この装置は浄化槽用に設計されました。 カントリーハウス、下水道の充填レベルを監視するための指標として。 課題は、湿気やさまざまな環境で動作する信頼性の高いセンサーを作成することでした。 温度条件。 当初はシリコン容器をベースに円筒の中に浮き上がる原理を応用しようと考えました（図） 可能なオプション液面センサーのバージョン）。 しかし、人生そのものが正しい道を導き、提案してくれます。必要なのは、これを理解できればいいのです。 私の浄化槽にはすでに排水口があったという事実に基づいて 下水道管 110mm と 50mm では、解決策は自然に生まれました。 これにより、50mmパイプに装置を取り付けることが可能となり、他の取り付けオプションが不要になりました。 すべての材料は、プラスチック、アルミニウム、青銅、ステンレス鋼などで作られている必要があり、適用される環境に耐えることができます。
液面センサーの動作原理は磁石とリードスイッチに基づいています。 2 つのリード スイッチに沿って磁石を動かすとセンサーが作動し、それに応じて LED が特定の色に光り、リザーバーが液体で満たされている程度を示します。 製品の設計を可能な限り簡素化し、リードスイッチを2つだけ使用することを実現しました。 また、できるだけ多くの申請をすることが重要でした 詳細が少ない信頼性の高い長期稼働を実現します。
液面センサー回路
液面センサーの動作原理
液面センサーの可能なバージョン
図は、フロートの下部位置で緑色の LED HL1 がオンになると、2 番目のリード スイッチが作動することを示しています。 つまり、液面はフロートよりも下にあり、ストッパーによって制限されているため、磁石がリードスイッチの接点を閉じます。 液面が上昇すると (リザーバーが満たされると)、磁石が移動し、2 番目のリード スイッチが切り替わり、黄色の LED HL2 が接続され、HL1 がオフになります。 臨界レベルに達すると、磁石が 1 番目のリード スイッチを作動させ、赤色の HL3 LED が点灯し、黄色の LED が消えて、タンクが満杯であることを通知します。 フロートや磁石に異常がある場合（フロートの転倒や磁石の混入、ストッパーの破損など）、黄色のLEDが点灯します。 回路にリレーを追加することで、より強力な負荷を接続するアクチュエーターとして使用することができます。 また、2番目のリードスイッチにブザーを接続して音で通知したり、 携帯電話等々。
3 ～ 12V の電源からデバイスに電力を供給します。 たとえば、5 ボルトのスイッチング電源または 2 つの 1.5 V バッテリーを備えた電話の充電器から、よりコンパクトな 3 V の充電器でも使用できます。 この場合、抵抗R1の抵抗値を下げる必要があります。 インジケーターを常にオンにしておくことで、ボタンまたはスイッチを省略することもできますが、より小さいボタンまたはスイッチを選択してください。 電気パネルなどの家の壁に取り付けられた設置。 配線は事前に済ませておきます（すでに用意してあります）。 したがって、マイクロコントローラーなどを使わずに、非常に単純な回路で済みます。 結局のところ、シンプルなほど信頼性が高くなります。
したがって、次の材料が必要になります。
下水道管用接続継手 PP d=50mm×2個
- 下水道プラグ d=50mm x2 個
- プラスチッククランプ (ブレスレット) x 1 個
- プラスチック製の U 字型プロファイル（家具の付属品から）。
- 熱収縮性ケーシング d=30-40mm、d=3-10mm。
- プラスチックまたはテキストライト プレート = 4 ～ 6 mm。
・アルミリベット×10本
- ネオダイン磁石 (から ハードドライブパソコン）×1台
- リードスイッチ 3 ピン x2 個
- ボタンまたは低電圧スイッチ x 1 個
- 抵抗680-1.5k。 ×1個
・LED×3個
- 低電圧電線（例えば、 盗難警報器、5線式）。
- 4 ピン プラグ (たとえば、RGB LED の調光器から)。
- ホットグルーまたはシリコン。
- 12V 電源または 3V バッテリー (コンピューターから)。
ツールから:
ドリル
- 建設用ヘアドライヤー
- ヒートガン
- はんだごて
- これもマスターなら誰でも見つけられる便利なツールです。
製造業
まずすべてを見つける必要があります 必要な材料そして我慢してください。 作業には開発と実験を含めて3日かかりました。 まずデバイスの回路をテストしてから組み立てることをお勧めします。 リードスイッチを使用する場合は、脚を曲げるとガラス本体が非常に破損しやすいので注意してください。 プラスチック クランプを使用して、リード スイッチをホットグルーで固定します。 実験的に距離を選択し、磁石が通過したときにリード スイッチが動作するようにします。 熱収縮とホットグルーまたはシリコンで接合部をシールします。 完成したブレスレットはカップリングに配置され、最適な操作位置を調整できます。 また、故障した場合もプラグを外すことで交換が簡単に行えます。 4 本以上の脚を持つ防湿プラグを探してください。 プラグが湿気にさらされた場合は、熱収縮またはシリコンでカバーしてください。 ワイヤを直接はんだ付けすることで、それなしで行うこともできます。
