Датчики температуры (термодатчики) для теплицы
В качестве преобразователей температуры в электрический сигнал используются различные термодатчики - терморезисторы, термотранзисторы и т. д. Сопротивление этих датчиков пропорционально (прямо или обратно) температуре окружающей среды.
Для самостоятельного изготовления термодатчиков можно использовать отрицательное свойство транзисторов - уход их параметров от температуры. В транзисторах ранних выпусков этот уход был настолько велик, что оставленный на солнце транзисторный радиоприемник начинал издавать искаженный звук, а через некоторое время или замолкал вообще, или просто хрипел.
Это происходило оттого, что нагревшись, транзисторы начинали пропускать существенно больший ток, рабочие точки транзисторов смещались и радиоприемник переставал работать.
Это свойство транзисторов с успехом можно использовать при изготовлении своими руками термодатчиков для теплицы и не только их. И чем больше уход параметров транзистора от температуры, тем более чувствительным получится датчик. Для термодатчиков подойдут транзисторы ранних выпусков - МП15А, МП16Б, МП20Б, МП41А, МП42Б, МП25А.Б. МП26А.Б, МП416Б, ГТ308Б, П423, П401-403.
При использовании их в качестве датчиков не требуется какой-либо доработки и преобразование температуры в электрический сигнал обеспечивается определенным включением транзистора в электронную схему. Чтобы получить представление о работе транзистора в качестве термодатчика, проведем небольшой эксперимент.
Соберем схему своими руками по рис. З.а (цоколевка большинства перечисленных транзисторов показана на рис. 3,б) и подключим к источнику питания. Если под рукой не окажется сетевого источника питания, можно использовать батарею «Крона» или две последовательно включенные батареи от карманного фонаря. Вольтметром будем контролировать напряжение на резисторе 5,1 кОм.
Отметим величину напряжения при подключении к схеме источника питания. Подогреем корпус транзистора паяльником не касаясь его - напряжение на резисторе начинает расти. Отведем паяльник в сторону - через некоторое время стрелка вольтметра вернется на прежнее место. Если постоянный резистор 5,1 кОм заменить на переменный, получим возможность изменять уровень напряжения на подвижном контакте при заданной температуре среды в теплице .
Но первый эксперимент показывает, что изменение напряжения на резисторе 5,1 кОм мало, а транзистор приходится сильно нагревать. Если увеличить это изменение напряжения при небольшом нагреве транзистора, то в принципе решается задача включения соответствующей нагрузки.
Увеличить это изменение напряжения можно, если собрать схему по рис. 4,а (на рис. 4,б показана цоколевка усилительного транзистора). Резистор 5,1 кОм заменим на 4,7 кОм, так как часть тока будет ответвляться в базу транзистора усилительного каскада.
Вращением движка потенциометра 4,7 кОм необходимо добиться максимального напряжения на колллекторе транзистора КТ315. Опять подогреем транзистор МП25Б - напряжение на коллекторе упадет почти до нуля и довольно быстро, причем при меньшем нагреве термодатчика. Уберем паяльник - напряжение так же быстро восстановится.
Из этих нехитрых экспериментов можно сделать следующие выводы.
- При нагреве транзистора МП25Б ток через него меняется - это регистрирует вольтметр в виде изменения напряжения на резисторе, включенном последовательно с транзистором МП25Б. Значит, этот транзистор может быть использован в качестве термодатчика при повышении температуры окружающей среды.
- Чтобы получить командный сигнал, т. е. большое изменение напряжения за короткий промежуток времени при малом нагреве (при малом изменении температуры окружающей среды), необходим усилитель, управляемый термодатчиком.
Из этих выводов следует, что на основе транзистора МП25Б, используемого в качестве термодатчика, и усилителя напряжения с большим коэффициентом усиления, можно создать электронный термометр для контроля и регулирования температуры внутри теплицы при ее повышении. Попросту говоря, такая схема в состоянии вовремя включить вентилятор и проветрить теплицу, оранжерею или замкнутый объем, где установлена гидропонная установка - застекленный балкон или лоджия.
А как быть, если температура среды понизится и нужно включать не вентилятор, а калорифер, чтобы поднять температуру?
Поменяем местами термодатчик и переменный резистор и включим последовательно с ним еще один на 36 кОм (рис. 5). С помощью движка потенциометра добьемся максимального напряжения на коллекторе транзистора KT315.
Нальем в чашку немного холодной воды, бросим кусочки колотого льда и опустим в воду термометр и транзистор МП25Б так, чтобы вода не касалась выводов транзистора. Через 1...2 мин корпус транзистора остынет и вольтметр покажет быстрый спад напряжения почти до нуля.
Достанем кусочки льда из чашки и дольем теплой воды до прежнего уровня. Через некоторое время температура воды и корпуса транзистора восстановится и вольтметр отметит быстрый рост напряжения до первоначального уровня. Схема вернулась в исходное положение.
Из этих опытов следует: при охлаждении транзистора МП25Б ток через него также меняется, но в обратную сторону и при перемене места подключения транзистора МП25Б в прежней схеме его можно использовать в качестве термодатчика при понижении температуры.
