Датчик уровня на герконах своими руками

Что такое датчик уровня воды «Геркон»

Геркон («герметичный контакт») представляет собой электронное устройство в виде вытянутой стеклянной колбочки с откачанным воздухом, в которой находятся два металлических ферромагнитных контакта. Контакты в обычном состоянии разомкнуты. Они замыкаются и замыкают цепь тогда, когда попадают в магнитное поле.

К преимуществам герконов отнесем:

• надежность, которая в 100 раз больше, чем у обычных открытых контактов;
• быстродействие;
• срок службы, достигающий 5 млрд. срабатываний, намного превышает обычные контакты.

• малая коммутируемая мощность;
• малое число контактных групп в одном баллоне;
• хрупкость стеклянного баллона;
• чувствительность к внешним полям.

Преимущества Герконов намного превосходят его недостатки.

Прин

Как собрать датчик уровня воды

Вариант 1

Для сборки датчика уровня воды понадобится:

1. два одноразовых шприца 10 мл и 2 мл;
2. прозрачная гелевая ручка;
3. неодимовый магнит небольшого размера;
4. герконы — 2 шт.

Два Геркона необходимо для отслеживания повышения и понижения уровня воды. Если нужно контролировать либо повышение, либо понижение уровня, то достаточно одного Геркона. Если несколько Герконов установить последовательно, то можно отслеживать ступенчатое изменение уровня воды.

Подробную сборку и испытания датчика в работе можно посмотреть на видео в конце страницы.

Вариант 2

Еще один пример самостоятельного изготовления датчика уровня воды. Датчик был установлен на пластиковой трубе канализационного септика частного загородного дома. Назначение датчика — контроль заполнения резервуара септика сточной водой.

Работа датчика основана на перемещении магнита по оси, на которой закреплены два Геркона. При замыкании контактов Геркона включается световой сигнал определенного цвета, сигнализирующий о степени заполнения септика.

Когда поплавок находится в нижнем положении, горит светодиод зеленого цвета HL1 и работает второй Геркон. Уровень жидкости находятся ниже поплавка, ограниченного стопором, и контакты Геркона замкнуты магнитом. По мере заполнения септика и поднятия уровня сточной воды магнит перемещается и включает желтый светодиод HL2, отключив HL1. При максимальном уровне жидкости включается светодиод красного цвета HL3, а желтый отключится. Если поплавок или магнит несправны (поломка стопора, смещение магнита, опрокидывание поплавка), то гореть должен будет желтый светодиод. Если в схеме использовать реле, то можно применять его, как исполнительное устройство для более мощных нагрузок. Ко второму Геркону также можно подключить зуммер или сотовый телефон и т.д.

Материалы для изготовления датчика уровня воды

1. муфта соединительная д. 50 мм, 2 шт.;
2. заглушка д. 50 мм, 2 шт.;
3. хомуты пластиковые, 2 шт.;
4. профили пластиковые мебельные;
5. кембрик термоусадочный д.30-40 мм;
6. пластмассовая пластина т. 4-6 мм;
7. заклепки 10 шт.;
8. магнит неодимовый 1 шт.;
9. герконы 3 контакта, 2 шт.;
10. кнопка (выключатель) низковольтный 1 шт.;
11. резистор 680-1,5к. 1 шт.;
12. светодиоды, 3 шт.;
13. провода низковольтные 5-и жильные;
14. штекер 4 ножки;
15. термоклей, силикон;
16. питание 12В, батарейка на 3В.

Из инструментов понадобятся:

• электродрель;
• термопистолет;
• строительный фен;
• паяльник;
• отвертки, пассатижи и т.д.

Схема датчика уровня воды

Схему датчика уровня воды для изготовления своими руками следует выбирать в зависимости от технологических задач, которые предстоит решать датчику, и условий, в которых он будет работать. Вариантами схем может быть светодиодная индикация, управление насосным оборудованием в автоматическом и ручном режиме, звуковая сигнализация и т.д. Любые варианты схем можно легко найти на интернет сайтах соответствующей тематики.

