему в рабочее состояние.
Микросхема в свою очередь производит прямоугольные импульсы. Данного типа импульсы дают возможность осуществлять управление мощной нагрузкой. Наглядным примером этого служит подача сигнала на лампочку посредством транзистора. Описываемая технология предназначена для включения в имеющуюся схему сигнализации или индикатора. Последний непосредственно предоставляет возможность определить, имеется ли в баке в данный момент вода. Установка датчика такого типа может иметь место как в баке автомобиля, так и в его радиаторе. Чтобы с питанием не возникало проблем, достаточно 12 вольт.
Материалом для изготовления описываемого датчика служит стеклотекстолит или обычные медные провода. Необходимо подготовить два отрезка провода одинаковой длины, имеющих сечение в 1 миллиметр. Важным нюансом является необходимость тщательной очистки проводов от покрывающего металл лака. Для этой процедуры целесообразно использовать наждачную бумагу или обработать провода огнем. В результате должны быть подготовлены провода, длина которых составит до 3,5 см.
На следующем этапе надо проделать в крышке пластиковой бутылки два отверстия, выдержав между ними расстояние в 3 мм. Диаметр этих отверстий не должен превышать 1 мм. В них вводятся провода.
Прочно закрепить провода поможет силикон. Следующий шаг предполагает прикрепление проводов непосредственно к микросхеме. Соединить их вместе в полости крышки можно с помощью более тонких проводников.
Используемая микросхема может иметь навесной характер. В таком случае нет необходимости в установочной плате.
По окончании работы понадобится еще одна аналогичная крышка, которая закроет созданное устройство. Место соединения обеих крышек нужно тщательно герметизировать. Для этого можно использовать клей либо иные подобные средства.
Итак, самостоятельное изготовление представленного датчика поможет избежать лишних финансовых затрат и обрести своеобразного помощника в авто и бытовой сфере. Теперь у вас не будет необходимости всякий раз подниматься на крышу летнего душа, чтобы убедиться в наличие воды в его баке. Эту проблему раз и навсегда решит созданный лично вами датчик уровня воды. Для его продолжительной и исправной работы достаточно лишь старательно изучить предложенную схему и в точности следовать рекомендациям.
ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!
Приборы, действия и свойства которых вам мало известны, особенно самоделки, подключайте через предохранители.
Самодельный измеритель толщины лакокрасочных покрытий
12-вольтовой подогреватель тосола
Самодельный автомобильный термос
