Контроллер управления насосом своими руками

Контроллер для насоса

Всем доброго дня! Хочу поделиться с вами схемой простого контроллера для насоса емкости с водой, которая может пригодиться в любом хозяйстве.

1. Как это работает.

Изначально замысел был очень простой — контроллер должен управлять насосом и следить за тем, что бы в баке вода не опускалась ниже заданного уровня. Для контроля уровня воды используется два датчика. Один устанавливает желаемый минимальный уровень в баке, а второй — максимальный. Позднее решено было добавить ещё один датчик — аварийный, который располагается выше максимального. Ещё хотелось что бы насос не работал по принципу бачка с водой от унитаза. Это значит что насос должен включаться только тогда, когда уровень воды опуститься ниже минимального и наполнять его до максимального уровня. А затем опять ждать пока вода не опустится ниже минимального уровня, что бы снова включить насос. Для управления насосом будем использовать реле с нормально разомкнутыми контактами, которые должны включать катушку пускателя насоса. Так же добавлена дополнительная защита в виде механического поплавка с микропереключателем, который подключается в разрыв цепи питания катушки реле. Вместо него можно поставить простую перемычку.

Предусмотрено два светодиода. Зеленый — индикатор работы и красный — горит в момент работы насоса, если сработал аварийный датчик — быстро моргает.

2. Принципиальная схема.

Для управления насосом и контроля уровня воды воспользуемся MSP430G2452 или MSP430G2553 (но последний использовать как то жалко ведь с задачей вполне справится младший контроллер). В качестве источника питания используется зарядное от телефона на выходе которого честные 5 Вольт. Это очень важно, так как использование другого напряжения влекут за собой изменение номиналов подтягивающих резисторов на входах контроллера к которым подключаются датчики уровня воды. Для стабильной работы необходимо что бы на вход поступала стабильный высокий уровень, который контроллер определяет как логическую «1» (желательно не менее 2,5 В) в случае питания от 5 вольт напряжение «1» составляет около 3.2 вольта, поэтому если питание будет больше 5 вольт на вход придет больше 3,3 вольт, что может повредить контроллер. В последнем случае необходимо уменьшить номиналы R3-R5 пока напряжение на входе не будет в пределах от 2,5В до 3,3В. А для получения 3,3 Вольта для питания контроллера воспользуемся LM317.

Датчики представляют собой два контакта с минимальным расстоянием между ними. Подключаются следующим образом +5 вольт — общий для всех датчиков и подключается на один контакт, а второй контакт подключается к соответствующим входам на контроллере. При их замыкании водой на контроллере появляется логическая «1».

3. Прошивка контроллера

Программа работы контроллера написана на IDE Energia, поэтому программу можно легко адаптировать к любому контроллеру Arduino просто переписав входы и выходы под свой контроллер, да и схема почти не изменится.

// Управление насосом для резервуара с водой
// Используется два датчика минимальное и максимальное значение воды
// И аварийный датчик расположенный выше двух других
// Алгоритм работы
// 1. Изначально бак пустой
// 2. Начинаем наполнять воду до максимального уровня и оключаем насос
// 3. Насос выключен до тех пор пока вода не опустится ниже минимального уровня
// 4. Наполняем бак пока не достигнем отметки максимального уровня
// 5. Если вода достигает аварийного датчика, то насос отключается

int minim = 5; // пин мимальный уровень
int maxim = 6; // пин максимальный уровень
int maxstop = 7; // пин аварийного отключения
int realay = 8; // пин реле
int led = 3; // пин светодиода когда горит реле включено
int x=1; // переменная, если х=1 наполняем резервуар если х=0 — опустошаем
int mi = 0;
int ma = 0;
int ms = 0;
int ledon = 2; // светодиод — индикатор работы контроллера

void setup()
<
pinMode(realay, OUTPUT);
pinMode(led, OUTPUT);
pinMode(ledon, OUTPUT);
pinMode(minim, INPUT);
pinMode(maxim, INPUT);
pinMode(maxstop, INPUT);
digitalWrite(ledon, HIGH);
>

void loop()
<
mi = digitalRead(minim); // считываем значения с датчиков
ma = digitalRead(maxim); // минимального и максимального значения
ms = digitalRead(maxstop); // аварийный датчик

if (ms==HIGH) // Если вода достигла аварийного датчика, то отключаем насос и моргаем led об аварии
<
digitalWrite(realay, LOW);
digitalWrite(led, LOW);
delay(200);
digitalWrite(led, HIGH);
delay(200);
>
else // иначе работаем в штатном режиме
<