フロートホルダーの長さに基づいて、デバイスの動作は異なります。 私の場合、長さは約40cmです。 フロートプロファイルを加熱する必要がある 建設用ヘアドライヤーそれをカップリングの上に置き（これはすぐに行われます）、接着してリベットで接続します。 結果として得られるクランプは、リード スイッチとのカップリングに対して容易に回転できるようにする必要があります。 フロート自体は、プラグを取り付けた後、リベットでプロファイルに簡単に取り付けられます。 フロートの設計にはある程度の柔軟性があるため、将来の破損を防ぐことができます。 ネオダイン磁石もリード スイッチの距離内にあるように構造に取り付けられています。 カップリングに穴を開けた後、フロートストッパーを取り付けます。 正しい位置デバイスの動作中にトリガーされます。
生産では、多くの場合、液体 (水、ガソリン、オイル) のレベルを測定する必要があります。 日常生活では、ほとんどの場合、容器内の水の高さを測定する必要があります。この目的のために、レベルメーターとアラームという特別な装置が使用されます。 測定器いくつかの種類に分かれており、店頭で購入できますが、 家庭用最も簡単な方法は、水位センサーを自分の手で作ることです。
センサーの種類
センサーは液位の測定方法の違いで警報器とレベル計の2種類に分けられます。 アラームモニター 与えられたポイント容器を満たし、必要な量の液体に達すると、その流れが停止します（たとえば、トイレのタンク内のフロート）。
レベルゲージはタンクの充填度を継続的に監視します (鉱山排水システムのセンサーなど)。
動作原理によれば、タンク内の水位センサーは次のように分類されます。 これらの品種:
これらは最も一般的なレベル センサーですが、これに加えて、さまざまな業界で使用される容量式、静水圧式、放射性同位元素、その他のタイプのデバイスもあります。
選択ルール
タンクの液面センサーを購入するときは、いくつかの要因を考慮する必要があります。これらの要因が観察されれば、デバイスは正しく確実に動作します。 まず最初に決定する必要があるのは、 液体媒体の種類そしてその密度、つまり人間に対する危険のレベル。 重要なのは容器の材質とその容積です。選択したセンサーの動作原理はこれらのパラメーターによって異なります。
次に注目すべきポイントは、 装置の目的、最小および最大の液体レベルを制御したり、タンクの充填を常に監視したりするために使用されます。
産業用センサーを選択する場合、基準の数を拡張できます。 家庭用警報器およびレベルゲージについては、タンクの容量とデバイスの種類を考慮するだけで十分です。 自宅では、自家製のデバイスが使用されています。それらは工場出荷時のモデルと同じように機能します。
DIY製作
一番簡単な方法は自分で作ることです フロートセンサータンク内の水位、または充填インジケーター。
このような装置の動作原理これは、フロートが液体中に浮き上がり、容器が最大まで満たされると接点が閉じて、水位が十分であることを知らせます。
製造順序:
指定されたセンサーの製造スキームは、小型コンテナに使用される最も単純なものです。
このようなデバイスの欠点は、 自動シャットダウンポンプ タンクへの水の流れを止めるには、磁石とリードスイッチを使用して警報を出します。
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シンプルですが非常に便利で効果的な水位インジケーターを自分たちで作ります。 この記事は、そのような必要かつ非常に役立つことを行うのに役立ちます。
まず、見てみましょう 回路図この装置。
水位インジケーターの図。
このスキームは非常にシンプルですが、うまく機能します。 記事の最後には、この水位計の動作を明確に示すビデオがあり、私たちはあなたと一緒にそれを作成します。
まず、デバイスの作成に必要な部品を集めましょう。
水位計回路を作るための部品です。
必要なものは次のとおりです。
ULN2004チップまたは類似のもの、 コンタクトパッドチップをボードにインストールします。 このようなプラットフォームがある場合、はんだごてで超小型回路の脚が過熱したり、損傷したりする危険はありません。 内部組織静電気。 また、必要に応じて回路の修復にかかる時間は数秒に短縮されます。 焼けた超小型回路をソケットから取り外し、その場所に新しいものを挿入するだけで十分です。 特に経験の浅いアマチュア無線家にとっては、完全なメリットです。
