اتوماسیون برای پر کردن ظروف با آب با دستان خود. پر کردن خودکار ظرف با آب در باغ. تفاوت های ظریف مدار الکتریکی کنترل خودکار

یکی از ناخوشایندترین مشکلات خانگی کمبود آب در شیر آب است. زنده ماندن از کمبود نور یا گاز آسان است، اما آب جزء ضروری زندگی انسان است و زمانی که وجود نداشته باشد یا کم باشد، مشکلات شروع می شود. شما همیشه می توانید چندین ظروف آب را در خانه خود نگه دارید، به عنوان مثال، بطری های پلاستیکی، اما تعیین اینکه چه نوع مخزن ذخیره سازی برای تامین آب و نمودار سیستم برای یک خانه خصوصی مورد نیاز است، بسیار عملی تر است تا راحتی را از دست ندهید. و به استفاده از لوازم خانگی و سینک با وان ادامه دهید، مهم نیست که چه اتفاقی افتاده است.

چرا به آن نیاز است و چگونه از آن استفاده کنیم

اگر به دلایلی پمپ در سیستم تامین آب خودمختار کار نمی کند یا فشاری در منبع آب متمرکز شهری وجود ندارد، می توان آن را از یک ظرف ذخیره از پیش پر شده به سینک یا مخزن توالت رساند. به زبان ساده، بهتر است همیشه منبع آب آشامیدنی در خانه داشته باشید و در مواقع ضروری از آن استفاده کنید.

برای سهولت استفاده از منبع ذخیره آب، مخزن ذخیره باید در منبع آب ادغام شود تا در صورت عدم وجود فشار خارجی یا به طور خودکار از آن استفاده شود یا اینکه بتوان به سادگی با چرخاندن شیر فعال شود.

بسته به نوع منبع آب، محل احتمالی مخزن و حتی چیدمان خانه، تغییرات زیادی در نحوه نصب و اتصال مخزن ذخیره وجود دارد. کافی است گزینه مناسب را انتخاب کنید و در مورد نوع مخزن ذخیره سازی خود تصمیم بگیرید.

انواع

مخزن ذخیره می تواند ظرفی با حجم داخلی کافی باشد که از ماده ای مقاوم در برابر خوردگی و ایمن برای ذخیره آب آشامیدنی ساخته شده باشد. از مواد زیر استفاده می شود:

• کلرید پلی وینیل؛
• پلی اتیلن فشار بالا یا پایین متقاطع؛
• پلی پروپیلن؛
• فولاد ضد زنگ؛
• فولادی که با لاک های ضد آب و پوشش های سرامیکی پوشش داده شده است.

اگرچه فولاد گالوانیزه مقاوم در برابر خوردگی و ضد آب است، با گذشت زمان لایه محافظ روی می تواند نازک شود، به خصوص در اتصالات و جوش.

با طراحی وجود دارد:

• ظروف باز که دارای گردن با درب یا بدون درب هستند، اما با دیواره ها و ته آن مهر و موم شده است.
• ظروف بسته و کاملاً مهر و موم شده از نوع غشایی.

در مورد اول، همه چیز ساده است: کل حجم داخلی با آب پر می شود و در صورت لزوم از طریق یک لوله ثابت در پایین ترین نقطه تخلیه می شود.

در مورد مخازن ذخیره غشایی، حجم مفید حداقل یک سوم کمتر از حجم کل سازه است. بخشی از حجم در زیر محفظه هوا، با استفاده از یک غشای الاستیک بادوام از آب جدا می شود. همانطور که ظرف با آب پر می شود، غشاء روی محفظه هوا فشار می آورد و فشار اضافی ایجاد می کند. هنگامی که نیاز به برگشت آب باشد، دریچه باز می شود و تحت تأثیر فشار انباشته شده وارد سیستم تامین آب می شود.

با موقعیت پایین یا بالا

سه گزینه برای اتصال مخزن ذخیره و استفاده از منبع آب وجود دارد:

• محل بالای کانتینر در این حالت، آب تحت تأثیر گرانش کشیده می شود. هرچه آکومولاتور نسبت به مصرف کننده بالاتر باشد، فشار آب قوی تر است. هر 10 متر ارتفاع 0.1 اتمسفر یا تقریباً 1 بار اضافه می کند.
• محل پایین یک مخزن ذخیره سازی ساده. جاذبه دیگر کمکی نخواهد کرد و از یک پمپ برای تامین آن به سیستم تامین آب استفاده می شود و فشار را تا حد مطلوب بالا می برد.
• مخازن ذخیره سازی غشایی خود فشار مورد نیاز برای تامین آب را ایجاد می کنند. مکان پایین تر در سطح مصرف کننده برای آنها بهینه است، زیرا هیچ مزیتی از نصب در اتاق زیر شیروانی یا برج نخواهد بود.