Если кто не помнит, или и не следил с начала, напоминаю. Я решил перенести бачки омывайки фар и лобового под крылья, и выглядит один из бачков вот так:

Вобщем, были у меня в загашнике стандартные вазовские поплавковые датчики, на их основе и решил делать.
В основе — обычная алюминиевая трубка :) Как известно (мне как минимум) Алюминий не магнитится, и препятствия магнитным волнам не создает. Поэтому купил герконы и проверил, припаяв к ним провода, и затянув термоусадкой. Магнит работает через трубку :)

Трубку нужной длинны надо еще как-то закрепить в бачке, поэтому взял какую-то сантехническую заглушку, просверлил дырку. На конце трубки нарезал резьбу с мелким шагом, чтобы понадежней было, а то алюминий сорвать очень просто) Ну и сначала накручиваем одну гайку, потом надеваем заглушку и затягиваем второй гайкой.

Введение.

Каждый, кто проживает в частном доме, прекрасно представляет важную роль такого сооружения как СЕПТИК. Если жидкость из септика не успевает впитываться почвой, то необходима ее откачка специализированными службами. Для оценки переполненности септика владельцы вынуждены периодически открывать крышку септика и визуально определять уровень жидкости.

Рисунок 1.
Контроль уровня в септике.

В силу специфического характера сооружения не все жильцы дома способны выполнить эту процедуру. В данной статье описывается устройство, позволяющее контролировать уровень жидкости, не открывая крышку септика.

Демонстрационный ролик.

Принцип работы.

Классическая конструкция септика с установленным датчиком уровня жидкости показана на рисунке 2. Септик состоит из двух резервуаров.
Первый резервуар (1) имеет забетонированное дно и принимает канализационные стоки от трубы канализации (2). Он предназначен для отстаивания тяжелых фракций стоков. Второй резервуар (3) не имеет забетонированного дна и принимает легкие фракции стоков для их естественной фильтрации через почву. Резервуары сообщаются между собой в верхней точке через трубу перелива (4).

Датчик уровня (5) устанавливаются во втором резервуаре. По трубе датчика уровня под действием выталкивающей силы жидкости перемешается поплавок (6). На поплавке расположен магнит, который последовательно воздействует на находящиеся внутри трубы датчика уровня герметичные контакты (герконы) и замыкает их.

Сведения о замкнутых контактах подаются по сигнальному кабелю (7) в исполнительное устройство (8), которое отображает замкнутые контакты на передней панели c использованием светодиодных индикаторов. Устройство питается от напряжения 110-230 В, которое подается по силовому кабелю (9).

Рисунок 2.
Классическая конструкция септика с установленным датчиком уровня жидкости.

Конструкция датчика уровня жидкости.

Источниками сигналов являются герконы (сокращение от «герметичный [магнито-управляемый] контакт») – электромеханические устройства, представляющее собой пару ферромагнитных контактов, запаянных в герметичную стеклянную колбу (рисунок 3). При поднесении к геркону постоянного магнита или включении электромагнита, контакты замыкаются.

Рисунок 3.
Геркон.

Конструкция датчика уровня жидкости представлена на рисунке 4. Датчик уровня жидкости состоит из пластиковой трубы (1), обеспечивающей жесткость всей конструкции. Защита внутренних соединений и герконов от жидкости и взвеси обеспечивается пластиковой заглушкой (2). Внутри трубы расположен жесткий медный провод (3), который нижним концом упирается в пластиковую заглушку, чем обеспечивает фиксацию герконов от продольного перемещения по вертикали.

К жесткому медному проводу припаяны нижние выводы герконов (4).. Верхние выводы герконов припаяны к проводникам сигнального кабеля (5). Жёсткий медный провод является общим контактом для всех герконов и так же припаян к одному из проводников сигнального кабеля.