И здесь напрашивается основополагающий вывод: на основе транзистора МП25Б, используемого в качестве термодатчика и усилителя с большим коэффициентом усиления, можно создать электронный термометр для контроля и регулирования температуры в теплице при ее понижении. Эта схема вовремя включит калорифер или систему обогрева почвы.
Усилитель же с большим коэффициентом усиления необходим для включения нагрузок при малейшем изменении температуры (0,5...2 °С). Датчики воздушных термометров представляют собой собственно транзисторы указанных выше типов. Необходимо отметить, что чем выше статический коэффициент передачи тока транзистора (коэффициент усиления), тем чувствительнее датчик.
Датчик температуры почвы - такой же транзистор, помещенный в стеклянную пробирку и залитый эпоксидным клеем до середины выводов, к которым припаяны отводящие провода. Места паек и выводы необходимо закрыть отрезками виниловых трубочек, плотно надвинув их до упора в корпус транзистора. Провода пропускаются через резиновую шайбу (можно использовать резиновые клапаны от кранбукс), которая плотно вставляется в горло пробирки. Датчик готов.
Микросхема TL431 — это регулируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения в схемах различных блоков питания.
Технические характеристики TL431
- напряжение на выходе: 2,5…36 вольт;
- выходное сопротивление: 0,2 Ом;
- прямой ток: 1…100 мА;
- погрешность: 0,5%, 1%, 2%;
TL431 имеет три вывода: катод, анод, вход.
Аналоги TL431
Отечественными аналогами TL431 являются:
- КР142ЕН19А
- К1156ЕР5Т
К зарубежным аналогам можно отнести:
- KA431AZ
- KIA431
- HA17431VP
- IR9431N
- AME431BxxxxBZ
- AS431A1D
- LM431BCM
Схемы включения TL431
Микросхема стабилитрон TL431 может использоваться не только в схемах питания. На базе TL431 можно сконструировать всевозможные световые и звуковые сигнализаторы. При помощи таких конструкций возможно контролировать множество разнообразных параметров. Самый основной параметр — контроль напряжения.
Переведя какой-нибудь физический показатель при помощи различных датчиков в показатель напряжения, возможно изготовить прибор, отслеживающий, например, температуру, влажность, уровень жидкости в емкости, степень освещенности, давление газа и жидкости. ниже приведем несколько схем включения управляемого стабилитрона TL431.
Данная схема является стабилизатором тока. Резистор R2 выполняет роль шунта, на котором за счет обратной связи устанавливается напряжения 2,5 вольт. В результате этого на выходе получаем постоянный ток равный I=2,5/R2.
Индикатор повышения напряжения
Работа данного индикатора организована таким образом, что при потенциале на управляющем контакте TL431 (вывод 1) меньше 2,5В, стабилитрон TL431 заперт, через него проходит только малый ток, обычно, менее 0,4 мА. Поскольку данной величины тока хватает для того чтобы светодиод светился, то что бы избежать этого, нужно просто параллельно светодиоду подсоединить сопротивление на 2…3 кОм.
В случае превышения потенциала, поступающего на управляющий вывод, больше 2,5 В, микросхема TL431 откроется и HL1 начнет гореть. Сопротивление R3 создает нужное ограничение тока, протекающий через HL1 и стабилитрон TL431. Максимальный ток проходящий через стабилитрон TL431 находится в районе 100 мА. Но у светодиода максимально допустимый ток составляет всего 20 мА. Поэтому в цепь светодиода необходимо добавить токоограничивающий резистор R3. Его сопротивление можно рассчитать по формуле:
R3 = (Uпит. – Uh1 – Uda)/Ih1
где Uпит. – напряжение питания; Uh1 – падение напряжения на светодиоде; Uda – напряжение на открытом TL431 (около 2 В); Ih1 – необходимый ток для светодиода (5…15мА). Также необходимо помнить, что для стабилитрона TL431 максимально допустимое напряжение составляет 36 В.
Величина напряжения Uз при котором срабатывает сигнализатор (светится светодиод), определяется делителем на сопротивлениях R1 и R2. Его параметры можно подсчитать по формуле:
R2 = 2,5 х Rl/(Uз — 2,5)
Если необходимо точно выставить уровень срабатывания, то необходимо на место сопротивления R2 установить подстроечный резистор, с бОльшим сопротивлением. После окончания точной настройки, данный подстроичник можно заменить на постоянный.
Иногда необходимо проверять несколько значений напряжения. В таком случае понадобятся несколько подобных сигнализатора на TL431 настроенных на свое напряжение.
Проверка исправности TL431
Выше приведенной схемой можно проверить TL431, заменив R1 и R2 одним переменным резистором на 100 кОм. В случае, если вращая движок переменного резистора светодиод засветиться, то TL431 исправен.
Индикатор низкого напряжения
Разница данной схемы от предшествующей в том, что светодиод подключен по иному. Данное подключение именуется инверсным, так как светодиод светится только когда микросхема TL431 заперта.
Если же контролируемое значение напряжения превосходит уровень, определенный делителем Rl и R2, микросхема TL431 открывается, и ток течет через сопротивление R3 и выводы 3-2 микросхемы TL431. На микросхеме в этот момент существует падение напряжения около 2В, и его явно не хватает для свечения светодиода. Для стопроцентного предотвращения загорания светодиода в его цепь дополнительно включены 2 диода.