抵抗器 R1 - R7 - 47Kom。
R8 - R14 - 1Kom。
直径 3 ～ 5 mm の任意の色の LED。
コンデンサ 100Mkf 25v。
どのようなタイプの端子台でも、または端子台をまったく使用しないこともできますが、デバイスの使いやすさは多少低下します。
すべてのコンポーネントが適合する限り、任意の開発ボード。 わざわざプリント基板を作るのではなく、そのほうが便利で身近なものなので、このような基板を使っています。
すべてのコンポーネントが組み立てられ、デバイスの製造を開始する準備が整いました。
基板上にいくつかのコンポーネントを配置します。
取り付けられた部品をすぐにはんだ付けします。そうしないと、ソケットから常に飛び出してしまいます。
パーツを一つ一つシーリングしていきます。
以下の回路の詳細をインストールします。
制度はありません。自分にとって便利で簡単なように仕事をしてください。
たとえそれがどれほど単純であっても、常に図をチェックする必要があります。 誰でも混乱する可能性はありますが、すでに完了した作業をやり直したくはありません。
正確さと注意力も不必要ではありません。
などを順番に行っていきます。 部品を取り付け、はんだ付けして、次の部品に進みます。
ゴールラインに近づいています。
LEDを取り付けました 裏この水位計回路ブロックは制御盤に取り付けられるため、ボードのみに取り付けられます。 フロントパネル。 パネルには LED 用の穴が開けられ、外側にコンテナの輪郭が描かれます。 そして、水の量はボード上に明確に表示されます。 ボードは既存の穴に 4 本のボルトで固定されます。
これが最初です 完成品鉄、バクテリア、あらゆる種類の水を浄化する未来のシステム 有害な不純物その他の「柿」。 このシステムは我が家で約 3 年間稼働しており、信頼性が高く便利であることが証明されており、全体的に気に入っています。 水の質には全く満足しています。 しかし、近代化の時代が到来しました。 (私にとって) 新しい要件が現れました。より便利なサービスが必要です。システムの操作に関するすべての情報が常に目の前にあるようにしたいです。 初めての浄水システム構築は未経験でしたので失敗もいくつかありましたが、それについては今後の記事で必ず書きますが、全体的に軽微な故障は2件だけでした。 ある故障は私のせいで、別の故障は低品質のコンポーネントでした（これも私のせいで、少し節約して間違ったものを買ったのです）。
すべての機器はモジュール式になり（これにより近代化の可能性が高まり、修理が簡素化されます）、できるだけ安価でシンプルになり、多くの人がそれを繰り返すことができます。
なぜ白いワイヤーが必要なのかについては、次の記事で説明します。
水位計（警報器）が作動します。
レベル センサーに接続するケーブルは、8 線信号ケーブルであればどれでも使用できます。現在、警報器や電気システムを扱うさまざまな店で販売されています。 コアの断面積とケーブルの長さは特別な役割を果たしません。 非常に細くて安価なケーブルがあります。
レベルセンサは使用場所に応じて作り方を考えて製作する必要があります。 センサーの接点はステンレス鋼で作るのが最適です。 プラス共通電極は巨大なものが必要である。 私は小さなステンレススプーンからそれを作りました、電極はうまく機能し、電気化学的溶解の影響をまったく受けません。 ワイヤが電極にはんだ付けされる場所は、グルーガンを使用して最もよく絶縁されます（溶解から確実に保護されます）。
ただし、ロックせずにボタンを使用して回路に電力を供給した場合、溶解は起こりません。 水の量を確認する必要があります - ボタンを押してください。 手を離すと回路の電源が切れました。 ダーチャでは、回路は、ボタンを使用して直列に接続された電池または単三電池（長期間使用できる）、または古い電池から電力を供給できます。 このデバイスは電源電圧を必要としません。
頑張って。
私はロシアのお風呂の大ファンです。 去年の夏、入浴手続き中に私は何もせずに放置されました。 冷水。 なぜこのようなことが起こったのでしょうか? 実は、銭湯の屋根裏に冷水タンクが設置されているのです。
ポンプで水をタンクに送り込み、重力によってパイプを通って排水されます。 タンクは浴場の屋根の下に隠されているため、水を入れるときも使用するときも水の量を制御するのは簡単ではありません。 水の流れからどのくらいの水が残っているかを判断することも困難です - 私は判断していません。
水位を制御するにはレベルゲージという装置が必要です！
注意！
改善されたデバイスについて説明
新しいDatagorクジラとして利用可能 -
組み立てキットまたは 完成品として!