چگونه بهترین گزینه را تعیین کنیم؟

اگر خانه ای چندین طبقه داشته باشد و امکان قرار دادن مخزن ذخیره سازی در اتاق زیر شیروانی وجود داشته باشد، این امر نیاز به نصب اضافی پمپ را از بین می برد و نیازی به صرف هزینه برای مخزن غشایی گران قیمت نیست. در واقع، این یک آنالوگ برج آب است. با این حال، ظرف را آنقدر بالا ببرید که فشار راحت 2-2.5 اتمسفر را تضمین کنید. هنوز سخت است علاوه بر این، این سوال مطرح می شود که مخزن را عایق بندی کنید تا آب موجود در آن در زمستان یخ نزند.

در صورت قطع اضطراری آب، فشار موجود 0.2-0.3 atm است. استفاده از شیر آب در سینک، توالت یا حتی دوش کاملاً کافی خواهد بود، اما استفاده از برخی لوازم خانگی مانند ماشین لباسشویی یا ظرفشویی که برای کارکردن شیرهای برقی نیاز به فشار بیشتری دارند، امکان پذیر نخواهد بود.

نصب مخزن در همان سطح مصرف کننده در مواردی مناسب است که امکان بالا بردن مخزن تا اتاق زیر شیروانی یا حداقل به طبقه بالاتر وجود ندارد. همین امر در مورد نصب مخزن ذخیره سازی در آپارتمان نیز صدق می کند. برای تامین آب تحت فشار به منبع آب به یک پمپ کوچک نیاز دارید. برای اطمینان از عملکرد کافی، پمپ به یک مخزن انبساط دیافراگمی نیاز دارد.

یک مخزن ذخیره با یک غشاء برای ذخیره ذخایر آب هم هنگام استفاده از یک سیستم تامین آب متمرکز و هم در یک سیستم خودمختار عالی است. با این حال، به تجهیزات اضافی یا مکان بالای سر نیاز ندارد. با این حال، هزینه آن به طور قابل توجهی بالاتر از هر مخزن ذخیره سازی معمولی است، حتی در ترکیب با یک پمپ ساده.

حجم مخزن

در صورت بروز مشکل در خط آب شهری و قطعی آب، کار تعمیر معمولاً ظرف یک یا دو روز به پایان می رسد. با این حال، تصادفات در روزهای تعطیل نیز اتفاق می افتد، و در مکان هایی که تعمیرات سریع به سادگی غیرممکن است، پس از آن باید خیلی بیشتر صبر کنید. تامین بهینه آب برای 2-3 روز برای استفاده از توالت، رعایت بهداشت فردی و پخت و پز خواهد بود.

برای یک خانواده سه نفره، 100 لیتر در روز برای استفاده از آب در حالت اقتصادی کافی است. یک بار شستشو تقریباً به 80 لیتر آب نیاز دارد، به طور دقیق تر می توانید در پاسپورت ماشین لباسشویی متوجه شوید. برای ماشین ظرفشویی هم همینطور

به نظر می رسد که برای 2-3 روز هنگام استفاده از لوازم خانگی، باید به دنبال یک ظرف ذخیره سازی با حجم حداقل 500 لیتر، نیم متر مکعب باشید.

با این حال، تعدادی محدودیت وجود دارد:

• هرچه حجم آب و مخزن باز ذخیره بیشتر باشد، سریعتر شروع به رشد بیش از حد رسوب می کند. استفاده از ظروف بزرگتر از 200-250 لیتر در زندگی روزمره برای نگهداری طولانی مدت آب توصیه نمی شود.
• حاشیه ایمنی کف و دیوارهای باربر باید در نظر گرفته شود. نصب مخزن باید در مرحله طراحی خانه برنامه ریزی شود.
• هنگام استفاده از منبع آب مستقل، حجم مخزن ذخیره، به ویژه نوع غشایی، نباید از سرعت جریان چاه تجاوز کند. اگر نمی توان این قانون را رعایت کرد، پمپ باید از کارکرد بیکار محافظت شود.

مخازن ذخیره سازی غشایی از نظر حجم محدود هستند و قادر به آزادسازی کل مایع ذخیره شده نیستند. برای تشکیل ذخیره بیش از 300 لیتر، باید چندین مخزن با ظرفیت کمتر را به صورت موازی به یکدیگر متصل کنید.

قوانین اتصال عمومی

یک مخزن آب در محل آماده شده نصب می شود: یک پایه بتنی که به پایه وصل شده است یا یک قاب فلزی تقویت شده از لوله پروفیل. طرح باید یک و نیم وزن مخزن و آب موجود در آن را پس از پر شدن کامل تحمل کند.

لوله ورودی می تواند از هر قطر مناسبی باشد، آب تحت فشار تامین می شود. لوله خروجی و لوله به سیستم آبرسانی با قطر یک و نیم تا دو برابر بزرگتر از سطح مقطع خط اصلی انتخاب می شود. اندازه مطلوب 32 میلی متر است.

حتی بهترین کیفیت عایق فقط کاهش دما در مخزن را کاهش می دهد. برای جلوگیری از یخ زدن آب هنگام نصب مخزن در اتاق زیر شیروانی گرم نشده یا روی پشت بام، باید از هر سیستم گرمایشی مناسب برای لوله ها و خود مخزن استفاده کنید.