В момент, когда исследуемая величина окажется меньше порога определенного делителем Rl и R2, микросхема TL431 закроется, и на ее выходе потенциал будет значительно выше 2В, вследствие этого светодиод HL1 засветится.
Индикатор изменения напряжения
Если необходимо следить всего лишь за изменением напряжения, то устройство будет выглядеть следующим образом:
В этой схеме использован двухцветный светодиод HL1. Если потенциал ниже порога установленного делителем R1 и R2, то светодиод горит зеленым цветом, если же выше порогового значения, то светодиод горит красным цветом. Если же светодиод совсем не светится, то это означает что контролируемое напряжение на уровне заданного порога (0,05…0,1В).
Работа TL431 совместно с датчиками
Если необходимо отслеживать изменение какого-нибудь физического процесса, то в этом случае сопротивление R2 необходимо поменять на датчик, характеризующейся изменением сопротивления вследствие внешнего воздействия.
Пример такого модуля приведен ниже. Для обобщения принципа работы на данной схеме отображены различные датчики. К примеру, если в качестве датчика применить , то в конечном итоге получится фотореле, реагирующее на степень освещенности. До тех пор пока освещение велико, сопротивление фототранзистора мало.
Вследствие этого напряжение на управляющем контакте TL431 ниже заданного уровня, из-за этого светодиод не горит. При уменьшении освещенности увеличивается сопротивление фототранзистора. По этой причине увеличивается потенциал на контакте управления стабилитрона TL431. При превышении порога срабатывания (2,5В) HL1 загорается.
Данную схему можно использовать как датчик влажности почвы. В этом случае вместо фототранзистора нужно подсоединить два нержавеющих электрода, которые втыкают в землю на небольшом расстоянии друг от друга. После высыхания почвы, сопротивление между электродами возрастает и это приводит к срабатыванию микросхемы TL431, светодиод загорается.
Если же в качестве датчика применить терморезистор, то можно сделать из данной схемы термостат. Уровень срабатывания схемы во всех случаях устанавливается посредством резистора R1.
TL431 в схеме со звуковой индикацией
Помимо приведенных световых устройств, на микросхеме TL431 можно смастерить и звуковой индикатор. Схема подобного устройства приведена ниже.
Данный звуковой сигнализатор можно применить в качестве контроля за уровнем воды в какой-либо емкости. Датчик представляет собой два нержавеющих электрода расположенных друг от друга на расстоянии 2-3 мм.
Как только вода коснется датчика, сопротивление его понизится, и микросхема TL431 войдет в линейный режим работы через сопротивления R1 и R2. В связи с этим появляется автогенерация на резонансной частоте излучателя и раздастся звуковой сигнал.
Калькулятор для TL431
Для облегчения расчетов можно воспользоваться калькулятором:
(103,4 Kb, скачано: 21 590)
(702,6 Kb, скачано: 14 618)
Вот захотел я автоматизировать процесс просушки ванной комнаты после купания. У меня было много обзоров, посвящённых теме влажности. Решил внедрить в жизнь (так сказать) один из методов борьбы с ней. Кстати, зимой в ванной и бельё сушим. Достаточно вытяжной вентилятор включить. Но следить за вентилятором не всегда сподручно. Вот и решил поставить автоматику на это дело. Кому интересно, заходим.
Когда въехал в новую квартиру, почти сразу поставил в вытяжку вентилятор с обратным клапаном. Вентилятор необходим, чтобы просушивать ванную комнату после купания. Обратный клапан нужен для предотвращения попадания в квартиру посторонних запахов от соседей (когда вентилятор молчит). И такое бывает. Вентилятор не простой, с таймером и регулировкой временнОго интервала.
Вот в это изделие китайпрома и хотел вживить купленный модуль.
Так как живу в многоквартирном «муравейнике», то единственное место для сушки белья – это балкон. В ванной может и затухнуть. Необходима циркуляция воздуха. Вентилятор должен был решить эту проблему. Поначалу именно так и делали. Главное не забыть его выключить. Во время работы вентилятора необходимо приоткрывать малость окошко. Про школьную задачку с бассейном и двумя трубами напоминать не надо? Чтобы воздух выходил в вытяжку, необходимо, чтобы он откуда-то входил в квартиру. У кого окна деревянные, а не пластиковые, проблем не будет. Щелей хватит. А вот с пластиковыми квартира превращается в террариум.
Тут я и задумался об автоматизации процесса. Именно для этого я и заказал модуль. Его задачей должно было стать отключение/включение вентилятора при определённых уровнях влажности.
Пора смотреть, в каком виде прибыло. Посылка шла около трёх недель. Модуль был упакован хорошо. В такой пакет их штук двадцать вошло бы.
Сам девайс был запаян в антистатический пакет. Всё по уму. Пайка аккуратная. Претензий по внешнему виду не имею. Даже плата промыта.
Никакой инструкции не было. Только то, что вы видите.
Вот, что написано на странице магазина:
Specification:Напряжение питания: 5В
Weight: 18g
Size: 5 x 2.5 x 1.7 cm (L x W x H)
Current will be more than 150mA
Supply voltage: 5V DC
Maximum load: 10A 250VAC / 10A 125VAC / 10A 30VDC / 10A 28VDC
Максимальная нагрузка: 10А 250В переменного и 10А 30В постоянного тока.