測定方法
多種多様なレベルゲージが販売されています。 しかしどういうわけか、スポーティではなく、「私たちのもの」ではない、既製のものを探すことさえ思いつきませんでした。 そこで、装置を自分で作ることにしました。 さらに、上部と下部を知るだけでは十分ではありませんでした。 下位レベル, タンクに何リットル入っているのか正確に知りたかったのです。 もちろん、タンク内の水位を監視するというこの目的では、この情報は冗長ですが、より信頼性があります。 現在の仕事は超音波探傷に関するものなので、測定方法の選択は難しくありませんでした。 セール品も多数あります 超音波センサー距離。 デジタルインターフェイスを備えた高価なものもありますが、 長距離、より短い距離向けに、よりシンプルなインターフェースを備えた安価なものがあります。 選択は最もシンプルで安価なセンサーに決まりました HC-SR04.
センサー
センサーはプリント基板です。 送信側と受信側のピエゾ素子が搭載されています。 このボードには、周波数 40 kHz のプローブ パルス列を生成する回路が含まれており、このパルス列は TTL - RS232 レベル コンバータで作られたドライバに供給されます。はい、はい、それだけです 珍しいアプリケーション。 完全に正しいわけではありませんが、放射圧電素子をポンピングするために追加の高電圧を必要とせずに済む、安価で実行可能なソリューションです。 このボードには、受信圧電素子用のアンプと小型制御マイクロコントローラーも含まれています。 センサーには、+5 ボルト電源 (VCC)、トリガー入力 (Trig)、出力 (エコー)、およびグランド (GND) の 4 つの制御レッグがあります。
10 μS パルスを Trig 入力に適用します。Echo 出力では、センサーがエコー信号 (反射) を受信すると、音がセンサーから反射板に伝わり戻ってくる時間に比例した持続時間でパルスが生成されます。 。 この時間を 2 で割って空気中の音速を掛けます。平均値は 340 m/s で、反射体 (物体) までの距離が得られます。 以下にセンサーの動作図を示します。
スキーム
プロトタイプは、ATmega16 マイクロコントローラーと TIC3321 インジケーターを使用してブレッドボード上で組み立てられました。 追加の視覚化のために、10 個の LED が並んでいます。 プロトタイプ図は必要な方には提供しません。添付のアーカイブに Proteus 用のプロジェクトがあります。最終バージョンでは、 LEDインジケータ TIC3321 の代わりに - 4 桁と 3 桁のサイズで体によりよくフィットし、暗闇でも見やすくなります。 マイコンは、長い間棚に眠っていたATmega32をインストールしました。
充填と排水をオンにする 2 つのボタン。 校正手順中に同じボタンが使用され、一対のトランジスタとリレーがオンになります。 ソレノイドバルブまたはポンプ。
建設的
少し前に、私の元同僚が壊れた熱計を 3 つ持ってきて、「何か役に立つことをしてください」と言いました。
便利な面から、棚に置いたままの状態で、熱計から温度センサーを切り取りました。 熱量計のデザインが気に入りました。 体は2つの半分で構成されています。 常設される下半分には、外部接続用の端子台を備えた基板が 2 枚と、ケース上部の基板に接続するためのブロックが 1 つあります。 そしてケース上部にはメーターのメイン基板があります。 私たちも同じ理念でこの建物を利用していきます。
インジケーターを試着してみる
船体上部を作りました プリント回路基板、V 下部、私は基板を作ったのではありません - すべてを回路基板上に組み立てました。
デバイスの電源は次のとおりです。 パルスブロックかつてADSLルータに電力を供給するために使用されていた電源。 その後、彼は衰弱のため引退し、修理の後、私の装置に電力を供給するために再び稼働しました。
フロントパネル
フロントパネル用のステッカーを作りました。 素敵なボーナス私の場合、透明なポリマーに印刷するとペイントが半透明になることがわかり、インジケーターフィルターを放棄して、単純に赤の長方形の塗りつぶしを作成することができました。
最小印刷フォーマットがA3だったので、ステッカーを3バージョン重複して注文しました。 私は濃い色のほうが好きでした。 または、飽きたら、いつでも新しいステッカーを注文できます。
センサーの取り付け