4. Печатная плата

Плата разведена с учетом имеющихся в наличии деталей и сделана по народной технологии ЛУТ. Обратите внимание, что в моей плате необходимо установить две перемычки.

На данный момент остается очень важный момент. На сколько хватит датчиков воды? Я имею ввиду будут ли они подвержены коррозии и как это отразится на их работе. Может кто знает ответ на этот вопрос.

Вы можете скачать архив с прошивкой, файлами платы и датчиков вот тут. АРХИВ

Источник

Автоматическое управление водяным насосом (К561ЛА7, КТ604АМ)

В сельской местности водопровод есть не всегда и не везде, в лучшем случае водоснабжение из скважины, но чаще и из обычного колодца. Такая система водопровода требует использования накопительной емкости, в которую вода закачивается из колодца.

Для того чтобы поддерживать необходимый запас воды нужно периодически пополнять эту емкость, включая водяной погружной насос, находящийся в колодце. Вручную делать это хлопотно. Лучше эту работу поручить несложному электронному автомату.

Схема автомата изолирована от электросети, поэтому абсолютно безопасна для пользователя водопровода. Для определения уровня воды в резервуаре используются три щупа из нержавеющего металла (автор использовал три шампура из нержавеющей стали). Два из них опущены на глубину почти до дна резервуара.

А один сделан короче, так что бы контактировал с водой при полном резервуаре.

Резервуар — пластмассовый «еврокуб», в него помещается один кубометр воды. Для установки датчиков в верхней стенке «еврокуба» просверлены три отверстия, по размеру пробок от винных бутылок, так чтобы они туда туго вставлялись. В пробках прорезаны меньшие отверстия, в которые вставлены выше указанные шампуры (от шашлычного набора).

Длина одного шампура почти равна одному метру. Вот таких два вставлены служат датчиками Е2 и Е3, они опущены почти до дна «еврокуба». А третий шампур укорочен до 15 см.

Это датчик Е1, он контролирует верхний предел заполнения «еврокуба».

Принципиальная схема управления насосом

Когда «еврокуб» пуст, все датчики с водой не контактируют. На входы логического элемента D1.3 поступает напряжение высокого уровня через резистор R4 от источника питания. При этом на выходе D1.3 будет логический ноль. Он поступает на вывод 5 элемента D1.2, образующего вместе с элементом D1.1 обычный RS-триггер с инверсными входами.

Так как на выводе 6 D1.2 — ноль, триггер устанавливается в такое состояние, когда на выходе D1.1 так же ноль, а на выходе элемента D1.4 возникает логическая единица. Ток с выхода D1.4 через резистор R6 поступает на базу транзистора VТ1, тот открывается и реле К1, обмотка которого включена в его коллекторной цепи, своими контактами подключает насос, через разъем Х2 и Х2, к электросети.

Рис.1. Принципиальная схема устройства автоматического управления водяным насосом.

Насос начинает накачивать воду в «еврокуб». Сначала погружаются датчики Е2 и Е3. На входах элемента D1.3 устанавливается логический ноль, на его выходе единица. Но RS-триггер на D1.1 и D1.2 своего состояния не меняет. Как только уровень воды достигает датчика Е1 на выводе 1 D1.1 устанавливается логический ноль.

RS-триггер переключается и теперь на выходе D1.4 — ноль. Транзистор VТ1 закрывается и реле К1 выключает насос. «Еврокуб» заполнен.