با تامین آب متمرکز

هر نوع اتصال به مخزن ذخیره نیاز به یک شیر چک در ورودی خانه یا آپارتمان دارد. این شیر است که از برگشت آب ذخیره شده به خط لوله و نه به سمت مصرف کننده جلوگیری می کند.

اتصال بالا

مخزن در زیر سقف طبقه اول، در طبقه بالای حمام و آشپزخانه و یا در اتاق زیر شیروانی نصب می شود. مخزن باید یک اتصالات در بالا برای تامین آب، یکی دیگر کمی بالاتر برای تخلیه به فاضلاب در هنگام سرریز، و یک اتصالات در پایین برای آبگیری داشته باشد.

پس از نصب فیلتر درشت شیر ​​قطع کن، متر و شیر چک، سه راهی تعبیه می شود که لوله از آن به لوله ورودی مخزن می رود؛ در جلوی فیتینگ یک شیر قطع یا شیر کنترلی تعبیه می شود.

یک شیر قطع به اتصالات خروجی وصل می شود و لوله به منبع آب برمی گردد که از طریق سه راهی به آن متصل می شود.

یک شلنگ برای تخلیه اضافی به فاضلاب پایین می آید یا به بیرون از خانه به باغ جلویی یا سیستم زهکشی برده می شود.

برای کنترل پر کردن، از یک دریچه مکانیکی با شناور استفاده می شود، مشابه آنچه در مخزن توالت استفاده می شود.

برای استفاده از آب ذخیره شده کافیست شیر ​​خروجی را باز کنید.

اتصال پایین

اتصال مشابه گزینه اول انجام می شود. با این حال، نصب یک پمپ در خروجی برای ایجاد فشار اضافی در منبع آب ضروری است. قبل از هر بار استفاده از آب، ابتدا باید پمپ را روشن کنید.

یک ایستگاه پمپاژ آماده یا اضافه کردن یک مخزن انبساط دیافراگمی و سوئیچ فشار به پمپ به آسان‌تر کردن زندگی کمک می‌کند.

اتصال پایین مخزن ذخیره با غشاء

برای اتصال مخزن فقط از یک لوله استفاده می شود که از طریق سه راهی با شیر به منبع آب متصل می شود. درج نیز پس از فیلتر، متر و شیر چک انجام می شود.

قبل از استفاده، فشار در محفظه هوا باید تنظیم شود. این باید دقیقاً مطابق با دستورالعمل های مدل انتخاب شده انجام شود. فشار نرمال در سیستم تامین آب ابتدا با در نظر گرفتن نوسانات در طول روز مورد مطالعه قرار می گیرد. در نتیجه، مقدار متوسط ​​گرفته می شود که برای تنظیم مخزن استفاده می شود. این تنها راه برای استفاده از حداکثر حجم قابل استفاده مخزن است.

برای تامین آب مستقل

همانند تامین آب متمرکز، چندین گزینه اتصال وجود دارد.

برج آب

مخزن ذخیره در سطح 15-20 متر از سطح زمین بر روی یک برج یا اتاق زیر شیروانی تقویت شده نصب می شود. آب از پمپ چاه یا ایستگاه پمپاژ مستقیماً به مخزن می رسد و از آن به حمام و آشپزخانه خانه توزیع می شود. فشار در سیستم توسط اختلاف ارتفاع بین سطح آب در مخزن و شیر مخلوط کن در خانه تامین می شود.

نقطه ضعف آن جریان مداوم آب از طریق مخزن است که باعث می شود به مرور زمان رسوب جمع شود، حتی اگر ابتدا سیستم فیلتر را نصب کنید.

مزیت آن سادگی طراحی و حداقل عناصر گران قیمت است، به استثنای طراحی برج و عایق اجباری مخزن برای محافظت از آن در برابر یخ زدگی، حتی زمانی که در اتاق زیر شیروانی قرار می گیرد.

اتصال پایین مخزن ذخیره سازی

مخزن در سطح ایستگاه پمپاژ یا در طبقه اول خانه نصب می شود. در حین کار عادی پمپ با استفاده از آب چاه پر می شود. محدود کننده یک سوئیچ شناور است.

این گزینه در صورت مصرف بیش از حد آب و کاهش سطح آب چاه یا چاه شما را نجات می دهد. با این حال، هنگامی که برق خاموش می شود، بی فایده است، زیرا برای تامین آب مصرف کننده نهایی به پمپ نیاز است.

مخزن ذخیره غشایی

یک مخزن غشایی برای ذخیره ذخایر آب بعد از ایستگاه پمپاژ و شیر چک با اتصال پایین نصب می شود. اگر ایستگاه پمپاژ به دلایلی کار نکند و فشار را در سیستم حفظ نکند، آب از مخزن ذخیره می آید.