Осталось проверить, как работает. Для этого взял старую (уже ненужную) зарядку от телефона.
Эта зарядка без USB разъёма. Ну очень старенькая. Поэтому на выходе 7В (а не 5В). Пришлось припаять МС стабилизатора КРЕН5. В этом ничего сложного нет. Кто дружит с паяльником, тот знает.
Сильно не пугайтесь, сделал времянку.
Подключил согласно схеме. Схему более менее чего-то подходящего нашёл на Али. Далее редактировал сам согласно тому, что пришло.
Красный светодиод индицирует наличие питающего напряжения. Зелёный – сработку реле. Синим выделил датчик влажности. В основе схемы лежит компаратор на LM393. Подстроечный резистор предназначен для настройки порога срабатывания реле влажности. Всё просто и понятно. Вот только одно НО. Схема НЕ работает.
Пришлось разбираться. Для этого залез в термогигрометр. Обзор (и не один) про него был.
Вскрытие сложностей не доставило. Делал это не один раз.
В данном случае меня интересует только датчик влажности. А с ним не всё так просто. Тестером не звонится. Пришлось искать Datasheet.
А не звонится он потому, что меняет своё частотное сопротивление (рабочая частота 1 кГц). Постоянным током не звонится. Здесь привычный мультиметр не поможет.
Любопытство заставило меня подключить осциллограф параллельно датчику гигрометра.
Вот небольшое видео того, что я увидел.
Девайс обновляет свои показания каждые 10 секунд. Поэтому каждые 10 секунд на датчике появляется колебания, которые фиксирует осциллограф. И никак иначе! Датчик меняет своё сопротивление только по отношению к частоте.
Клякса-мозг отлавливает эти изменения и выдаёт результат на дисплей.
В интернете тоже пришлось полазить.
Таблица зависимости сопротивления датчика от влажности и температуры (на частоте 1кГц):
Датчик ну очень корявый. Меняет своё сопротивление не только от влажности, но и от температуры. Причём зависимость настолько нелинейная, что анализу не поддаётся.
Теперь можно сделать однозначный вывод: Обозреваемый модуль (реле влажности) работать не может в ПРИНЦИПЕ! Компаратор – это не то устройство, что сможет подавать частоту на датчик влажности, а затем анализировать полученные данные. Максимум, что сможет он сделать, это сравнить уровни напряжения на своих входах.
Но нет, уже не доверяя своим выводам, пошёл в ближайший магазинчик радиодеталей и купил МС LM393, правда в другом корпусе. В каком была, в таком и купил, 30 или 40 рублей, не помню. Собрал макетку на скорую руку.
Подключил. НЕ РАБОТАЕТ. Всё! Надо бросать.
Но НЕТ. Надежда умирает последней.
Решил купить на Али аналогичный, но упрощённый модуль (без реле) за $1.29. На тот момент было около 70 рублей. 
Подумал, что даже в случае неудачи, останется датчик влажности и готовая схема на компараторе для самоделок за сущие копейки. На этот раз никакого антистатического пакета. 
Обычный пакетик с замком.
Модуль другой, но схемотехника та же.
Эту схему я скопировал у китайских товарищей. Всё тоже самое, только нет реле.
Подключил. НЕ РАБОТАЕТ. Всё!
Умерла последняя надежда:(На этом я закончил свои «злоключения».
Китайцы привычно жгут со схемами.
Все модули, что получил, не останутся без дела. Я найду им применение. Можно сделать термореле, можно фотореле. Схема уже готова. Необходимо только установить терморезистор или датчик света (фоторезистор). Но это будет уже другая история.
И этот девайс тоже имеет право на жизнь. Вот только не в таком обличии. Реле влажности в том виде, что получил я – это БЛЕФ. Возможно, они существуют на китайском рынке, но не с такой схемотехникой.
На этом всё.
Как правильно распорядиться сведениями из моего обзора каждый решает сам. Кому что-то неясно, задавайте вопросы. Надеюсь, хоть кому-то помог. Возможно, кто-то захочет помочь мне. Я буду очень благодарен.
Удачи всем!
Чуть не забыл напомнить. Датчик влажности (змейка) покрыт специальным активным слоем, который и позволяет ему менять своё сопротивление. Активный слой трогать руками нельзя! Необходимо также быть внимательным к парам флюса или канифоли.
Вода - это жизнь. Если она в кране, или в радиаторе отопления, это благо. А если она на полу вашей квартиры, или на потолке соседа снизу - это большие финансовые и моральные неприятности. Разумеется, необходимо регулярно проверять систему водоснабжения и отопления на предмет коррозии или трещин в пластиковых трубах. Однако прорыв воды обычно происходит внезапно, без признаков надвигающейся опасности. Хорошо, если в этот момент вы дома, и не спите. Но, по закону подлости, протечки возникают как раз в ночное время, или когда вас нет дома.
Простые правила борьбы с этой проблемой (особенно это касается старого жилого фонда, с изношенными сетями):
- Регулярно осматривайте водопроводные трубы и элементы системы отопления на предмет дефектов, появления точечной ржавчины, герметичности соединений, и прочее.