В дальнейшем, на различные нужды вода из «еврокуба» расходуется, и её уровень в нем понижается ниже датчика Е1. Напряжение на выводе 1 D1.1 поднимается до логической единицы, но на состояние RS-триггера это никак не влияет. Насос будет включен только тогда, когда «обсохнет» датчик Е3.

Детали и налаживание

Реле К1 фирмы «Bestar» типа BS-115C-12A-12VDC с обмоткой на 12V и контактами на 240V и 12А. Реле можно заменить любым аналогом, полным или функциональным. Если это не полный аналог -потребуется внести изменения в монтаж.

Транзистор КТ604АМ можно заменить на любой КТ602, КТ603, КТ604 или КТ815.

Диоды 1N4004 — любые диоды на напряжение не ниже 400V.

Рис.2. Печатная плата для автомата управления водяным насосом.

Трансформатор Т1 -китайский, неизвестной марки, от разбитого сетевого блока питания с выходным напряжением 12V. Можно подобрать любой аналогичный. Можно купить дешевый сетевой блок питания на 12V и использовать его вместо схемы T1-VD2-VD5-C2.

Конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 12V.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7 или зарубежным аналогом.

Рис.3. Расположение деталей на печатной плате автомата управления насосом.

Схема монтажа показана на рисунках 2 и 3. Монтаж можно выполнить на печатной плате, но у автора не оказалось такой возможности, поэтому в качестве основы для платы был использован кусок строительного пластика. В общем, это очень похоже на гетинакс, но одна сторона цветная, с рисунком, а вторая коричневая.

В заготовке были просверлены отверстия согласно рис.2, затем в них, согласно рисунку 3, были установлены все компоненты. Выводы слегка подогнуты, чтобы не вываливались. Затем, взята медная проволока от телефонного кабеля, зачищена, облужена, и проложена с навивкой в один-два витка на выводы деталей, в соответствии со схемой соединений на рисунке 2. После все точки соединения пропаяны.

Конечно, это не так прочно и надежно, как печатная плата, но тоже работает, если в процессе эксплуатации нет серьезных механических воздействий на монтаж.

Если монтаж делать на печатной плате, нужно рисунок 2 брать как схему расположения печатных дорожек и монтажных отверстий. Естественно, дорожки будут существенно шире, чем показано на схеме. А рисунок 3 брать как схему расположения деталей.

В принципе, налаживания никакого не требуется. Если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, должно работать сразу. Единственно, может потребоваться подбор R2 и R4, — если в воде мало примесей, её токопроводность низка, и их сопротивление, в таком случае, придется увеличить.

Данный автомат можно применить там, где есть центральный водопровод, но работает с перебоями, для заполнения резервного резервуара, заменив насос на электромагнитный клапан.

Гайсаков В. РК-2016-03.

Литература: Афанасов В. И. «Автомат для сельского водопровода». РК2011, 3.

Источник

Микросхема К561ЛА7 и автоматика насосной станции на ней своими руками для частного дома

Владельцы индивидуальных строений возводят около своих жилищ колодцы или артезианские скважины, которые обеспечивают их водой.

Еще несколько десятков лет назад ее носили ведрами. Однако мы живем в то время, когда система автоматизации стала доступной для простого человека.

Она способна значительно облегчить тяжелый физический труд, высвободить время для продуктивной интеллектуальной деятельности.

В публикуемой статье подобраны советы домашнему мастеру по изготовлению простого автомата управления водяным насосом на основе доступной микросхемы К561ЛА7. Он хорошо справляется с водоснабжением частного дома. Его несложно изготовить своими руками. Излагаемый материал дополняется поясняющими картинками, схемами и видеороликом.

Микросхема К561ЛА7 в качестве основного элемента логики

Ее производство было широко налажено во времена СССР. Конструктивным исполнение стал пластмассовый корпус с двумя рядами четырнадцати выводов: по 7 штук с каждой стороны.