برای خودکار کردن بسیاری از فرآیندهای تولید، نظارت بر سطح آب در مخزن ضروری است؛ اندازه‌گیری با استفاده از یک سنسور ویژه انجام می‌شود که زمانی که محیط فرآیند به سطح معینی می‌رسد، سیگنال می‌دهد. انجام بدون سطح سنج در زندگی روزمره غیرممکن است؛ نمونه بارز آن شیر خاموش کردن مخزن توالت یا یک سیستم خودکار برای خاموش کردن پمپ چاه است. بیایید به انواع مختلف سنسورهای سطح، طراحی و اصل عملکرد آنها نگاه کنیم. این اطلاعات هنگام انتخاب یک دستگاه برای یک کار خاص یا ساختن یک سنسور توسط خودتان مفید خواهد بود.

طراحی و اصل عملیات

طراحی دستگاه های اندازه گیری از این نوع با پارامترهای زیر تعیین می شود:

• عملکرد، بسته به این دستگاه، معمولاً به آلارم و سطح سنج تقسیم می شود. اولی یک نقطه پر کردن مخزن خاص (حداقل یا حداکثر) را کنترل می کند، در حالی که دومی به طور مداوم سطح را کنترل می کند.
• اصل کار می تواند بر اساس: هیدرواستاتیک، هدایت الکتریکی، مغناطیس، اپتیک، آکوستیک و غیره باشد. در واقع، این پارامتر اصلی است که دامنه کاربرد را تعیین می کند.
• روش اندازه گیری (تماسی یا غیر تماسی).

علاوه بر این، ویژگی های طراحی با توجه به ماهیت محیط تکنولوژیکی تعیین می شود. اندازه گیری ارتفاع آب آشامیدنی در مخزن یک چیز است و بررسی پر شدن مخازن فاضلاب صنعتی چیز دیگری است. در مورد دوم، حفاظت مناسب ضروری است.

انواع سنسورهای سطح

بسته به اصل عملکرد، آلارم ها معمولاً به انواع زیر تقسیم می شوند:

• نوع شناور؛
• استفاده از امواج اولتراسونیک؛
• دستگاه هایی با اصل تشخیص سطح خازنی؛
• الکترود؛
• نوع رادار؛
• کار بر روی اصل هیدرواستاتیک

از آنجایی که این انواع رایج ترین هستند، اجازه دهید هر کدام را جداگانه بررسی کنیم.

شناور

این ساده ترین، اما با این وجود مؤثر و قابل اعتمادترین راه برای اندازه گیری مایع در یک مخزن یا ظرف دیگر است. نمونه ای از پیاده سازی را می توان در شکل 2 مشاهده کرد.

این طرح شامل یک شناور با آهنربا و دو سوئیچ نی نصب شده در نقاط کنترل است. اجازه دهید به طور خلاصه اصل عملکرد را شرح دهیم:

• ظرف به حداقل بحرانی تخلیه می شود (A در شکل 2)، در حالی که شناور به سطحی می افتد که سوئیچ نی 2 در آن قرار دارد، رله را روشن می کند که برق پمپ پمپ آب را از چاه تامین می کند.
• آب به حداکثر سطح می رسد ، شناور به محل سوئیچ نی 1 می رسد ، راه اندازی می شود و رله خاموش می شود ، بر این اساس ، موتور پمپ کار نمی کند.

ساختن چنین سوئیچ نی را خودتان بسیار آسان است و تنظیم آن به تنظیم سطوح روشن و خاموش می رسد.

توجه داشته باشید که اگر متریال مناسب را برای شناور انتخاب کنید، حسگر سطح آب حتی اگر لایه ای از فوم در مخزن وجود داشته باشد، کار می کند.

اولتراسونیک

این نوع متر می تواند برای هر دو محیط مایع و خشک استفاده شود و ممکن است خروجی آنالوگ یا گسسته داشته باشد. به این معنی که سنسور می تواند با رسیدن به یک نقطه خاص پر شدن را محدود کند یا به طور مداوم آن را نظارت کند. این دستگاه شامل فرستنده اولتراسونیک، گیرنده و کنترل کننده پردازش سیگنال است. اصل عملکرد دزدگیر در شکل 3 نشان داده شده است.

سیستم به صورت زیر عمل می کند:

• یک پالس اولتراسونیک منتشر می شود.
• سیگنال منعکس شده دریافت می شود.
• مدت زمان تضعیف سیگنال تجزیه و تحلیل می شود. اگر مخزن پر باشد، کوتاه خواهد بود (A شکل 3) و با خالی شدن آن شروع به افزایش می کند (B شکل 3).

دزدگیر اولتراسونیک غیر تماسی و بی سیم است، بنابراین می توان از آن حتی در محیط های تهاجمی و انفجاری استفاده کرد. پس از راه اندازی اولیه، چنین سنسوری نیازی به تعمیر و نگهداری تخصصی ندارد و عدم وجود قطعات متحرک به طور قابل توجهی عمر مفید آن را افزایش می دهد.