- Уходя из дому, перекрывайте входную задвижку на стояке.
- Вне отопительного сезона закрывайте краны на батареях (если они имеются).
- Используйте систему защиты от протечек.
Последний пункт списка мы рассмотрим подробнее.
Как сигнализировать об утечке воды
Решение вопроса пришло в быт из яхтенного мира. Поскольку судовые помещения нижнего яруса (особенно это касается трюмов) находятся ниже ватерлинии, в них регулярно скапливается вода. Последствия понятны, вопрос в том, как с этим бороться. Ставить для контроля отдельного вахтенного матроса нерационально. Тогда кто даст команду на включение откачной помпы?
Существуют эффективные тандемы: датчик наличия воды, и автоматическая помпа. Как только датчик обнаружит заполнение трюма, включается мотор помпы, и производится откачка.
Датчик воды - не что иное, как обычный поплавок на шарнире, соединенный с выключателем помпы. Когда уровень воды поднимается на 1–2 см, одновременно срабатывает сигнализация и мотор откачной помпы.
Удобно? Да. Безопасно? Разумеется. Однако такая система вряд ли подойдет для жилого дома.
- Во-первых, если вода достигнет уровня 1–2 см по всей площади помещения, она через порог входной двери побежит на лестничную площадку (не говоря о соседях снизу).
- Во-вторых, откачная помпа совершенно не нужна, поскольку необходимо немедленно найти и локализовать причину прорыва.
- В-третьих, поплавковая система для помещений с плоским полом неэффективна (в отличие от плавсредств с килеватой формой днища). Пока наберется «нужный» для срабатывания уровень, от сырости развалится дом.
Стало быть, нужна более чувствительная система сигнализации от протечек. Это вопрос датчиков, а исполнительная часть бывает двух видов:
1. Только сигнализация. Она может быть световой, звуковой, или даже соединенной с GSM сетью. В этом случае вы получите сигнал на мобильный телефон, и сможете дистанционно вызвать аварийную бригаду. 
2. Отключение подачи воды (к сожалению, такая конструкция не работает с системой отопления, только водопровод). После главной задвижки, которая подает воду от стояка в квартиру (не важно, до или после прибора учета), установлен электромагнитный клапан. При подаче сигнала от датчика, вода перекрывается, и дальнейший потоп останавливается. 
Естественно, система отключения воды еще и сигнализирует о проблеме любым из вышеуказанных способов. Эти устройства в широком ассортименте предлагаются сантехническими магазинами. Казалось бы, материальный ущерб от потопа потенциально выше цены спокойствия. Однако большинство граждан живет по принципу «пока гром не грянет, мужик не перекрестится». А более прогрессивные (и рачительные) владельцы жилья, изготавливают датчик протечки воды своими руками.
Принцип работы датчиков протечек
Говоря о блок схеме - все очень просто. Некий элемент фиксирует жидкость в точке его размещения, и подает сигнал в исполнительный модуль. Который, в зависимости от настроек может подавать световые или звуковые сигналы, и (или) дать команду на перекрытие задвижки.
Как устроены датчики
Поплавковый механизм рассматривать не будем, поскольку в домашних условиях он не эффективен. Там все просто: основание закреплено на полу, на шарнире подвешен поплавок, который при всплытии замыкает контакты выключателя. Подобный принцип (только механический) применяется в бачке унитаза.
Чаще всего применяется контактный датчик, который использует естественную способность воды проводить электрический ток.
Разумеется, это не полноценный включатель, через который проходит напряжение 220 вольт. К двум контактным пластинам (см. иллюстрацию) подключается чувствительная схема, которая фиксирует даже небольшую силу тока. Датчик может быть отдельным (как на фотографии выше), или встроенным в общий корпус. Такое решение применяется на мобильных автономных датчиках, работающих от батарейки или аккумулятора.
Если у вас нет системы «умный дом», а вода подается без всяких электромагнитных клапанов, именно простейший датчик со звуковой сигнализацией можно использовать в качестве стартового варианта.
Самодельный датчик простейшей конструкции
Несмотря на примитивность, датчик достаточно эффективен. Домашних мастеров эта модель привлекает копеечной стоимостью радиодеталей, и возможностью сборки буквально «на коленке».
Базовый элемент (VT1) - NPN транзистор серии BC515 (517, 618 и им подобные). С его помощью подается питание на звуковой сигнализатор (B1). Это простейший готовый зуммер со встроенным генератором, который можно приобрести за копейки, или выпаять из какого-нибудь старого электроприбора. Питание требуется порядка 9 вольт (конкретно для этой схемы). Есть варианты под 3 или 12 вольтовые батарейки. В нашем случае используется элемент питания типа «Крона».
Как работает схема
Секрет в чувствительности перехода «коллектор-база». Как только через него начинает протекать минимальный ток, открывается эмиттер, и подается питание на звуковой элемент. Раздается писк. Параллельно можно подключить светодиод, добавляя визуальную сигнализацию.
Сигнал к открытию коллекторного перехода дает та самая вода, о наличии которой надо сигнализировать. Из металла, не подверженного коррозии, изготавливаются электроды. Это могут быть два кусочка медной проволоки, которую можно просто облудить. На схеме точки подключения: (Электроды).