В основу работы логики управления микросхемы КМОП структуры заложены четыре одинаковых элемента с двумя входами, работающими по принципу «И-НЕ».

Как сделать автоматику насосной станции

В статье рассматривается вопрос, когда водоснабжение дома уже организовано, то есть имеется колодец с водой и в нем смонтирован электрический насос, способный создавать необходимый напор для водоподъема.

Нам остается спланировать схему его управления в автоматическом режиме и выполнить ее монтаж отдельным блоком. Для этого потребуется любой паяльник и небольшой комплект электронных деталей.

Основные принципы работы силовой части

Управление насосом может проводиться двумя способами:

Особенности подключения питания

Предлагаемый автомат предусматривает изготовление блока автоматики в виде отдельного корпуса, подключаемого в разрыв питания силовой цепи ручного режима.

Это означает, что обычный водяной насос, например, бюджетная модель «Ручеек», включается в работу после того, как вилка шнура его питания вставляется в розетку и на нее подается напряжение включением автоматического выключателя.

На блоке автоматики тоже делается шнур питания с вилкой и выходная розетка, от которой будет подаваться напряжение на насос. Это позволяет в любой момент перевести схему на работу в ручном режиме для того, чтобы выполнить профилактику или ремонт схемы управления.

Как контролируется уровень воды

Логическая часть микросхемы автоматики постоянно сканирует состояние датчиков. Они выполнены простыми металлическими электродами в виде стержней из проволоки со слоем изоляции для НП и ВП (внизу она снята), а для ОП — оголенный металл: нержавейка или алюминий. Их располагают на разных уровнях.

Нижнее положение воды в резервуаре оценивает датчик НП, а верхнее — ВП. Общий электрод ОП расположен так, что охватывает всю контролируемую область работы.

Подобное размещение позволяет микросхеме логики автомата определять наличие воды в резервуаре по прохождению токов, создаваемых приложенными потенциалами к электродам через жидкость. За счет этого судят об уровне:

• верхнем — когда токи протекают между НП-ОП и ВП-ОП;
• среднем — ток имеется только в цепи НП-ОП;
• нижнем — тока нет нигде.

Особенности крепления блока

Подобную схему я собрал соседу в гараж. У него там сделана яма для хранения овощей. Место расположения около горы оказалось не совсем удачным. Весной при таянии снега, летом и осенью в дождь вода способна затопить подвальное помещение и ему приходится ее откачивать.

Собранная схема автоматики значительно облегчила управление насосом. Она смонтирована в корпусе от старого электронного блока с возможностью установки на столе, стеллаже или стационарном креплении на стене. Хозяин просто поставил прибор на полку, расположенную на двухметровой высоте и подключил его в сеть.

Автоматика успешно работала два года. Затем хозяин случайно задел за корпус и уронил прибор на бетонный пол. Внутри блока произошло короткое замыкание, сгорел понижающий трансформатор и микросхема К561ЛА7.

Монтаж системы автоматики и ее крепление выполняйте надежно. Сразу исключайте возможность случайного падения и повреждения оборудования любыми способами. Обращайте внимание на защиту корпуса прибора по квалификации IP.

Электронная схема

Для ее реализации используется микросхема К561ЛА7. Под нее создаются цепи:

• питания;
• контроля уровней воды датчиками;
• светодиодной индикации;
• управления коммутационным аппаратом.

Схема питания

Обратим внимание на:

• трансформатор;
• диодный мост;
• стабилизатор напряжения.

Трансформатор

Для питания электроники потребуется понижающий трансформатор 220/10-15 вольт с током от 60 мА или выше. Его можно намотать самостоятельно по методике, расписанной мной в статье об электрическом паяльнике «Момент» или взять от старого лампового телевизора марки ТВК110Л. Также подобные модели не сложно купить через интернет в Китае или другой стране.

Диодный мост

Выбор КЦ405Е с допустимым током выпрямления 1000 мА в схеме приведен как пример. Вполне можно обойтись мостиком с уменьшенными номиналами или спаять диодную сборку из других доступных полупроводников с меньшей мощностью. Микросхема К561ЛА7 и подключенные к ней цепи управления не создают больших нагрузок.

