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!
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
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.
Данное устройство было разработано для септика загородного дома, в качестве индикатора, для слежения за уровнем наполнения канализации. Задача была создать надежный датчик, который должен работать в условиях влаги и в разных температурных режимах. В начале, думал применить принцип поплавка в цилиндре, взяв за основу емкость из под силикона (как видно на рисунке возможных вариантов исполнения датчика уровня жидкости). Но, сама жизнь, направляет и подсказывает нужные пути, нужно только уметь осознавать это! Исходя из того, что в моем септике уже имелся вывод канализационных труб на 110мм и на 50мм, решение пришло само по себе. Таким образом, появилась возможность закрепить устройство на 50мм-й трубе, исключив другие варианты крепления. Все материалы должны быть из пластмассы, алюминия, бронзы, нержавейки, и так далее – устойчивыми к среде, к которой вы их собирайтесь применить!
Принцип работы датчика уровня жидкости основан на магните и герконах. Перемещением магнита вдоль двух герконов, происходит срабатывание датчиков и соответственно свечение светодиодов определенным цветом, указывая о мере заполнения резервуара жидкостью. Я пытался максимально упростить схему изделия, и добился использования всего двух герконов. Также, было важно применить как можно меньше деталей для надежной, долгосрочной эксплуатации.
Схема датчика уровня жидкости
Принцип работы датчика уровня жидкости
Возможные варианты исполнения датчика уровня жидкости
По схемам видно, что в нижнем положении поплавка, когда горит зеленый светодиод HL1, задействован 2-йгеркон. То есть уровень жидкости находится ниже поплавка, который ограничен стопором и соответственно магнит замыкает контакты геркона. По мере поднятия уровня жидкости (заполнения резервуара), происходит перемещение магнита и переключение 2-го геркона, который подключает желтый светодиод HL2 и выключает HL1. При достижении критического уровня, магнит задействует 1-й геркон, загорится красный светодиод HL3, а желтый погаснет, оповещая вас о заполнении резервуара. При какой-либо неисправности с поплавком или магнитом, должен будет гореть желтый светодиод (например, опрокидывание поплавка или смешением магнита, поломки стопора, и т.д.). Добавив реле в схему, можно будет применить его в качестве исполнительного устройства для подключения более мощных нагрузок. Также, можно подключить ко 2-у геркону зуммер, для звукового оповещения или мобильный телефон и так далее.
Питание девайса от любого источника 3-12В. Например от телефонной зарядки с импульсным блоком питания на 5 вольт или двух батареек по 1,5В, также подойдет более компактная на 3В. При этом, надо будет снизить сопротивление резистора R1. Кнопка или выключатель подберите поменьше, хотя можно обойтись и без него, держа индикатор включенным постоянно. Монтаж навесной, в доме, например в электрощите. Заранее проведите проводку (она у меня была уже наготове). Таким образом, можно обойтись очень простой схемотехникой, без микроконтроллеров и т.п. Ведь чем проще – тем надежнее!
Итак, нам понадобится следующие материалы:
Муфта соединительная для канализационных труб ПП d=50mm х2шт.
- заглушка канализационная d=50mm х2шт.
- хомут пластиковый (браслет) х1шт.
- профили пластмассовые U-образные (из мебельной фурнитуры).
- термоусадочный кембрик d=30-40mm, d=3-10mm.
- пластмассовая или текстолитовая пластина =4-6mm.
- заклепки алюминиевые х10шт.
- магнит неодиновый (от жесткого диска компьютера) х1шт.
- герконы 3-хконтактные х2шт.
- кнопка или выключатель низковольтный х1шт.
- резистор 680-1,5к. х1шт.
- светодиоды х3шт.
- провода низковольтные (например для охранной сигнализации, 5-и жильный).
- штекер на 4 ножки (например от диммера для RGB LED).
- термоклей или силикон.
- питание 12В или батарейка на 3В (от компьютера).
Из инструмента:
Дрель
- фен строительный
- термопистолет
- паяльник
- также другой подручный инструмент, который найдется у любого мастера.