الکترود

آلارم های الکترود (رسانایی سنجی) به شما امکان می دهد یک یا چند سطح از یک محیط رسانای الکتریکی را کنترل کنید (یعنی برای اندازه گیری پر شدن مخزن با آب مقطر مناسب نیستند). نمونه ای از استفاده از دستگاه در شکل 4 نشان داده شده است.

در مثال ارائه شده، از یک زنگ هشدار سه سطحی استفاده شده است که در آن دو الکترود پر شدن ظرف را کنترل می کنند و سومین الکترود اضطراری برای روشن کردن حالت پمپاژ فشرده است.

خازنی

با استفاده از این آلارم ها می توان حداکثر میزان پر شدن ظرف را تعیین کرد و جامدات مایع و توده ای با ترکیب مخلوط می توانند به عنوان محیط فرآیند عمل کنند (شکل 5 را ببینید).

اصل عملکرد زنگ هشدار مانند خازن است: ظرفیت بین صفحات عنصر حساس اندازه گیری می شود. هنگامی که به مقدار آستانه رسید، یک سیگنال به کنترل کننده ارسال می شود. در برخی موارد، از طرح "تماس خشک" استفاده می شود، یعنی سطح سنج از طریق دیواره مخزن جدا از محیط فرآیند عمل می کند.

این دستگاه ها می توانند در محدوده دمایی وسیعی کار کنند، تحت تأثیر میدان های الکترومغناطیسی قرار نمی گیرند و می توانند در مسافت های طولانی کار کنند. چنین ویژگی هایی به طور قابل توجهی دامنه کاربرد را تا شرایط عملیاتی شدید گسترش می دهند.

رادار

این نوع دستگاه هشدار را واقعاً می توان جهانی نامید، زیرا می تواند با هر محیط فرآیندی از جمله محیط های تهاجمی و انفجاری کار کند و فشار و دما بر روی خوانش ها تأثیر نمی گذارد. نمونه ای از نحوه عملکرد دستگاه در شکل زیر نشان داده شده است.

دستگاه امواج رادیویی را در محدوده باریکی (چند گیگاهرتز) ساطع می کند، گیرنده سیگنال منعکس شده را می گیرد و بر اساس زمان تاخیر خود، میزان پر بودن ظرف را تعیین می کند. سنسور اندازه گیری تحت تأثیر فشار، دما یا ماهیت سیال فرآیند قرار نمی گیرد. گرد و غبار نیز بر خوانش ها تأثیر نمی گذارد، که نمی توان در مورد آلارم های لیزری گفت. همچنین لازم است به دقت بالای دستگاه هایی از این نوع توجه شود که خطای آنها بیش از یک میلی متر نیست.

هیدرواستاتیک

این آلارم ها می توانند هم حداکثر و هم جریان پر شدن مخازن را اندازه گیری کنند. اصل عملکرد آنها در شکل 7 نشان داده شده است.

این دستگاه بر اساس اصل اندازه گیری سطح فشار تولید شده توسط یک ستون مایع ساخته شده است. دقت قابل قبول و هزینه کم این نوع را بسیار محبوب کرده است.

در محدوده مقاله، ما نمی‌توانیم انواع آلارم‌ها را بررسی کنیم، به‌عنوان مثال، زنگ‌های چرخشی، برای شناسایی مواد دانه‌ای (زمانی که تیغه فن در یک محیط دانه‌ای گیر می‌کند، پس از اولین پاره کردن گودال، سیگنال ارسال می‌شود) . همچنین منطقی نیست که اصل عملکرد مترهای رادیوایزوتوپ را در نظر بگیریم، بسیار کمتر آنها را برای بررسی سطح آب آشامیدنی توصیه کنیم.

چگونه انتخاب کنیم؟

انتخاب سنسور سطح آب در مخزن به عوامل زیادی بستگی دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

• ترکیب مایع. بسته به محتوای ناخالصی های خارجی در آب، چگالی و رسانایی الکتریکی محلول ممکن است تغییر کند، که احتمالاً بر قرائت ها تأثیر می گذارد.
• حجم مخزن و موادی که از آن ساخته شده است.
• هدف عملکردی ظرف جمع آوری مایع است.
• نیاز به کنترل حداقل و حداکثر سطح یا نظارت بر وضعیت فعلی ضروری است.
• قابل قبول بودن ادغام در یک سیستم کنترل خودکار
• قابلیت سوئیچینگ دستگاه

این یک لیست کامل برای انتخاب ابزار اندازه گیری از این نوع نیست. به طور طبیعی، برای مصارف خانگی می توان معیارهای انتخاب را به میزان قابل توجهی کاهش داد و آنها را به حجم مخزن، نوع عملکرد و مدار کنترل محدود کرد. کاهش قابل توجه الزامات امکان ساخت مستقل چنین دستگاهی را فراهم می کند.

