Контроль воды в бочке. Схема индикатора уровня воды

На даче или в загородном доме многие пользуются простыми водяными баками-накопителями, которые выполняют роль импровизированной водонапорной башни. В качестве таких баков выступают и обычные металлические бочки и специальные пластиковые баки. И те и другие — непрозрачны. Что, впрочем, хорошо — вода не успевает зацвести в таких накопителях, даже если они большой емкости.

Вот эта непрозрачность баков делает невозможным точно определить уровень воды в баке, ее остаток. Как правило, такие простые «водонапорные башни» не оснащаются никакой автоматикой и вода из них расходуется «пока не закончится», а наполняются они до тех пор, пока вода не начинает переливаться в переливную трубку. По закону подлости, вода в баках заканчивается всегда в том момент, когда она нужна срочно.

Поэтому хочу рассказать о простых приспособлениях, которые позволят с достаточной точностью определить уровень воды в накопителе.

Этот вариант измерителя уровня основан на эффекте сообщающихся сосудов. Как известно, в сообщающихся сосудах уровень жидкости (в нормальных условиях) всегда одинаковый.

Если на расходную трубку навинтить тройник, а к одному его концу приделать тонкую прозрачную трубку, то уровень воды в этой трубке будет такой же как и в баке. Дачник, заметив, что уровень в баке низкий, включает насос и наполняет бак, отслеживая при этом уровень наполнения.

Недостатком этого способа является то, что смотровая трубка должна быть поднята на уровень самого бака и при этом — хорошо видна. Поэтому такой способ применяют только в садовых баках, летних душах и т.п. А если у вас бак «скрытой установки», например, на чердаке сарая или дома, то придется применить другие способы дистанционного определения уровня воды.

Дистанционный механический измеритель уровня воды состоит из тяжёлого, но все же плавучего поплавка, небольшого блока на краю бака, тонкого и крепкого шнура и грузика. Один конец шнура пропущен через блок и привязан к поплавку. Поплавок можно сделать из небольшого бруска древесины с приклеенным к нему кусочком пенопласта. Такой поплавок будет достаточно тяжелым, но иметь положительную плавучесть. Другой кончик шнура может быть пропущен через направляющие (они представляют собой колечки или короткие обрезки трубок, шланга и т.д.). На кончике шнура висит небольшой грузик.

При изменении уровня воды поплавок опускается и тянет за собой шнурок, а тот, в свою очередь — грузик. Расположив вдоль траектории движения грузика шкалу и разметив ее, дачник всегда может с достаточно точно узнать, сколько воды в баке. Длина шнурка может быть достаточно большой — 10-20 метров. Главное, что бы ничто не мешало его перемещению. Его можно даже заключить в специальную гофрированную пластиковую трубку — кабель-канал, предназначенную для устройства скрытой электропроводки. Для облегчения скольжения шнурок нужно натереть мылом или стеариновой свечкой.

Третий способ определения уровня самый продвинутый. Существуют такие герметичные выключатели — герконы. Это стеклянная колбочка, внутри которой находятся 2-3 контакта, которые замыкаются если геркон попадает в действие магнитного поля. Спаяв пару герконов (или больше) в простейшую электрическую схему, и разместив их внутри пластиковой или алюминиевой трубки, с помощью поплавка с закрепленным на нем магнитом, дачник получит дистанционный измеритель уровня воды.

Поплавок представляет собой деревянное или пенопластовое кольцо, которое надето на трубку. На кольце расположен магнит, желательно тоже кольцевой, например из вышедшего из строя динамика. Один геркон располагается внизу трубки, а второй вверху. Если возле геркона находится магнит, то геркон замыкает свои контакты и загорается соответствующая лампочка или светодиод.

Если дачнику желательно знать промежуточные уровни воды в баке, то необходимо добавить в схему соответствующее количество герконов и лампочек.

Крайние герконы уже могут служить для управления насосом, которые будут вовремя пополнять бак водой из колодца или скважины. Как понимаете, сигнальные лампочки могут быть расположены где угодно.

Кроме уровня в баке, дачнику иногда надо знать и температуру в баке. Например если бак служит источником воды для садового душа.