クリスマスツリーのガーランドの筐体にセンサーを取り付けました。
ハウジングはタンクの蓋に固定されました。
センサーを取り付けるための穴を開けます。
ケーブルと電解コンデンサーをはんだ付けし、ホットグルーですべてを満たしました。
作品の説明
回路に電力が供給されると、まず 7 セグメント インジケータと LED ストリップがテストされます。 デバイスが校正されていない場合、インジケーターには測定された距離のみが表示されます。 LED のラインが機能せず、タンクの充填と排出の制御機能も使用できません。 校正されていないデバイスの動作については、これ以上言うことはありません。さて、校正してみましょう！
較正
キャリブレーションは 3 つの段階で構成されます。1. ゼロ校正。 デバイスにタンクの下位レベル、つまり空のタンクを表示します。
2. 上位レベルの校正。 デバイスに最大レベルを表示します。
3. タンク容積を入力します。
両方のボタンを押したままインジケーターをテストした後、校正モードに入ります。 ボタンを放すと、インジケーターに底までの距離がミリメートル単位で表示され、LED ラインの下の LED が点灯し、ゼロ校正モードを示します。
空のタンクでパラメータを校正するには、「排水」ボタンを押して次の段階、つまり最大レベルの校正に進みます。 インジケーターには距離もミリメートル単位で表示されます。 バー上のすべての LED が点灯し、最大レベル校正モードを表します。 さらにオプションが可能です。タンクを 100% まで満たしてから、「充填」ボタンを押して上限レベルを設定します。 または、単にリフレクターを予想される最大レベルのセンサーに移動することもできます。
レベルを校正した後、タンク容積の入力に進みます。 「Fill」ボタンを使用して桁の値を変更し、「Drain」ボタンを使用して桁を変更し、以下同様に 4 桁すべてを順番に変更します。 キャリブレーションには 2 つのロックがあります。 重要ではありません - 容量が入力されていない場合、容量はそれぞれ 100 に設定され、表示はパーセントまたはタンクが 100 リットルの場合はリットルで表示されます。 2 つ目はクリティカル ブロッキングです。センサーは上部に配置されているため、上位レベルの値は下位レベルより大きくすることはできません。
この場合、デバイスはキャリブレーションを行わず、単に距離を表示します。
作品の説明と実際の動画
キャリブレーションが成功すると、デバイスは水の量をリットル単位で表示し、水位を数十パーセント単位で LED の列に表示します。 タンクの充填・排出機能も利用可能になります。 このデバイスには自動充填機能があり、電源が投入されると無効になります。 自動充填を有効にするには、「充填」ボタンを押す必要があります。その後、タンクは 90% まで充填されます。タンクに水を入れると、携帯電話のバッテリーを充電するときと同様に、LED バーのレベルが表示されます。 レベルが 10% を下回ると、補充が自動的にオンになります。 タンクはいつでも満タンにすることができます。 充填を中止するには、充填中に「排水」ボタンを押してください。 タンクの使用を停止するためのドレン機能が備わっています。 冬期間。 たぶんあまりない 必要な機能、経験豊富なデバイスでは、一度にすべてを検討するのは困難ですが、今はそのままにしておきます。
排水を作動させるには、「排水」ボタンを押すと、排水バルブをオンにするリレーがオンになります。 パイプラインから水を排出するのに必要な遅延後にゼロレベルに達すると、リレーがオフになります。 さて、排水中、バッテリー - タンクは充電されなくなり、放電されます。 ドレンを作動させた後、自動充填モードはオフになりますが、「充填」ボタンを押すと再びオンにできます。
以上です。デモビデオをご覧ください。
プロトタイプのビデオ:
ファイル (2014 年 4 月 5 日更新):
回路図、基板、データシート: ▼ 🕗 06/04/14 ⚖️ 467.61 KB ⇣ 218 こんにちは、読者さん！私の名前はイゴール、45歳、シベリア人で熱心なアマチュア電子技術者です。 私は 2006 年以来、この素晴らしいサイトを思いつき、作成し、維持してきました。10年以上にわたり、私たちの雑誌は私の費用のみで存在してきました。
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