ساخت سنسور سطح آب در مخزن با دستان خود

بیایید بگوییم وظیفه ای برای خودکار کردن عملکرد یک پمپ شناور برای تامین آب به یک ویلا وجود دارد. به عنوان یک قاعده، آب به یک مخزن ذخیره می شود، بنابراین، ما باید مطمئن شویم که پمپ هنگام پر شدن به طور خودکار خاموش می شود. برای این منظور اصلاً نیازی به خرید نشانگر سطح لیزر یا رادار نیست، در واقع نیازی به خرید آن نیست. یک مسئله ساده نیاز به یک راه حل ساده دارد که در شکل 8 نشان داده شده است.

برای حل مشکل، به یک استارتر مغناطیسی با یک سیم پیچ 220 ولتی و دو سوئیچ نی نیاز دارید: حداقل سطح برای بسته شدن، حداکثر سطح برای باز کردن. نمودار اتصال پمپ ساده و مهمتر از همه ایمن است. اصل کار در بالا توضیح داده شد، اما اجازه دهید آن را تکرار کنیم:

• همانطور که آب جمع می شود، شناور با آهنربا به تدریج بالا می رود تا زمانی که به سوئیچ نی حداکثر سطح برسد.
• میدان مغناطیسی سوئیچ نی را باز می کند و سیم پیچ استارت را خاموش می کند که منجر به خاموش شدن موتور می شود.
• با جریان آب، شناور پایین می آید تا جایی که به علامت حداقل در مقابل سوئیچ نی پایینی می رسد، کنتاکت های آن بسته می شود و ولتاژ به سیم پیچ استارت می رسد که ولتاژ پمپ را تامین می کند. چنین سنسور سطح آب در یک مخزن، برخلاف سیستم کنترل الکترونیکی، می تواند برای چندین دهه کار کند.

تامین آب و زهکشی بخشی جدایی ناپذیر از زندگی و تولید روزمره است. تقریباً همه کسانی که در زمینه کشاورزی یا بهسازی خانه فعالیت داشته اند حداقل یک بار با مشکل حفظ سطح آب در یک ظرف یا ظرف دیگر مواجه شده اند. برخی از افراد این کار را به صورت دستی با باز و بسته کردن شیرها انجام می دهند، اما استفاده از سنسور خودکار سطح آب برای این منظور بسیار ساده تر و کارآمدتر است.

انواع سنسورهای سطح

بسته به وظایف محول شده، از حسگرهای تماسی و غیر تماسی برای نظارت بر سطح مایع استفاده می شود. اولی، همانطور که می توان از نام آنها حدس زد، با مایع تماس دارد، دومی اطلاعات را از راه دور با استفاده از روش های اندازه گیری غیرمستقیم - شفافیت محیط، ظرفیت، هدایت الکتریکی، چگالی و غیره دریافت می کند. با توجه به اصل عملکرد، تمام سنسورها را می توان به 5 نوع اصلی تقسیم کرد:

1. شناور
2. الکترود.
3. هیدرواستاتیک.
4. خازنی.
5. رادار

سه مورد اول را می توان به عنوان دستگاه های تماسی طبقه بندی کرد، زیرا آنها به طور مستقیم با محیط کار (مایع) در تعامل هستند، چهارم و پنجم غیر تماسی هستند.

سنسورهای شناور

شاید ساده ترین در طراحی. آنها یک سیستم شناور هستند که روی سطح مایع قرار دارند. همانطور که سطح تغییر می کند، شناور حرکت می کند، به یک طریق یا دیگری تماس های مکانیسم کنترل را می بندد. هرچه تماس های بیشتری در مسیر حرکت شناور وجود داشته باشد، قرائت نشانگر دقیق تر است:

اصل عملکرد سنسور سطح آب شناور در مخزن

شکل نشان می دهد که قرائت های نشانگر چنین دستگاهی گسسته است و تعداد مقادیر سطح به تعداد سوئیچ ها بستگی دارد. در نمودار بالا دو مورد از آنها وجود دارد - بالا و پایین. این، به عنوان یک قاعده، برای حفظ خودکار سطح در یک محدوده مشخص کاملاً کافی است.

دستگاه های شناور برای نظارت مداوم از راه دور وجود دارد. در آنها، شناور موتور رئوستات را کنترل می کند و سطح بر اساس مقاومت فعلی محاسبه می شود. تا همین اواخر، از چنین دستگاه هایی به طور گسترده استفاده می شد، به عنوان مثال، برای اندازه گیری مقدار بنزین در مخازن سوخت خودرو:

دستگاه سطح سنج رئوستاتیک، که در آن:

• 1 - رئوستات سیمی؛
• 2 – نوار لغزنده رئوستات که به صورت مکانیکی به شناور متصل می شود.

سنسورهای سطح الکترود

دستگاه هایی از این نوع از هدایت الکتریکی یک مایع استفاده می کنند و گسسته هستند. سنسور از چندین الکترود با طول های مختلف تشکیل شده است که در آب غوطه ور شده اند. بسته به سطح مایع، تعدادی الکترود وجود دارد.