Это приспособление не измеряет температуру воды, а просто отбирает самую теплую и чистую. Как известно, теплая вода легче холодной и поднимается всегда наверх сосуда, где она находится. В тоже время, расходная трубка обычно расположена на самом дне бака, что бы можно было слить всю воду. Поэтому в самом простом случае, человек, который моется в летнем душе начинает расходовать самую холодную воду из бака. Это неприятно.

Что бы избежать этого явления, рекомендуется сделать верхний водозаборник, который начнет сливать воду начиная с самой теплой. Такой водозаборник представляет собой несколько метров шланга (желательно гофрированного жесткого), нижний конец которого присоединен к расходной трубе, а верхний — прикреплен к поплавку с нижней его стороны. Шланг должен быть свернут в виде спирали, желательно немного концентрической. Что то вроде половинки матрасной пружины. Что бы он держал такую форму, можно внутрь него вставить отрезок тонкой сталистой проволоки и придать ей нужную форму. В качестве гофрированного шланга можно также использовать упругий пластиковый кабель-канал для электропроводки.

Теперь в вашем душе мыться будет гораздо приятнее.

Обычно в садовом душе температура воды представляет для дачника полную загадку. Пока не откроешь кран — не узнаешь. Варианты с дистанционными электронными термометрами мы не рассматриваем.

Между тем, узнать температуру воды в баке можно с помощью следующего простого устройства, который вы можете сделать сами. Необходимо взять небольшой металлический баллончик — 0,5 литра будет вполне достаточно и герметично приделать к нему тонкую трубочку. В идеале — металлическую, но подойдет и из любого упругого материала. На свободном краю трубочки устанавливается «U»-образная стеклянная трубочка. Можно придать такую форму и прозрачному шлангу и закрепить его на кусочке фанеры. Когда в баке самая холодная вода, в трубочку заливают немного подкрашенной воды, и несколько капель машинного масла (что бы вода не испарялась). Баллончик пригружается балластом, что бы не всплывал.

Маленькая хитрость от Секрет Мастера. Два простых предмета позволяющих улучшить жизнь дачника и не испортить настроение в какой-нибудь момент. Садоводы знают эту проблему, когда наливаешь бочки не всегда понятно когда надо выключить воду, поэтому приходится часто проверять уровень воды или пропустить момент перелива и сделать наводнение на грядках. Смоделка сделана случайно при проведении одного эксперимента. Такой простой лайфхак позволит из далека визуально контролировать количество воды в бочке и не пропустить момент выключения подачи воды.

Как сделать индикатор наполнения своими руками

Материалы и инструмент

Для работы потребуется только подручные материалы труба — пластмассовая, металлическая или импровизированная из пластиковой бутылки, медицинская или хозяйственная перчатка. Суть процесса индикации простая. Вода наливаемая в бочку повышает уровень воды. Если установить трубу внутрь бочки, то воздух из трубы будет постепенно вытесняться водой, вот этот воздух и можно использовать для надувания медицинской перчатки, воздушного шарика или предмета из . Важно рассчитать объем так, чтобы воздуха хватило для надувания перчатки. Объем регулируется длиной и диаметром трубы. Пример реализации маленькой хитрости смотрите на фото и видео:).

Вода поступает в бочку

Бочка полная

Самоделка найдет применение и для других случаев жизни, где установлены емкости не оборудованные автоматикой, но требующие контроля или знания уровня жидкости, например, баки летнего душа, напорные баки, септики и т.п.

Иногда требуется узнать, сколько воды или иной токопроводящей жидкости осталось в какой-либо закрытой емкости. Например в металлической бочке закопанной в землю либо поднятой на высоту так, что не возможно определить ее содержимое. Для решения этой проблемы рекомендую собрать схему простого датчик уровня воды. Устройство состоит всего из нескольких радиокомпонентов: резисторов, транзисторов и трех светодиодов.

Из-за меняющегося давления в отопительной системе и нагрева жидкости расширительный бочек делают открытым, поэтому через какое-то время часть воды выкипает, и это приводит к остановке циркуляции воды и перегреву нагревательных элементов. Данное устройство покажет когда уровень воды снизиться ниже датчика.

VT1 и VT2 практически любые маломощные,BC547, BC337-40 или C9014. IC1- LM358 или 741. Светодиоды любые на напряжение 3-4В. Все резисторы мощностью 0.125Вт.