Стабилизатор напряжения

Полупроводниковая сборка КРЕН8Б предназначена для стабилизации питания логической микросхемы на 12 вольт. Она выпускается в едином корпусе, широко применяется в радиоэлектронных устройствах.

Ее вполне можно заменить самодельным стабилизированным блоком питания на биполярных транзисторах, но особого смысла заниматься этим вопросом я не вижу.

Схема контроля уровня воды

Способ подключения

Соединение электродных датчиков с входами логической микросхемы осуществляется проводами. Для их прокладки удобно монтировать две цепи:

1. внутреннюю в корпусе блока автоматики;
2. внешнюю к электродам.

Чтобы их соединить на корпусе прибора устанавливают клеммник любой доступной конструкции. Во внешней цепи необходимо хорошо выполнить изоляцию проводов, защитить места пайки от попадания влаги и воздействия коррозии.

Откачивание воды из резервуара

Положение перемычки J1, выделенной на электронной схеме автоматики коричневым цветом, определяет логику откачивания насосной станции. Ставим ее в позицию 1-2.

Не стану полностью описывать работу электроники, а на возникающие вопросы отвечу в комментариях. Просто кратко укажу, что при уровне воды выше верхнего положения логика подает сигнал на откачку, а насос будет работать до тех пор, пока не уберет воду так, что осушит, разорвет цепь между нижним и общим датчиками.

Когда вода снова заполнит резервуар, дойдя до верхнего уровня, то насос автоматически повторит только что описанный цикл.

Закачивание воды внутрь резервуара

Перемычка J1 устанавливается в позицию 2-3. Насос работает на заполнение емкости от сухого состояния до верхнего уровня и прекращает закачку на нем. При осушении емкости цикл возобновляется.

Силовая схема подключения напорной и сливной магистрали насоса должна соответствовать выбранному режиму управления и положению перемычки J1 в блоке автоматики.

Схема светодиодной индикации

Светодиоды можно монтировать любые, однако выбранные с более ярким свечением будут заметнее.

Горение светодиода HL1 свидетельствует о подаче напряжения на насос, то есть о его включении, а HL2 — на схему питания всего блока.

Схема управления силовым выходным контактом

Оптопара U1 обеспечивает гальваническую развязку цепей управления, воды и симистора VS1, подающего питание 220 вольт на насос. Технические характеристики КУ208Г обеспечивают управление электродвигателями мощностью до двух киловатт, что обычно достаточно для бытовых целей.

Варианты изменения силового каскада

Для подключения более мощных электродвигателей потребуется применять симисторы, выдерживающие повышенные нагрузки.

Альтернативным решением схемы является отказ от симистора и применение реле или магнитного пускателя. С этой целью необходимо заменить транзисторный ключ VT1 более мощным. Например, допустимо собрать составной транзистор из двух: КТ315 + КТ815 или их аналогов. Для такого подключения используют схему Дарлингтона.

Она станет управлять обмоткой реле, подавать на нее напряжение.

Выходной контакт реле будет пропускать через себя ток нагрузки электродвигателя насоса. Чтобы увеличить его работоспособность рекомендуется все свободные контакты подключить параллельно, обеспечить их одновременное срабатывание.

При задействовании в схеме электроснабжения реле или пускателя необходимо уточнить мощность блока питания и характеристики понижающего трансформатора: возможно, его придется заменять усиленной моделью.

Стоит заметить, что собранная по любому из вариантов схема автоматики насоса работает сразу без необходимости сложной наладки. Главное условие: исключить ошибки при ее монтаже. Сборку блока автоматики допустимо выполнять навесным методом. Но лучше использовать печатную плату.

Для закрепления материала рекомендую посмотреть видеоролик владельца Vodjlei «Автоматика на насос Ручеек».

Напоминаю, что сейчас вам удобно задать вопрос в комментариях и поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

Источник