Изготовление
Сперва надо найти все нужные материалы и запастись терпением. У меня работа заняла дня три, включительно разработка и эксперименты. Схему устройства советую сперва испытать, а потом уже собирать. Будьте внимательны при работе с герконами, очень легко разбить стеклянный корпус при сгибании ножек. Используя пластиковый хомут, закрепите герконы термоклеем. Расстояние для них, подберите экспериментально, оно должно обеспечить срабатывание герконов при прохождении магнита. За герметизируйте соединение термоусадкой и термоклеем или силиконом. Готовый браслет одевается на муфту и позволяет регулировку наилучшего положения срабатывания. Также, его легко заменить при неисправности отсоединением штекера. Штекер найдите влагоустойчивый, на четыре или более ножек. Если штекер подвержен воздействию влаги, закройте его термоусадкой или засиликоньте. Можно обойтись и без него, припаяв провода напрямую.
Исходя от длины держателя поплавка, зависит ход срабатывания устройства. В моем случае, длина составляет примерно 40см. Профиль поплавка надо нагреть строительным феном и уложить на муфту (это делается быстро), в последствии склеить и соединить заклепками. Получившейся хомут, должен обеспечить легкое вращение относительно муфты с герконами. Сам поплавок, установив заглушки, просто крепится к профилю заклепками. То, что конструкция поплавка имеет определенную гибкость, предотвратит, в дальнейшем его поломку. Также крепится к конструкции неодиновый магнит, так чтобы он находился на расстоянии срабатывания герконов. Просверлив отверстия в муфте, установите стопор поплавка, он нужен для правильного положения срабатывания при работе аппарата.
Для контроля работы механизмов и систем автомобиля требуются специальные устройства. Одним из основных подобных приборов является датчик уровня жидкости.
Разновидности
Герконовый датчик уровня охлаждающей жидкости – это устройство, которое необходимо для измерения охлаждающей жидкости в расширительном бачке или другой емкости (ПМП-066, ДРУ-1ПМ и прочие). Принципиально контактный датчик представляет собой геркон с сопротивлением до 3300 Ом. Конструкция прибора представляет собой корпус, пластмассовый поплавок и магнитное кольцо. Его еще называют датчик-реле уровня жидкости (RSF).
Фото — поплавковый датчик ДРУТакже устройство имеет два контакта, которые в зависимости от уровня жидкости замыкаются и размыкаются. Контакты подключены к монитору, выведенному на приборную панель. При нарушении работу системы, сразу же подается сигнал на этот дисплей. В зависимости от типа Вашего автомобиля, это может быть механический циферблат (ВАЗ-2101, МАЗ) или электронный монитор (Форд Фокус, Kia, Opel Passat, Audi, Mercedes, БМВ, Мазда, Вольво).
Фото — датчик уровня жидкости для авто
Помимо этого, бывает еще и бесконтактный оптический датчик, это устройство не используется для измерения уровня тормозной жидкости. В основном его применяют для определения уровня жидкости в емкости на производстве, скажем, кислоты, нефти и т. д. Он устанавливается на боковую часть резервуара и определяет уровень при помощи лазера или ультразвукового сигнала. Лазерные приборы можно видеть на водонапорной станции, нефтяных предприятиях, химических заводах и т. д.
Фото — принцип работы датчиков-реле
В быту часто используются электродные датчики уровня жидкости в котле ДУЖЭ, ДУЖ, ДУ-200. Они необходимы для контроля работы котельного оборудования и его настройки. В промышленности необходимы различные индуктивные датчики, которые измеряют уровень электропроводящих жидкостей. Схема их подключения выглядит следующим образом:
Фото — схема подключения индуктивного датчика
Любые датчики омывателя, топлива, охлаждающей жидкости делятся на пороговые и линейные:
- Охлаждающий сигнализатор в автомобиле – это зачастую дискретный магнитный двухпозиционный датчик типа KSL-35 или LFL (BMW, Ford, Rio, Опель Астра и Пассат, Приора, Ауди, Киа, Мерседес);
- Ультразвуковой датчик уровня предельного давления жидкости в резервуаре – это в большинстве случаев, линейный измеритель (сигнализатор аварийного уровня Siemens и т. д.).