Собрать такой датчик можно на макетной плате.
Затем прибор помещается в пластиковую коробочку (можно в мыльницу), в донышке которой проделаны отверстия. Желательно, чтобы при попадании воды, она не касалась монтажной платы. Если хочется эстетики, печатную плату можно вытравить.
Недостаток такого датчика - различная чувствительность к разным типам воды. Например, дистиллят от протекающего кондиционера может остаться незамеченным.
Исходя из концепции: недорогой автономный прибор, его нельзя интегрировать в единую систему защиты вашего дома, даже самодельную.
Более сложная схема, с регулятором чувствительности
Себестоимость такой схемы тоже минимальная. Выполняется на транзисторе КТ972А.
Принцип работы аналогичен предыдущему варианту, с одним отличием. Сформированный сигнал о наличии протечки (после открытия эмиттерного перехода транзистора), вместо сигнального устройства (светодиод или звуковой элемент), подается на обмотку реле. Подойдет любое слаботочное устройство, типа РЭС 60. Главное, чтобы напряжение питания схемы соответствовало характеристикам реле. А уже с его контактов, информацию можно подавать на исполнительное устройство: система «умный дом», сигнализация, GSM передатчик (на мобильный телефон), аварийный электромагнитный клапан.
Дополнительное преимущество такого исполнения - возможность настройки чувствительности. С помощью переменного резистора регулируется ток перехода «коллектор-база». Вы можете настроить порог срабатывания от появления росы или конденсата, до полноценного погружения датчика (контактной пластины) в воду.
Датчик протечки на микросхеме LM7555
Этот радиоэлемент является аналогом микросхемы LM555, только с меньшими параметрами потребления энергии. Информация о наличии влаги поступает с контактной площадки, обозначенной на иллюстрации, как «датчик»:
Для повышения порога срабатывания, ее лучше выполнить в виде отдельной пластины, соединенной с основной схемой проводами с минимальным сопротивлением.
Оптимальный вариант на фото:
Если вы не хотите тратить деньги на покупку подобного «концевика», его можно вытравить самостоятельно. Только обязательно покройте оловом контактные дорожки, для повышения коррозийной устойчивости.
Как только между дорожками появляется вода, пластина становится замкнутым проводником. Через встроенный в микросхему компаратор начинает протекать электрический ток. Напряжение быстро возрастает до порога срабатывания, при этом открывается транзистор (который выполняет роль ключа). Правая часть схемы - командно исполнительная. В зависимости от исполнения, происходит следующее:
- Верхняя схема. Срабатывает сигнал на так называемом «бузере» (пищалке), и светится опционально подключенный светодиод. Есть еще один вариант использования: несколько датчиков объединяются в единую параллельную схему с общим звуковым сигнализатором, а светодиоды остаются на каждом блоке. При срабатывании звукового сигнала, вы безошибочно определите (по аварийному свечению), какой именно блок сработал.
- Нижняя схема. Сигнал от датчика поступает на электромагнитный аварийный клапан, расположенный на стояке подачи воды. В этом случае, вода перекрывается автоматически, локализуя проблему. Если вас в момент аварии нет дома, потоп не случится, материальные потери будут минимальными.
Информация: Разумеется, можно своими руками изготовить и запорный клапан. Однако это сложное устройство лучше приобрести в готовом виде.
Схему можно выполнить по макету печатной платы, которая одинаково подойдет как для LM7555, так и для LM555. Устройство питается от напряжения 5 вольт.
Важно! Блок питания должен быть с гальванической развязкой от 220 вольт, чтобы опасное напряжение не попало в лужу воды при протечке.
На самом деле, идеальный вариант - использование зарядного устройства от старой мобилки.
Себестоимость подобной самоделки не превышает 50–100 рублей (на покупку деталей). При наличии в запасниках старой элементной базы, можно свести затраты к нулю.
Корпус - на ваше усмотрение. При таких компактных размерах, найти подходящую коробочку не составит труда. Главное, чтобы от общей платы до контактной пластины датчика, расстояние было не более 1 метра.
Общие принципы размещения датчиков протечки
Любой владелец помещения (жилого или офисного) знает, где проходят коммуникации водоснабжения или отопления. Потенциальных мест протечки не так много:
- запорные краны, смесители;
- соединительные муфты, тройники (особенно это касается пропиленовых труб, которые соединяются методом пайки);
- вводные патрубки и фланцы бачка унитаза, стиральной или посудомоечной машины, гибкие шланги кухонных смесителей;
- места подключения приборов учета (счетчиков воды);
- радиаторы отопления (могут протекать как по всей поверхности, так и в местах соединения с магистралью).
Разумеется, в идеале, датчики должны быть расположены именно под этими устройствами. Но тогда их может быть слишком много, даже для варианта самостоятельного изготовления.
На самом деле, достаточно 1–2 датчиков на потенциально опасное помещение. Если это ванная комната, или туалет - как правило, имеется порожек входной двери. В этом случае, вода набирается, как в поддон, слой может достигать 1–2 см, пока жидкость не прольется через порог. В этом случае, место установки не критично, главное, чтобы датчик не мешал передвигаться по комнате.