Вдоль основной пластиковой трубы свободно скользит пластиковая трубка поплавка (6) склеенная в единое целое с пенопластовым поплавком (7). Соскользнуть поплавку вниз с основной пластиковой трубы под действием сил гравитации не дает пластиковая заглушка.
На пластиковой трубке поплавка закреплен постоянный магнит (8), который обеспечивает замыкание контактов герконов при приближении к ним. Перемещение магнита осуществляется за счет выталкивающей силы жидкости, приложенной к поплавку.

Количество герконов ограничено емкостью сигнального кабеля и наличием свободных выводов микроконтроллера. В макете устройства использован кабель STP (Shielded twisted pair) – экранированная витая пара и микроконтроллер ATtiny2313A. Емкость кабеля – 8 проводников- позволила подключить 7 герконов.

Рисунок 4.
Конструкция датчика уровня жидкости.

Схема электрическая принципиальная.

Схема электрическая принципиальная устройства показана на рисунке 5.
Обработку сигналов с датчика уровня жидкости осуществляет микроконтроллер U1 ATtiny2313A.
Сигналы поступают через разъем XP2на порт PINB. Микроконтроллер обрабатывает прерывания изменения уровня на ножкахPINB0..1 и PINB3..7 и в случае замыкания на землю любого из указанных выводов определяет и запоминает последний замкнутый контакт. Замкнутый контакт геркона соответствует одному из семи уровней жидкости.

Далее, вычисленный уровень жидкости отображается на LED-индикаторе (VD1..7) – светится светодиод соответствующего уровня и все светодиоды нижних уровней. Резисторы R4..R10 ограничивают ток светодиодов. В случае, если поступил сигнал последнего (седьмого) уровня, то все семь светодиодов начинают прерывисто мигать с интервалом 0.5 секунды и раздается прерывистый сигнал пьезокерамического излучателя HA1.

Пьезокерамический излучатель на седьмом уровне издает 100 бипов и отключается, при этом семь светодиодов продолжают прерывисто мигать до изменения уровня жидкости или отключения устройства. Транзистор VT1 управляет пьезокерамическим излучателем HA1. Резисторы R2..R3обеспечивают режим работы транзистора VT1.

Устройство питается от источника постоянного стабилизированного напряжения 5 Вольт. Конденсаторы C1 и C2 предназначены для защиты цепей питания от перепадов напряжения и импульсных помех. Резистор R1 и конденсатор С3 обеспечивают сброс микроконтроллера при включении.

Фьюзы микроконтроллера должны иметь следующие значения 0xFF, 0xDF, 0xE4 (Extended, High, Low).

Рисунок 5.
Схема электрическая принципиальная.

Конструкция исполнительного устройства.

Устройство выполнено в корпусах, устанавливаемых на DIN-рейку (рисунок 6).

Рисунок 6.
Конструкция устройства.

В корпусе на заднем плане размещен индустриальный стабилизированный источник питания 110-230VAC/5VDC1A. Разъемы: 110-230VAC, 5VDC.

В корпусе на переднем плане размещено исполнительное устройство. Разъемы: XP2 (PLS8) – подключение сигнального кабеля от датчика уровня жидкости, XP1 (PLS2)–питание 5VDC. Печатные платы устройства и светодиодного монитора показаны на рисунках 7 и 8. Плата светодиодного монитора припаивается к плате устройства.

Рисунок 7.
Схема электрическая принципиальная.

Рисунок 8.
Печатная плата светодиодного монитора.

В архиве.

SepticSignals.c – исходник на Си.
SepticSignals.hex – прошивка.
SepticSignals.dch – схема устройства в DipTrace.
SepticSignals.dip – печатная плата устройства в DipTrace.
SepticSignals_Panel.dip – печатная плата светодиодного монитора в DipTrace.

Архив для статьи