Транзисторы VT1 и VT2 образуют усилитель с гальванической связью. Сопротивление R2 задает смещение на базу второго транзистора и в то-же время являясь нагрузкой первого. Резистор R3 предназначен для нагрузки VT2.

Если контакты устройства находятся в воде или иной токопроводящей жидкости, то плюс питания окажется соединен с резистором R1 через воду, поэтому на базу транзистора VT1 поступает напряжение и он отпирается, при этом VT2 остается закрытым и не инвертирующий вход операционного усилителя будет подключен к минусу через сопротивление R3. На выходе операционного усилителя будет присутствовать логический ноль и первый светодиод засветится, говоря о нормальном уровне воды.

Если уровень жидкости снизится и водяной контакт разомкнется, то напряжения смещения перехода на базе VT1 исчезнет и он будет закроется. Соответственно база VT2 будет соединена с плюсом питания и он отпирается, соединив не инвертирующий вход ОУ с плюсом, и поэтому на его выходе формируется уровень логической единицы, второй светодиод начинает сигнализировать о снижении уровня жидкости.

Индикатор уровня воды можно также подключить и к звуковой индикации. Подсоединив вывод OUT индикатора уровня к выводу блока аудио сигнализации ().

В роли датчика подойдут обычные два провода можно применить толстый двужильный провод, оголив концы. Датчик монтируемый на необходимый нам уровень контроля.

Датчик уровня воды своими руками

Внешний вид датчика уровня жидкости показан на фотографиях ниже. В качестве зондов применяется проволока из нержавеющей стали, которая припаивается к контактам разъема, после чего это пространство заполняется герметиком или клеем.

В состав конструкции входят три зонда: - общий, - включение и - выключение. Изолирующие втулки изготовлены из внутренней изоляции коаксиального кабеля большого диаметра. Конструкция соединяется с блоком автоматики при помощи экранированного кабеля с двумя изолированными жилами. Экранирующая оплетка подключена к общему зонду.

Датчик уровня жидкости с звуковым оповещением

В роли датчика используются два металлических стержня погруженных в жидкость. Принцип работы преобразователя основана на способности подовляющего большинства жидкостей проводить ток. Высокая чувствительность преобразователя обеспечивается применением логической микросборки КМОП на полевых транзисторах с изолированным затвором. Отечественная микросборка К561ЛА7 состоит из четырех логических элементов «И-НЕ». На DD1.1 и DD1.2 собран классический генератор прямоугольных импульсов, работающий на частоте 3 Гц.

Генератор, выполненный на DD1.3 и DD1.4, работает на частоте 1 кГц. Если погружаемый датчик соприкасается с жидкостью, емкость C1 начинает заряжатся и запускает генератор DD1.1 – DD1.2, который, каждые 350 миллисекунд запускает генератор на DD1.3 – DD1.4. Поэтому на выходе радиолюбительской самоделки появляется генерируется прерывистый звуковой сигнал. Чувствительность можно настраивать подбором сопротивления R1. Чем больше его номинал, тем выше чувствительность. Емкость C1 защищает высокоомный вход микросборки от вероятных помех.

Более простой вариант схемы:

Для сборки этого датчика уровня воды вам потребуется: полевой транзистор IRF540N или аналогичный, например IRFZ44N; Любой Активный зуммер (пищалка); Сопротивление на 1 МОм; Источник питания 12В, например аккумуляторная батарея.

Принцип работы схемы для контроля уровня жидкости показан в видео инструкции ниже:

Многие дачники мечтают соорудить летний душ у себя на участке, но постоянно откладывают эту работу, считая ее слишком сложной и трудоемкой. На самом деле все очень просто, и для того чтобы соорудить простейшую конструкцию, уйдет не так много времени. Например, чтобы сделать душ из бочки своими руками, понадобится минимум затрат и материалов, поэтому именно этот вариант мы и рассмотрим в данной статье.

