Краны с сервоприводом своими руками

Как сделать кран своими руками: рекомендации умельцев

Современная промышленность выпускает много разнообразных кранов и вентилей для регулирования потока жидкости. Для любой сферы применения можно найти подходящий. Однако пытливые умы домашних мастеров не оставляют попыток разработать и воплотить в жизнь собственные конструкции. Иногда это вызвано желанием сэкономить, но чаще- стремлением проверить собственные силы как конструктора, машиностроителя, слесаря и электротехника.

Виды кранов

Пытаться повторить конструкцию обычного запорного вентиля не имеет практического и экономического смысла, если домашняя мастерская не оборудована высокоточными фрезеровальными, токарными и сверлильными станками. Цена промышленных образцов при массовом производстве доступна даже самому скромному бюджету. Другое дело- технически сложная запорная арматура для специальных применений, такие, как:

• шаровый с электроприводом;
• игольчатый;
• незамерзающий;
• с проточным водонагревателем;

Варианты их реализации своими руками будут рассмотрены ниже.

Шаровый с электроприводом,

Моторизованный вентиль может найти свое применение в современных «умных» системах водоснабжения, отопления и кондиционирования воздуха, создаваемых домашними мастерами с минимальным использованием покупных компонентов. Кроме проверки своих сил, тут будет и существенная денежная выгода- покупное устройство с электроприводом стоит от 2 до 10 тыс. руб.

Для шарового крана с установленным электроприводом, сделанного своими руками, понадобятся следующие материалы и комплектующие:

• шаровой вентиль 3/4″;

Рисунок 1: Вентиль 3/4

• привод стеклоподъемника для Лада 1117, 2123 левый LSA;

Рисунок 2: Электропривод стеклоподъемника

• реле автомобильные пятиконтактные – 2 шт.;
• концевые микровыключатели- 2 шт.;
• жесть листовая толщиной 1 мм (для станины и хомутов);
• трубка стальная 10 мм- обрезки (для втулок);
• профиль квадратный 10*10 мм- 10 см;
• полоса металлическая 4 мм толщиной- 10*1 см;
• пружина диаметром 12 мм;
• болт М8*45 с гайкой и шайбами- 2 шт.

Все электрооборудование на 12 вольт. Из инструментов нужны:

• дрель;
• ножницы по металлу;
• верстак с тисками;
• сварочный аппарат;
• ручной слесарный инструмент (молоток, отвертка, гаечные ключи, пассатижи и т.п.)

Создаваемый механизм должен позволять управлять электрическим краном как с помощью привода, так и вручную. Последовательность изготовления следующая:

• Выгнуть П-образную раму из листа металла.
• Из отрезков трубки сделать втулки для крапления привода стеклоподъемника к станине.
• Закрепить привод.
• Станину закрепить на патрубках, выходящих из шарового крана, с помощью хомутов.
• Из квадратного профиля вырезать насадку на ось редуктора.
• Приварить к ней полосу.
• Из полосы и рукоятки собрать рычажный механизм привода, подпружинив его. Пружина прижимает рычаги друг к другу, при необходимости их можно быстро разъединить без использования инструментов и управлять краном вручную.
• Полосу шарнирно закрепить к рукоятке с помощью болта и гайки. Гайку законтрить.
• Квадратный профиль закрепить на валу редуктора стеклоподъемника.

Далее следует опробовать кинематику, подавая напряжение на электродвигатель. Можно использовать автомобильный аккумулятор или блок питания мощностью не менее 50 вт. Рычажная передача должна двигаться плавно, без рывков и перекосов. При необходимости подправить задевающие друг друга детали напильником.

Теперь наступает очередь электрической части привода.

• В крайних положениях рукоятки смонтировать концевые микровыключатели.
• Подключать их следует таким образом, чтобы они размыкали цепь управления реле, через которое включен двигатель, по достижении крайнего положения «Открыто» или «Закрыто».

Такой привод можно подключать к цепям управления системы «умного дома». Электрокран для воды, сделанный своими руками будет экономически эффективен, если привод стеклоподъемника достанется недорого. Новый стоит до 1 тыс. руб., и может съесть половину экономии.

