В различной радиолюбительской литературе не раз приводились схемы автоматических систем, которые осуществляют полный контроль над работой водяного насоса . Но иногда бывает сподручнее вручную включить насос, а вот контроль над заполнением емкости водой переложить на работу автомата.

Два простых варианта отключения водяного насоса

Схема автоматического устройства достаточно проста, если применить датчик уровня воды на основе поплавка (рис. 1). Если емкость, куда набирается вода, не наполнена, то контакты поплавкового датчика незамкнуты.

Теперь если нажать кнопку SB1, то напряжение питания запустит насос и параллельно включит К1 напряжением поступающим сквозь емкость и диодный мост VD1. В результате чего реле своими контактами К1.1 шунтирует выводы кнопки SB1. Теперь если емкость наполнится водой, то контакты поплавкового датчика замкнут контакты SA1, что в свою очередь приведет к отключению реле и двигателя насоса. Для возобновления процесса нужно повторно нажать кнопку SB1.

Конденсатор С1 – гасящий, необходим для уменьшения напряжения, поступающее на реле, сопротивление R1 снижает ток разрядки емкости конденсатора при закорачивании контактов датчика SA1. В данном автоматическом устройстве применено электромагнитное реле типа РПУ-2 с сопротивлением обмотки 4,5 кОм и номинальным напряжением 110 В. Кнопка SB 1 должна выдерживать ток потребляемый электронасосом. Емкость С1 должна быть на напряжение более 400 В (К73-16, К73-17). Выпрямительный мост VD1 — на напряжение более 300 В.

Внимание! Поскольку схема не имеет гальванической развязки с электросетью, необходимо соблюдать крайнюю осторожность при работе с данной схемой.

Но все-таки датчик на основе поплавка не совсем удобен (не безопасен), поскольку контакты датчика имеют непосредственной соединение с элементами схемы находящиеся под напряжением 220 вольт. Ниже (рис. 2) изображена принципиальная схема автоматического устройства имеющая датчик, построенный на бесконтактной основе.

В момент замыкания контактов SA1, напряжение питания поступает на схему автомата. Если накопительный резервуар полностью не заполнен, то в этом случае транзистора VT1 заперт. Выпрямленное напряжение (около 30 вольт) после диодного моста, через цепь элементов R5, C2 идет на электромагнитное реле К1, которое активируется в момент нажатия SA1 и его контакты подключают насос к электросети.

Далее емкость C2 постепенно заряжается вследствие чего ток протекающий сквозь обмотку электрореле К1 снижается. Но реле не отключается, поскольку для его работы хватает тока текущего через сопротивление R4. Свечение светодиода HL1 указывает на то, что насос включен и идет набор воды.

При наполнении емкости водой, как только вода коснется контактов 1 и 2 датчика, откроется транзистор VT1. Его ток коллектора выключает электромагнитное реле и включает светодиод HL2, который указывает на то, что емкость наполнена. Выводы реле К1.1 и К1.2 реле разрывают цепь питания насоса и насос останавливается.

При уменьшении уровня воды, контакты датчика осушаются и тем самым выключают транзистор, светодиод HL2 гаснет, но работа насоса не возобновляется, так как недостаточно тока текущего через сопротивление R4. Для нового запуска насоса нужно снова нажать кнопку SA1.

Емкость С1 уменьшает помехи в проводах, соединяющие схему с контактами датчика. Сопротивление R5 снижает ток перезарядки емкости С2 проходящий через транзистор VT1 во время его открытия. На сопротивлениях R1 и R2 построен делитель напряжения, который определяет потенциал на контактах датчика и фиксирует величину тока базы VT1.

Автомат выключения насоса

При закачивании насосом воды в какую-либо ёмкость пользователь зачастую просто забывает в нужный момент его выключить, что приводит к таким неприятным последствиям, как заливание помещения водой. Предлагаемое устройство создано для решения данной проблемы. Работает оно по принципу "нажал и забыл", поэтому не нужно беспокоиться об отключении насоса от сети: когда он накачает воду в ёмкость до необходимого уровня, оно выключит его и одновременно выключится само.

Схема устройства показана на рис. 1. При кратковременном нажатии на кнопку SB1 напряжение сети 230 В подаётся на первичную обмотку трансформатора Т1. В результате на его вторичной обмотке появляется пониженное напряжение около 15...16 В, которое после выпрямления диодным мостом VD3-VD6, сглаживания конденсатором С1 и стабилизации параметрическим стабилизатором R5VD1 преобразуется в постоянное напряжение 12 В, которым питаются микросхема DD1 и обмотка реле K1. Микросхема DD1 содержит четыре логических элемента 2И-НЕ. Один из них используется в описываемом устройстве, входы остальных, в соответствии с рекомендациями по применению КМОП-микросхем, соединены с общим проводом.

Рис. 1. Схема автомата выключения насоса

При отсутствии воды или недостаточном её уровне в ёмкости контакты E1 и E2 находятся в воздухе и сопротивление между ними практически равно бесконечности. Верхний (по схеме) вход (вывод 1) элемента DD1.1 через резистор R2 подключён к линии питания (+12 В), поэтому на нём поддерживается уровень лог. 1, а нижний (вывод 2) через R5 - к общему проводу, поэтому на нём присутствует лог. 0. При такой комбинации входных сигналов напряжение на выходе (вывод 3) элемента DD1.1 имеет уровень лог. 1, поэтому после нажатия на кнопку транзистор VT1 открывается, реле К1 срабатывает и его контакты K1.1 блокируют контакты нажатой кнопки (теперь её можно отпустить), а контакты K1.2 замыкают цепь питания насоса.