Основные виды бочек, которые используются чаще всего

Для того чтобы система была удобной и практичной, важно подобрать оптимальную емкость, мы рекомендуем рассмотреть следующие варианты:

Металлические	Это самые обычные емкости из стали, вместимость которых чаще всего составляет 200 литров. Их основное достоинство – низкая цена и доступность, но есть и большой недостаток, который заключается в подверженности материала коррозии. И если снаружи поверхность можно периодически подкрашивать и обрабатывать, то изнутри она будет ржаветь и портиться.
Оцинкованные	Более надежное и долговечное решение, чем вышеописанное. Главное отличие – слой гальванического покрытия, который препятствует возникновению ржавчины, но если поверхность повредить, то там начнет развиваться коррозия.
Пластиковые	Этот вариант отличается огромным разнообразием конфигураций, размеров и форм. Вы можете выбрать изделия любых форм: круглая, квадратная, плоская и т.п. Это позволяет упростить процесс установки своими руками за счет того, что можно найти нужную конфигурацию.
Нержавеющие	Самый дорогостоящий вариант, который отличается высокой долговечностью и высокой устойчивостью к коррозии. Использовать такую конструкцию нецелесообразно, если вам нужен простой бюджетный вариант.

Важно! Если вы приспосабливаете под какую-либо бочку, то обязательно убедитесь в том, что она не использовалась для хранения химических веществ и других компонентов, которые могут негативно повлиять на здоровье человека.

Преимущество пластика — огромный выбор форм и размеров

Как провести работы

Мы разберемся, как сделать бочку для душа своими руками и как собрать конструкцию. Все довольно просто, но знать основные правила и рекомендации все равно нужно.

Подготовка емкости

Перед тем, как из бочки сделать душ, убедитесь, что она чистая изнутри. Идеальный вариант – емкости, которые использовались для хранения пищевых продуктов, это гарантирует их безопасность.

• В первую очередь необходимо запастись всем требуемым, в первую очередь лейкой и краном. Проще всего использовать конструкцию из пластика, в которой есть и кран, и лейка, но можно собрать систему и самостоятельно, все нужные элементы вы сможете приобрести в любом специализированном сантехническом магазине, важно, чтобы узлы подходили друг к другу.

• Если у вас бочка из металла, то понадобится дрель и сверло по диаметру трубки на кране для того, чтобы просверлить отверстие. В случае с пластиковыми вариантами все намного проще: достаточно ножа и карандаша для разметки отверстия, главное, делать все аккуратно, чтобы не испортить бочку.

• После того, как отверстие сделано, можно прикреплять трубу, делается это просто, с наружной стороны ставится гайка и резиновое уплотнительное кольцо, такие же элементы устанавливаются и изнутри. Система аккуратно зажимается, чтобы резиновые кольца не потрескались и не были раздавлены.

Важно! Можно прикрепить дождик и через шланг, тогда вы сможете использовать лейку как в обычном душе.

Установка конструкции

Правильное крепление бочки для душа так же важно, как и качественная сборка, работы проводятся следующим образом:

• В первую очередь следует подготовить конструкцию, на которой будет располагаться емкость, каркас должен быть таким, чтобы без проблем выдерживать вес полной бочки, это очень важно для безопасной эксплуатации. Можно использовать либо дерево, либо металл, все зависит от того, что есть под рукой или что проще приобрести.
• При сборке каркаса важно учитывать конфигурацию емкости, чтобы она устанавливалась максимально надежно, так для круглых вариантов можно сделать овальные вырезы в опорах, а если емкость ставится вертикально, то по месту ее расположения крепятся дополнительные брусья или металлические элементы.
• Установка бочки для душа начинается с ее пробного расположения, важно убедиться, что конструкция располагается устойчиво и никакие элементы не создают помех.
• Рассмотрим, как укрепить бочку для душа, это может быть проведено двумя способами: либо с использованием плоских широких ремней из синтетических материалов, которые очень долговечны и прочны, либо применяя перфорированную ленту из оцинкованной стали – она гибкая, очень прочная и может повторить форму емкости, обеспечивая максимально надежный прижим.

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

• Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
• Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
• Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело – измерять высоту питьевой воды в баке, другое – проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

• поплавочного типа;
• использующие ультразвуковые волны;
• устройства с емкостным принципом определения уровня;
• электродные;
• радарного типа;
• работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

Рисунок 4. Измерение уровня жидкости кондуктометрическими датчиками

В приведенном примере задействован трехуровневый сигнализатор, в котором два электрода контролируют заполнение емкости, а третий является аварийным, для включения режима интенсивной откачки.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Рис. 5. Емкостной датчик уровня

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня – на замыкание, максимального – на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.