Вместо привода стеклоподъемника можно использовать и любой другой электропривод,

Рисунок 3: Моторизованный кран

близкий по мощности и крутящему моменту.

Игольчатый

Игольчатый клапан с большим диапазоном регулировки можно собрать из подручных материалов с малыми затратами. Для его изготовления потребуется:

• Шприц пластиковый одноразовый 2 мл.
• Шприц инсулиновый 1 мл.
• Шарик от подшипника – 2 шт.
• Пружины- 2 шт.
• Гайка и регулировочный винт.
• Эпоксидный клей.
• Крепеж.
• Пластиковые стяжки-2 шт.

Рисунок 4: Схема клапана

На схеме обозначены:

• Шприцы- черным.
• Шарики- синим.
• Пружины- зеленым.
• Шток- красным.
• Направление движения жидкости- зелеными стрелками.

Чтобы сделать кран, следует:

• Подобрать шарики по диаметру. Большой должен быть чуть меньше внутреннего размера 2-мл шприца, маленький- в 2 раза меньше.
• Подобрать пружины по усилию. Усилие сжатия большой пружины примерно вдвое больше, чем малой.
• Просверлить в большом шприце возле носика отверстие, равное внутреннему диаметру инсулинового. Притянуть инсулиновый шприц за ушки стяжками, обмотать синтетическими нитками и проклеить.
• Вставить в большой шприц малый шарик и меньшую пружину.
• Отрезать шток поршня.
• Вставить большую пружину и второй шарик.
• Вставить регулировочный винт.
• Притянуть гайку винтами к ушкам.

Рисунок 5: Готовая конструкция

Поступающая жидкость будет стремиться отжать шарик от входного отверстия, пружина будет поджимать его обратно тем сильнее, чем сильнее будет завернуть регулировочный винт. Если винт будет полностью вывернут- поток будет проходить свободно, если полностью закручен- поток будет перекрыт.

Незамерзающий кран

Тем, у кого есть необходимость пользоваться водопроводом на участке в зимнее время, сталкиваются с проблемой замерзания уличного крана. При больших перепадах температуры вода внутри арматуры и труб превращается в лед и может разорвать их.

Есть несколько способов организации такого водоснабжения:

• Установка покупного незамерзающего крана. В нем тарелка клапана находится внутри теплого контура стен. Устанавливают его всегда с уклоном в сторону улицы. Тогда после закрывания клапана оставшаяся в патрубке вода вытекает вниз и не замерзает в трубе. Устройства выпускаются разной длины, что позволяет установить из в различные по толщине стены.

Рисунок 6: Незамерзающий клапан

• Самодельная версия такого устройства представляет собой обычный тарельчатый кран, смонтированный на подводе внутри теплого контура стен. Его шток удлинен прутком, проходящим сквозь стену в трубке. Снаружи на прутке закреплена рукоятка. Патрубок также должен быть установлен с уклоном в сторону улицы. Этот способ требует лишнего отверстия в стене, но обходится в несколько раз дешевле. Разумеется, придется периодически скалывать наледь, образующуюся под изливом.

Рисунок 7: Самодельный незамерзающий клапан

• Кран, установленный на подземном утепленном водопроводе. В этом случае обязательно наличие дренажа, в который будет сливаться вода, остающаяся после закрытия крана в вертикальном патрубке. В конструкции применяется трехходовой клапан, установленный в утепленном приямке.

Рисунок 8: Трехходовой клапан

• Управляется клапан с улицы через удлинитель штока. В рабочем положении он включает подачу воды в вертикальный патрубок, на конце которого смонтирован излив. Как только вода набрана, кран закрывают, подача прекращается, а оставшаяся в патрубке вода через третье отверстие крана сливается в дренаж.