Менее распространены вибрационный и гидростатический датчики. Они в основном нужны для измерения уровня давления жидкости.
Принцип действия и измерения
В основном в автомобиле используются поплавковые датчики уровня жидкости. В момент, когда охлаждающая жидкость находится на нормальном уровне, магнитное кольцо воздействует на геркон (это магнитный переключатель, оснащенный контактами). В этот момент контакты датчика размыкаются, сопротивление находится в пределах 3300 Ом. Когда уровень омывающей жидкости падает, то поплавок вместе с магнитом опускается до уровня геркона, и тот замыкается контакты датчика. В этот момент раздается сигнал на приборной панели, контакты которой замыкаются на массе.
Фото — показания датчика
При этом кондуктометрические датчики и прочие измерительные устройства охлаждающей жидкости опрашиваются блоком управления каждую секунду. В случае неисправности измерителя или во время недостаточного сопротивления, для определения уровня не хватает данных.
Фото — датчик уровня топлива
Диагностика и ремонт
Проверить работоспособность датчика довольно просто. В большинстве случаев, система при его неисправности сразу же оповещает при помощи светового сигнала на приборной панели. Типичные признаки неисправности датчика температуры и уровня охлаждающей жидкости:
- Атипичное положение механического указателя или определенные коды при автоматическом контроле автомобиля;
- Перебои в работы двигателе на холостом ходу;
- Невозможность завести мотор;
- При работе горит радиатор;
- Громкие, необычные звуки двигателя при работе.
Емкостные датчики уровня жидкости расположены перед выходом на баке с топливом, иногда он стоит на его входе. Если вовремя не заметить неполадок в его работе, то машина начнет потреблять больше топлива, перегреваться, перестанет работать.
Фото — датчик аварийного уровня тормозной жидкости
Проверить датчик можно еще при помощи омметра, цена такой диагностики даже на профессиональном СТО до 300 рублей. Его провода присоединяют к контактам измерителя, после заводят двигатель. Следите за тем, чтобы в пределах измерения не было движущихся частей авто. Если сопротивление имеет нестандартную величину, то необходим ремонт или замена датчиков.
Чтобы починить датчик уровня жидкости, нужно его снять:
- Отключите провод от аккумулятора;
- Пробка из датчика в бачке откручивается против часовой стрелки;
- После его нужно аккуратно вынуть из отверстия;
- Протрите место снятия и сигнализатор для дальнейшей работы.
Ремонт датчиков уровня жидкости у многих машин (ВАЗ-2114 и ВАЗ-2110, МАЗ, и прочих) не всегда требует полной замены. Часто проблема заключается в расширении пластмассовых частей, из которых состоит корпус сигнализатора. Во время их нагрева на пластмассе образуются микротрещины, которые пропускают топливо и, соответственно, поплавок датчика всегда опущен. Чтобы это исправить, Вам нужно снять датчик, разобрать его. После места соединения смазать герметиком и прижать для лучшего укрепления. При желании немного обжечь участок вокруг паяльником и ставить на место.
Если проблема заключается в том, что геркон стал пропускать топливо — нужно заменить его. Для этого Вы можете купить специальную деталь для датчика уровня жидкости (продается в ОВЕН-Авто или прочих магазинах) либо поменять эту пластину на пластмассовую. С таким аналоговым устройством работа автомобиля станет более тихой и надежной.
Фото — разные датчики жидкости
Видео: устройство датчиков
Как сделать датчик самому
Сделать простой датчик уровня жидкости своими руками довольно просто, при этом установка может производиться практически в любой емкости. Конечно, самодельный прибор будет несколько уступать фирменным в точности, но зато он обойдется Вам в копейки.
После датчики такого типа соединяются со схемой и подключаются к индикатору. Для этого можно использовать стрелочный циферблат или специальный монитор. Такой прибор подойдет для контроля уровня воды насоса или бачка. Можно в емкости установить два и более устройства.