سیستم سه الکترودی سنسور سطح مایع در مخزن

در شکل بالا، دو سنسور سمت راست در آب غوطه ور هستند، به این معنی که بین آنها مقاومت در برابر آب وجود دارد - پمپ متوقف شده است. به محض کاهش سطح، سنسور میانی خشک می شود و مقاومت مدار افزایش می یابد. اتوماسیون پمپ تقویت کننده را راه اندازی می کند. هنگامی که ظرف پر است، کوتاه ترین الکترود در آب می افتد، مقاومت آن نسبت به الکترود معمولی کاهش می یابد و اتوماسیون پمپ را متوقف می کند.

کاملاً واضح است که با افزودن الکترودهای اضافی و کانال های کنترلی مربوطه به طرح، به عنوان مثال، برای هشدارهای سرریز یا خشکی، می توان تعداد نقاط کنترل را به راحتی افزایش داد.

سیستم کنترل هیدرواستاتیک

در اینجا سنسور یک لوله باز است که در آن یک سنسور فشار از یک نوع یا دیگری نصب شده است. با افزایش سطح، ارتفاع ستون آب در لوله تغییر می کند و بنابراین فشار روی سنسور:

اصل عملکرد سیستم کنترل سطح مایع هیدرواستاتیک

چنین سیستم هایی دارای ویژگی پیوسته هستند و می توانند نه تنها برای کنترل خودکار، بلکه برای کنترل سطح از راه دور نیز استفاده شوند.

روش اندازه گیری خازنی

اصل عملکرد یک سنسور خازنی با حمام فلزی (سمت چپ) و دی الکتریک

نشانگرهای القایی بر اساس یک اصل مشابه کار می کنند، اما در آنها نقش سنسور توسط یک سیم پیچ ایفا می شود که القایی آن بسته به وجود مایع تغییر می کند. عیب اصلی چنین دستگاه هایی این است که آنها فقط برای نظارت بر مواد (مایعات، مواد حجیم و غیره) مناسب هستند که دارای نفوذپذیری مغناطیسی نسبتاً بالایی هستند. سنسورهای القایی عملاً در زندگی روزمره استفاده نمی شوند.

کنترل رادار

مزیت اصلی این روش عدم تماس با محیط کار است. علاوه بر این، سنسورها می توانند بسیار دور از مایع باشند که سطح آن باید کنترل شود - متر. این اجازه می دهد تا از سنسورهای نوع راداری برای نظارت بر مایعات بسیار تهاجمی، سمی یا داغ استفاده شود. اصل عملکرد چنین سنسورهایی با نام خود - رادار نشان داده شده است. این دستگاه شامل یک فرستنده و گیرنده است که در یک محفظه مونتاژ شده اند. اولی یک یا نوع دیگری از سیگنال را منتشر می کند، دیگری سیگنال منعکس شده را دریافت می کند و زمان تاخیر بین پالس های ارسالی و دریافتی را محاسبه می کند.

اصل عملیات سوئیچ سطح نوع رادار اولتراسونیک

سیگنال، بسته به وظایف محول شده، می تواند نور، صدا یا انتشار رادیویی باشد. دقت چنین سنسورهایی بسیار بالا است - میلی متر. شاید تنها ایراد آن پیچیدگی تجهیزات پایش رادار و هزینه نسبتاً بالای آن باشد.

تنظیم کننده های سطح مایع خانگی

با توجه به این واقعیت که برخی از سنسورها از نظر طراحی بسیار ساده هستند، ایجاد یک سوئیچ سطح آب با دستان خود به هیچ وجه دشوار نیست. چنین دستگاه هایی با همکاری پمپ های آب به شما امکان می دهند تا فرآیند پمپاژ آب را به طور کامل خودکار کنید، به عنوان مثال، به یک برج آب کشور یا یک سیستم آبیاری قطره ای مستقل.

کنترل پمپ اتوماتیک شناور

برای اجرای این ایده از سنسور سطح آب سوئیچ نی خانگی با شناور استفاده شده است. این به اجزای گران قیمت و کمیاب نیاز ندارد، به راحتی قابل تکرار است و کاملا قابل اعتماد است. اول از همه، ارزش توجه به طراحی خود سنسور را دارد:

طراحی سنسور شناور دو سطحی برای آب در مخزن

این شناور از یک شناور 2 تشکیل شده است که به یک میله متحرک 3 متصل است. شناور روی سطح آب قرار دارد و بسته به سطح آن، همراه با میله و آهنربای دائمی 5 که روی آن ثابت شده است به سمت بالا/پایین حرکت می کند. راهنماهای 4 و 5. در موقعیت پایین، زمانی که سطح مایع حداقل است، آهنربا کلید نی 8 را می بندد و در قسمت بالایی (مخزن پر است) - سوئیچ نی 7. طول میله و فاصله بین راهنماها بر اساس ارتفاع مخزن آب انتخاب می شوند.