Сенсорный

Полноценный сенсорный кран домашнему мастеру изготовить вряд ли будет под силу. Главная проблема будет в размещении и гидроизоляции инфракрасного датчика приближения. Достаточно интересную конструкцию, позволяющую включать и выключать воду с занятыми руками, можно собрать, используя

• Электромагнитный клапан от стиральной машины на 220 v — 2 шт.
• Штуцер 10мм*1/2 наружная резьба -2 шт.
• Фитинги с ¾ на ½ внутр. резьба- 2 шт.
• Кнопка звонка для открытого монтажа.
• Провода.

Порядок установки и настройки следующий:

• Клапана монтируются в разрыве линии горячей и холодной воды, непосредственно перед смесителем.
• Привод их подключается через ножной выключатель.
• Во время предварительной настройки при открытых электромагнитных клапанах нужно выставить требуемую температуру и интенсивность потока воды и оставить кран смесителя в этом положении.
• При необходимости включить воду достаточно нажать на клавишу звонка- клапана сработают, и вода польется из крана.

Когда вода больше не нужна, достаточно отпустить клавишу, и пружины вернут клапана в закрытое состояние. Особое внимание следует уделить гидроизоляции проводов и соединений.

Проточный водонагреватель на кран

Покупные проточные электроводонагреватели имеют компактный дизайн и оснащены системой регулировки температуры, изливом и аэратором. Такую насадку на кран сделать своими руками в условиях домашней мастерской вряд ли удастся. Главная проблема заключается в точности обработки деталей и обеспечении электробезопасности прибора. Однако самоделкины разработали простую и вполне эффективную конструкцию, позволяющую обойтись без сложных и дорогостоящих комплектующих. Она работает за счет нагрева теплообменника- змеевика на газовой или электрической конфорке. Для изготовления достаточно средних слесарных навыков.

Из материалов и инструментов потребуется:

• Медная трубка диаметром 10-12 мм- 1 метр
• Шланги резиновые или пластиковые, термостойкие – 2 расстояния от конфорки до раковины +1 м
• 2 штуцера с внутреннего диаметра шлангов на ½
• Переходник с крана для еврокуба
• 4 хомута
• Дужки с нарезанной резьбой и гайки к ним- 2 шт.
• Строительный нож, отвертка, газовый ключ

Работа проводится в следующей последовательности:

• Навить из трубки спираль по форме конфорки. Спираль свести на конус, чтобы максимально использовать тепло от конфорки. Прямые участки входного и выходного патрубка должны выходить за пределы панели плиты на 20-30 см.
• Закрепить спираль к решетке плиты. Надеть шланги на патрубки и закрепить их хомутами.
• Один штуцер присоединить к подаче холодной воды (патрубок или кран канистры), другой- к смесителю.
• Надеть свободные концы шлангов на штуцера и также закрепить хомутами. Холодная вода должна поступать к нижнему патрубку спирали.

Рисунок 9: Самодельный проточный водонагреватель

При работе такого нагревателя его ни на минуту нельзя оставлять без присмотра.

Источник

Автоматизация водопроводного крана

Шаг первый: о комплектующих
СОЛЕНОИДНЫЙ КЛАПАН:
Электромагнитный клапан — электромеханическое устройство, предназначенное для регулирования потоков всех типов жидкостей и газов. Он состоит из корпуса, соленоида с сердечником, на котором установлен диск или поршень, регулирующий поток.
Бистабильный соленоидный клапан имеет способность «запоминать» свое состояние даже после отключения питания / сигнала. Например, бистабильный соленоидный клапан будет оставаться закрытым после получения положительного / отрицательного импульса в зависимости от конструкции, даже после того, как сигнал больше не проходит. Это помогает экономить энергопотребление.

ИК-ДАТЧИК:
Инфракрасный датчик работает по принципу излучения и приема инфракрасного света.
Потенциометр можно использовать для регулировки чувствительности датчика.

ИС ДРАЙВЕРА МОТОРА L293D:
Отдельный вывод ввода / вывода на Arduino ProMini может обеспечивать максимальный ток 40мА.
Электромагнитный клапан потребляет приблизительно 500мА во время работы. Поэтому мастер использует микросхему драйвера двигателя L293D, которая может непрерывно подавать до 1,2А в пиковом режиме.
Микросхема может работать от выхода 5V Arduino Pro Mini и может использоваться для управления нагрузкой до 36V.