На кухне датчики устанавливаются на пол под раковиной, за стиральной или посудомоечной машиной. Если возникнет протечка, она сначала образует лужицу, в которой и сработает сигнализация.
В остальных помещениях прибор устанавливается под радиаторами отопления, поскольку через спальню или гостиную трубы водоснабжения не прокладываются.
Не лишним будет установка датчика в нишу, по которой проходят стояки трубопроводов и канализации.
Наиболее критичные точки прорыва воды
При равномерном рабочем давлении, риск протечки минимален. Тоже самое относится к смесителям и кранам, если вы открываете (закрываете) воду плавно. Слабое место системы трубопроводов проявляет себя при гидроударах:
- клапан подачи воды в стиральную машину при запирании создает давление, в 2–3 раза превышающее номинал водопровода;
- то же самое, но в меньшей степени, относится к запирающей арматуре бачка унитаза;
- радиаторы отопления (а также места их подключения к системе) зачастую не выдерживают тестовую опрессовку, которую проводят предприятия теплоснабжения.
Как правильно размещать датчики
Контактная пластина должна располагаться как можно ближе к поверхности пола, не касаясь его. Оптимальная дистанция: 2–3 мм. Если контакты разместить непосредственно на полу, будут возникать постоянные ложные срабатывания из-за конденсата. Большое расстояние снижает эффективность защиты. 20–30 миллиметров воды, это уже проблема. Чем раньше сработает датчик, тем меньше потери.
Справочная информация
Вне зависимости от того, приобретается система защиты от протечек в магазине, или изготавливается своими руками, надо знать единые стандарты ее работы.
Классификация устройств
- По количеству вторичных защитных устройств на объекте (запорных аварийных кранов с электромагнитным приводом). Датчики протечки не должны перекрывать все водоснабжение, если запорные системы разнесены по потребителям. Локализуется только линия, на которой обнаружена протечка.
- По способу подачи информации об аварии водопровода (системы отопления). Местная сигнализация предполагает нахождение людей на объекте. Дистанционно передаваемая информация организуется с учетом оперативного прибытия владельца или ремонтной группы. В противном случае, она бесполезна.
- Способ оповещения: локальная звуковая или световая сигнализация (на каждом датчике), или вывод информации на единый пульт.
- Защита от ложных срабатываний. Как правило, точно настраиваемые датчики работают эффективнее.
- Механическая или электрическая защита. Пример механики - системы «Аква стоп» на подающих шлангах стиральных машин. Сигнализация на таких устройствах отсутствует, сфера применения ограничена. Самостоятельное изготовление невозможно.
Вывод
Затратив немного времени, и минимум средств, вы сможете обезопасить себя от серьезных финансовых проблем, связанных с потопом в квартире.
Видео по теме
Эта статья предназначена для тех, кто не считает себя специалистом по ремонту бытовой техники и не обладает глубокими знаниями по электро и радиотехнике, но хочет самостоятельно отремонтировать ультразвуковой увлажнитель воздуха.
Как известно, поломки бытовой техники бывают простыми и сложными. К простым можно отнести замену электрической вилки или всего шнура питания, замена предохранителя, замена электрических щеток электродвигателя и т.п. К одной из простых поломок ультразвукового увлажнителя воздуха можно отнести замену ультразвуковой мембраны
. Именно этому вопросу и посвящена статья.
Для лучшего понимания, рассмотрим принцип действия ультразвукового увлажнителя.
Устройство конкретного увлажнителя может отличаться от приведенной схемы, но основные ее элементы будут присутствовать в том или ином виде.
Блок управления (1) это электронная схема, включающая в себя микроконтроллер с элементами, обеспечивающими его работу. Блок управления может быть выполнен в виде отдельного устройства или являться составной частью модуля, на котором размещены индикатор и клавиатура. Как следует из названия, этот блок управляет работой всего устройства. По его команде осуществляется индикация состояния увлажнителя и установка режимов его работы при помощи клавиатуры. Блок управления отслеживает состояние датчиков и в зависимости от их состояния меняет режим работы устройства. Например, при достижении необходимой влажности и при недостатке воды в резервуаре будет прекращена генерация тумана. В простых увлажнителях этот блок может отсутствовать, а датчики присоединяться непосредственно к генератору или другим устройствам. На рисунке такие связи показаны пунктирной линией.
Генератор (2) это электронная схема, формирующая электрический сигнал, необходимый для работы ультразвукового излучателя (3). Генератор состоит из собственно генератора, задающего электрические колебания нужной частоты и усилителя, обычно выполненного на транзисторе и усиливающего эти колебания перед подачей на ультразвуковую мембрану (3). Часто, причиной поломки увлажнителя, может быть выход из строя этого транзистора и/или элементов, обеспечивающих его работу. Обычно генератор выполнен как отдельный модуль.
Ультразвуковой излучатель (3)
это пьезоэлектрический прибор, который под воздействием электрического тока вибрирует на ультразвуковой частоте. Ультразвуком называют такие звуковые волны, которые из-за своей высокой частоты не слышны для человеческого уха. Обычно полагают, что человек не слышит звук выше 20 кГц (20 тысяч колебаний в секунду). Многие ультразвуковые увлажнители работают на частоте 1,7 МГц (1 миллион 700 тысяч колебаний в секунду), естественно, такой звук не может услышать ни один человек.