تنها چیزی که باقی می ماند مونتاژ دستگاهی است که به طور خودکار بوست پمپ را بسته به وضعیت کنتاکت ها روشن و خاموش می کند. نمودار آن به این صورت است:

مدار کنترل پمپ آب

فرض کنید مخزن کاملا پر است و شناور در موقعیت بالا قرار دارد. سوئیچ رید SF2 بسته است، ترانزیستور VT1 بسته است، رله های K1 و K2 غیرفعال هستند. پمپ آب متصل به کانکتور XS1 بدون برق است. با جریان آب، شناور و همراه با آن آهنربا پایین می آیند، سوئیچ نی SF1 باز می شود، اما مدار در همان حالت باقی می ماند.

به محض پایین آمدن سطح آب به زیر سطح بحرانی، سوئیچ نی SF1 بسته می شود. ترانزیستور VT1 باز می شود، رله K1 کار می کند و با کنتاکت های K1.1 خود قفل می شود. در همان زمان، کنتاکت های K1.2 همان رله، برق استارت K2 را تامین می کند که پمپ را روشن می کند. پمپاژ آب آغاز شد.

با افزایش سطح، شناور شروع به بالا رفتن خواهد کرد، کنتاکت SF1 باز می شود، اما ترانزیستور مسدود شده توسط کنتاکت های K1.1 باز می ماند. به محض پر شدن ظرف، کنتاکت SF2 بسته می شود و ترانزیستور را به زور می بندد. هر دو رله آزاد می شوند، پمپ خاموش می شود و مدار به حالت آماده به کار می رود.

هنگام تکرار مدار به جای K1، می توانید از هر رله الکترومغناطیسی کم مصرف با ولتاژ کاری 22-24 ولت استفاده کنید، به عنوان مثال، RES-9 (RS4.524.200). یک RMU (RS4.523.330) یا هر دیگری با ولتاژ کاری 24 ولت که کنتاکت های آن می توانند جریان راه اندازی پمپ آب را تحمل کنند، به عنوان K2 مناسب است. سوئیچ های نی می توانند از هر نوعی باشند که برای بستن یا سوئیچ عمل می کنند.

سوئیچ سطح با سنسورهای الکترود

با وجود تمام مزایا و سادگی، طراحی قبلی سطح سنج برای مخازن نیز دارای یک اشکال قابل توجه است - اجزای مکانیکی که در آب کار می کنند و نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم دارند. این نقطه ضعف در طراحی الکترود دستگاه وجود ندارد. این بسیار قابل اطمینان تر از مکانیکی است، نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد، و مدار بسیار پیچیده تر از مدار قبلی نیست.

در اینجا، سه الکترود ساخته شده از هر ماده ضد زنگ رسانا به عنوان حسگر استفاده می شود. تمام الکترودها به صورت الکتریکی از یکدیگر و از بدنه ظرف جدا می شوند. طراحی سنسور در شکل زیر به وضوح قابل مشاهده است:

طراحی سنسور سه الکترود، که در آن:

• S1 - الکترود مشترک (همیشه در آب)
• S2 - حداقل سنسور (مخزن خالی)؛
• S3 - سنسور حداکثر سطح (مخزن پر)؛

مدار کنترل پمپ به شکل زیر خواهد بود:

طرح کنترل خودکار پمپ با استفاده از سنسورهای الکترود

اگر مخزن پر باشد، هر سه الکترود در آب هستند و مقاومت الکتریکی بین آنها کم است. در این مورد، ترانزیستور VT1 بسته است، VT2 باز است. رله K1 روشن می شود و پمپ را با کنتاکت های معمولی بسته اش خاموش می کند و با کنتاکت های معمولی باز، سنسور S2 را موازی با S3 وصل می کند. هنگامی که سطح آب شروع به کاهش می کند، الکترود S3 در معرض دید قرار می گیرد، اما S2 هنوز در آب است و هیچ اتفاقی نمی افتد.

آب همچنان مصرف می شود و در نهایت الکترود S2 در معرض دید قرار می گیرد. به لطف مقاومت R1، ترانزیستورها به حالت مخالف تغییر می کنند. رله پمپ را رها کرده و راه اندازی می کند و همزمان سنسور S2 را خاموش می کند. سطح آب به تدریج بالا می رود و ابتدا الکترود S2 را می بندد (هیچ اتفاقی نمی افتد - توسط کنتاکت های K1.1 خاموش می شود) و سپس S3. ترانزیستورها دوباره سوئیچ می کنند، رله فعال می شود و پمپ را خاموش می کند، در حالی که همزمان سنسور S2 را برای چرخه بعدی به کار می گیرد.

این دستگاه می تواند از هر رله کم مصرفی که از 12 ولت کار می کند استفاده کند که کنتاکت های آن می توانند جریان استارت پمپ را تحمل کنند.

در صورت لزوم، می توان از همین طرح برای پمپاژ خودکار آب، مثلاً از زیرزمین، استفاده کرد. برای انجام این کار، پمپ تخلیه باید نه به طور معمول بسته، بلکه به کنتاکت های معمولی باز رله K1 متصل شود. این طرح به هیچ تغییر دیگری نیاز نخواهد داشت.