Шаг четвертый: тестирование системы
1) Отключите Arduino от компьютера.
2) Подключите внешний источник питания.
3) Поднесите объект к ИК-датчику и проверьте, горит ли светодиодный индикатор состояния и открывается ли соленоидный клапан.
4) Уберите объект из-под датчика и проверьте, не гаснет ли светодиодный индикатор состояния и закрывается ли электромагнитный клапан через 2 * секунды.

Возможные неисправности:
1) Светодиодный индикатор состояния не работает:
-Проверьте правильность подключения.
-Проверьте исправность светодиода.
-Проверьте, установлен ли цифровой контакт 12 на LOW в разделе настройки кода. (При использовании Arduino ProMini)
2) Электромагнитный клапан не работает:
-Проверьте правильность соединений между микросхемой драйвера двигателя, Arduino и соленоидом.
-Проверьте исправность электромагнитного клапана подав на него дополнительное питание (предварительно отключив от схемы).
-Проверьте исправность ИС.
3) ИК-датчик не работает:
-Проверьте соединения.
-Отрегулируйте потенциометром чувствительность.
4) Не работают светодиод и соленоид:
-Проверьте, правильно ли работает ИК-датчик.
* Указывает значения, определенные пользователем.

Шаг пятый: проверка схемы в Tinkercad
Схему можно проверить в Tinkercad. Tinkercad — это бесплатное простое приложение для разработки 3D-проектов, электроники и кодов. Т.е. на этой платформе
1)Перейдите на сайт TINKERCAD и откройте вкладку «электроника».
2) Импортируйте необходимые компоненты.
3) Выполните подключения, как показано на электрической схеме.
4) Загрузите прикрепленный текстовый файл, скопируйте код и вставьте его в раздел кода симулятора.
5) Запустите симуляцию.

Поскольку на данный момент у нас нет модуля ИК-датчика FC-51 в библиотеке деталей, то будет использоваться кнопка для отображения работы датчика.

Точно так же, поскольку нет соленоидного клапана, в схеме будет использоваться двигатель постоянного тока, чтобы изобразить его работу.
При нажатии на кнопку соленоидный клапан должен открыться (показано вращением двигателя по часовой стрелке), и светодиодный индикатор состояния начнет светиться.

Если отпустить кнопку соленоидный клапан закроется (о чем свидетельствует вращение двигателя против часовой стрелки), а светодиодный индикатор состояния погаснет.

Шаг шестой: сантехника
После проверки работоспособности схемы, нужно установить соленоид в систему подвода воды к крану.
1) Закройте главный кран подачи воды на раковине.
2) Отсоедините трубу и откройте водопроводный кран, чтобы слить всю жидкость из системы.
3) Подсоедините внутреннюю муфту 1/2 дюйма или новый шланг к главному клапану.
4) Подключите другой конец муфты ко входу электромагнитного клапана.
5) Подсоедините трубу водопроводного крана к выходу электромагнитного клапана.
6) Откройте соленоидный клапан, включив его от внешнего источника, и проверьте, нормальный ли напор воды через систему.
7) Закройте соленоидный клапан и проверьте, не течет ли вода.

Неисправности:
1) Утечка воды:
— Проверить герметичность соединений.
-По возможности используйте фум-ленту, чтобы избежать утечки.
2) Малый напор воды:
-Проверьте, правильно ли подсоединены впуск и выпуск воды к клапану.
-Проверьте, чтобы трубки не были перегнуты.

Система рабочая, но для установки на постоянной основе нужны некоторые доработки. Во-первых, нужно сетевое питание, а не от батареи. Во-вторых, нужно сделать защиту для ИК датчика. При мытье рук вода может попасть на датчик и вывести его из строя. Ну и не мешало бы сделать корпус для основной схемы.

На видео можно посмотреть демонстрацию работы системы, а так же процесс сборки.

Источник