Под воздействием таких звуковых волн, вода механическим образом превращается в туман – мельчайшие частички воды, имеющие почти комнатную температуру. В ультразвуковом увлажнителе не происходит кипения воды, выходящий «пар» паром не является.
Очень часто этот туман распространяется по помещению при помощи небольшого вентилятора (7), встроенного в увлажнитель.
Датчик уровня воды (4) Обычно выполнен в виде поплавка. Со временем подвижность поплавка может уменьшиться из-за скопления грязи, налета и т.п. Если поплавок не будет всплывать при наличии воды, то увлажнитель не будет производить туман, полагая, что воды нет. Восстановите подвижность поплавка, и работа устройства возобновится.
Блок питания (5) это электронная схема, предназначенная для получения напряжений, необходимых для питания всех устройств увлажнителя. Обычно является отдельным блоком.
Датчик влажности (6) . При наличие этого датчика увлажнитель сможет самостоятельно включаться и выключаться, поддерживая заданную влажность в помещении.
Вентилятор (7) обеспечивает распространение тумана по увлажняемому помещению.
Клавиатура и индикатор обычно выполняются в виде единого блока и служат для задания и отображения параметров работы ультразвукового увлажнителя воздуха.
Датчики. Число и количество датчиков может меняться в зависимости от модели увлажнителя. Самые распространенные датчики это - датчик наличия воды в поддоне (4), влажности (6) и температуры. Часто датчик наличия (уровня) воды присоединяется к генератору, и в случае недостаточного количества воды прекращается работа генератора и,как следствие, образование тумана.
Ремонт блока управления, блока питания и генератора неспециалистом сильно затруднен. Возможна лишь замена этих блоков целиком, а для этого необходимо правильно диагностировать поломку.
Возможно, в следующих статьях мы поговорим о том, как можно с определенной долей вероятности понять какой из блоков увлажнителя вышел из строя и подлежит замене.
Признаки выхода из строя ультразвукового пьезоэлемента в увлажнителе воздуха
Можно с уверенностью говорить о выходе пьезоэлемента из строя, если на нем есть трещина или отвалился хотя бы один провод, припаянный к излучателю.
 |
 |
 |
Можно говорить о достаточно высокой вероятности выхода из строя ультразвуковой мембраны, если наблюдается слабое или полностью отсутствующее туманообразование при нормальной работоспособности всех других частей увлажнителя. В этом случае, так же высока вероятность выхода из строя генератора. Хотя это случай несколько неоднозначнее первого, можно заменить сначала излучатель, а если это не поможет, то генератор в сборе. И та, и другая деталь стоят не дорого и работа по их замене довольно проста. Конечно, есть небольшая вероятность, что после этих замен устройство не заработает, но она не велика. Зато у вас будет шанс сэкономить на визите в мастерскую, повозиться с техникой и узнать для себя что-то новое. Согласитесь, это не высокая цена за столько удовольствий!
Инструкция по замене ультразвукового излучателя (мембраны) на примере увлажнителя Polaris PUH 0206Di
1. Отключите увлажнитель от розетки.
2. Снимите резервуар с водой, слейте воду из нижней части увлажнителя, вытрите остатки воды тряпкой.
3. Вскройте корпус. Для этого выкрутите несколько винтов, соединяющих части корпуса в единое целое. Внимательно посмотрите на то, какими отвертками нужно пользоваться. Иногда все или один винт сделаны под «хитрую» (не крестовую и не шлицевую) отвертку.
4. Внимательно осмотрите внутренности. Обратите внимание на наличие или отсутствие характерного запаха горелой пластмассы, оплетки проводов и т.п., на почернения на корпусе, проводах и электронных устройствах. Обратите внимание на целостность проводов. Не должно быть ни одного свободно болтающегося конца провода. Осмотрите электронные платы на предмет целостности деталей, установленных на них.
5. Определите, где расположены основные элементы увлажнителя. Найдите генератор и ультразвуковой излучатель. Посмотрите, как они закреплены. Запишите, какие провода, какого цвета и в какое место присоединены к генератору и излучателю. При возможности сфотографируйте.
6. Отверните крепежные винты излучателя и отсоедините или отпаяйте провода излучателя от генератора. Возможно, для этого потребуется снять генератор.
7. Снимите уплотнительное резиновое или силиконовое кольцо с излучателя.
8. Осмотрите излучатель, обратите внимание на наличие трещин и ненадежное крепление проводов. Для выявления дефектов приложите небольшое усилие к излучателю и проводам. (В моем случае осматривать нечего, все и так понятно!)
9. Замерьте диаметр излучателя без уплотнительного кольца.
10. В случае обнаружения дефектов на излучателе купите новый и замените его. Где купить мембрану для ультразвуковаго увлажнителя воздуха?
11. Если дефекты не видны, то выбирайте:
а) собрать все назад, если не заработало, то отнести в мастерскую или купить новый увлажнитель
б) заменить излучатель, если не заработало, то отнести в мастерскую или купить новый увлажнитель
Видеоролик. Как зменить мембрану в увлажнителе своими руками.