Когда уровень воды в ёмкости поднимется настолько, что контакты E1 и E2 окажутся в воде, сопротивление между ними уменьшится, уровень лог. 0 на выводе 2 DD1.1 сменится уровнем лог. 1, а такой же уровень на его выходе - уровнем лог. 0. В результате транзистор VT1 закроется, реле отпустит и его контакты отключат от сети как насос, так и само устройство.

Светодиод HL1 служит для индикации работы автомата, атакже (вместес резисторами R5, R6) для разрядки конденсатора С1, чем исключается дребезг контактов реле К1 после отключения устройства. Диод VD2 защищает транзистор от противоЭДС, возникающей на обмотке реле в момент его отпускания.

Чертёж печатной платы устройства и расположение деталей на ней показаны на рис. 2. Резисторы - МЛТ, С2-33, конденсатор - оксидный импортный, реле K1 - РЭС48А исполнения РС4.590.202 или РС4.590.202-01 (сопротивление обмотки - 85...115 Ом, ток срабатывания - 52 мА). Трансформатор T1 - любой малогабаритный с вторичной обмоткой на 15...16 В при потребляемом токе 0,2 А. Устройство не требует налаживания и при правильной сборке и исправных деталях начинает работать сразу же после первого его включения.

Рис. 2. Чертёж печатной платы устройства и расположение деталей на плате

Для понижения напряжения сети настоятельно рекомендуется применять трансформатор, это обеспечит гальваническую развязку от сети и безопасность при пользовании устройством.

Зачастую у большинства людей на дачном участке имеется бак или какая-либо емкость, в которой необходимо поддерживать постоянный уровень воды. Приведенная в данной статье схема управления насосом способна автоматизировать процесс наполнения и поддержания определенного объема воды в баке.

Описание работы схемы управления насосом

Пожалуй, самая наверно сложная часть устройства — изготовление датчика автомата управления насосом. Вариантов его изготовления может быть много, один из них: пластиковая трубка не большого диаметра, длинной чуть больше высоты бака, внутри которой находится постоянный магнит на поплавке. С изменением уровня воды в баке так же изменяется положение магнита.

С наружной стороны размещены два геркона с нормально-разомкнутыми контактами. Один на верхней границе воды, второй на минимальном ее уровне. Более точное расположение герконов подбирается опытным путем. Необходимо отметить, чтобы расстояние между этими двумя герконами было достаточно большим, таким чтобы магнит не оказывал свое действие на них одновременно.

Электрическая схема управления насосом собрана на операционном усилителе LM709 работающего по схеме триггера Шмита. Потенциал на его инвертирующем входе равно напряжению 3,3 В – напряжение на стабилитроне VD5. Допустим, что во время подачи питания на схему емкость наполнена на 50% и поплавок с магнитом расположен между герконами SF1 и SF2, и как следствие этого они оба незамкнуты.

Емкость С2 разряжена. Быть заряженным постоянно наличествующим входным током операционного усилителя ему не позволяет сопротивление R2. В связи с этим потенциал на неинвертирующем входе LM709 около нуля, то есть ниже, чем на инвертирующем входе LM709. Поэтому на выходе операционного усилителя напряжение также близко к нулю.

Если уровень воды снижается до такого уровня, когда магнит доходит до геркона SF2, то вследствие замыкания контактов возрастает напряжение на неинвертирующем входе LM709 практически до напряжения питания. Это приводит к скачкообразному повышению напряжения на выходе ОУ и через транзистор VT1 активируется включения насоса.

По ходу накопления емкости водой, поплавок с магнитом постепенно поднимается, отдаляясь от геркона SF2, который в определенный момент времени размыкается. Его размыкание не оказывает действие на работу насоса так как часть выходного напряжения LM709 идет на его неинвертирующий вход по цепи ПОС R4-VD6.

Для отключения насоса нужно, чтобы магнит, достиг верхнего геркона SF1 и вызвал его замыкание. В результате замыкания, потенциал на неинвертирующем входе операционного усилителя упадет до 0 вольт и реле отключит насос. В подобном состоянии насос будет находиться и в случае если уровень воды начнет падать, что приведет к размыканию контактов геркона SF1.

Операционный усилитель LM709 можно поменять на другой, например, Lm358 или LM324. Электромагнитное реле К1 - 812Н-1С-С или подобное этому имеющее рабочее напряжение обмотки 12 В. Диод КД522Б можно поменять на 1N4148, а КД243А на 1N4001. Стабилитрон КС133А возможно применить другой с напряжением стабилизации 3,3 В. В качестве источника питания можно применить любой стабилизатор напряжения на 12… 16 вольт выдерживающий ток нагрузки 1 ампер.

Чтобы улучшить эксплуатацию схемы управления насосом, можно добавить ручное управление. Для этого необходимо параллельно герконам подключить две кнопки с нормально-разомкнутыми контактами. Но кнопки нужно установить так, чтобы исключить одновременное их нажатие, поскольку, как и при одновременном замыкании герконов, случится замыкание блока питания автомата через диодный мост VD1 — VD4 на сопротивление R1.