自動ポンプ制御用のリード水位センサー。 水位を自動制御する最も簡単なスキーム

この方式はタンク内の水位調整を自動制御するために提案されたものである。 その中には、既知の圧力下で 2 つの電極があり、長い電極が下層にあり、もう 1 つの短い電極が上層にあります。 共通電極の役割は金属タンクが担います。 タンクには水を供給および排出するための出口が 1 つしかなく、ポンプでタンクを満たすと同時にシステムに水を供給します。
ご覧のとおり、回路は非常に単純で、その重要な要素はサイリスタです。 このスキームは次のように機能します。
タンク内の水が下位レベルより低い場合、電極と本体の間に電気的接続はありません。 したがって、電圧はサイリスタの制御接点に到達せず、サイリスタはロックされ、リレーは通電されず、常閉接点 K1.1 および K1.2 は初期位置にあり、エンジンは作動しており、ポンプは水をシステムとタンクに送り込みます。 接点 K1.3 は開位置にあります。
タンクが満たされると、水が下部電極まで上昇します。 下部電極の水を通してタンク本体との電気的接続が生じ、タンク本体は変圧器の二次巻線の一方の端とサイリスタのアノードに接続されます。 しかし、接点 K1.3 が開いているため、サイリスタの制御出力との接続が遮断されるため、何も起こりません。
水が上層まで上昇すると、サイリスタの制御出力は電流制限抵抗を介して水を通してタンク本体に接続され、コモン線に接続されます。 サイリスタが開き、コイル K1 の回路が閉じます。 後者がトリガーされ、常閉接点 K1.1 と K1.2 が開き、エンジンが停止し、ポンプによる水の汲み上げが停止します。 同時に、一対の接点 K1.3 が閉じ、電極の上部が下部レベルで閉じます。
水が流れると、タンク内のレベルは上部よりも低くなりますが、本体-水-電極-R1接続が閉接点K1.3を通過し、この場合は下部を通過するため、ポンプは静かになります。電極が関係してます。
水位が下部電極を下回るとすぐに、電気回路「ハウジング - 水 - 電極」が切断され、サイリスタがロックされ、リレーの電源が切られ、接点が元の位置に戻り、ポンプが始動します。 サイクル全体が繰り返されます。
ポンプが停止しているとき、タンク内の水位は電極の上下の間で変動し、このときリレー K1 が作動し、接点 K1.1 と K1.2 はオフのままです。
この回路は、電流過負荷および短絡に対するヒューズ FU1 を備えており、変圧器 T1 の一次巻線に組み込まれています。 ダイオード VD1 は、リレー巻線を流れる電流を整流します。また、重要なことに、本体と電極の間の水を流れる電流も整流します。 サイリスタはリレー K1 をオン/オフします。 リレーは電圧によって実験的に選択されるか、二次巻線の電圧が選択されます。 サイリスタのクリア動作のために、抵抗器 R1 の抵抗値を選択することも必要です。 それは水の導電率によって異なります。

雑誌『モデリスト・コンストラクター』によると

カントリーハウスや個人の敷地にある大きな水槽は、家庭での灌漑や給水に使用できます。 充填するときに、常に階段を登って一日中レベルを監視する必要はありません。電子センサーがこれを行うことができます。

• 果物や野菜の栽培に従事する先進的な夏の別荘や農場では、点滴灌漑などの灌漑システムが作業に使用されています。 散水装置の自動運転を確実にするために、水を集めて貯蔵するための大きな容量が設計に必要です。 その充填は通常、井戸内の水中ポンプによって行われますが、ポンプの水圧レベルと集水タンク内の水量を監視する必要があります。 この場合、貯蔵タンク内の一定の水位に達したらポンプをオンにし、水タンクが満水になったらポンプをオフにするという制御が必要になります。 これらの機能はフロートセンサーを使用して実装できます。

米。 1 フロートレベルセンサー（PDU）の動作原理

• 家庭での給水においても、取水タンクの流量が非常に少ない場合や、ポンプ自体の性能によって必要な水の使用量に見合う量が得られない場合には、大きな貯水タンクが必要となる場合があります。 この場合、給水システムを自動運転するための液面制御装置も必要となります。
• 液面制御システムは、地下室や地下室から地下水を汲み上げる際に、ボアホールポンプ、水圧センサー、またはフロートスイッチの空運転に対する保護のない装置を使用する場合にも使用できます。

ポンプ制御用の水位センサーはすべて、接触式と非接触式の 2 つの大きなグループに分類できます。 非接触方式は主に工業生産で使用されており、光学式、磁気式、静電容量式、超音波式などに分類されます。 種類。 センサーは水槽の壁に設置されるか、管理された液体に直接浸漬され、電子部品は制御キャビネット内に配置されます。

米。 2種類のレベルセンサー

日常生活では、安価なフロート型接触装置が最も多く使用されており、その追跡要素はリードスイッチで作られています。 水槽内の位置に応じて、このような装置は 2 つのグループに分けられます。

垂直。 このような装置では、リードスイッチが垂直ロッド内に配置されており、環状の磁石を備えたフロート自体がチューブに沿って移動し、リードスイッチをオンまたはオフにします。

水平方向。 タンク壁側の上端に取り付けられており、タンクが満水になると磁石付きフロートが多関節レバー上で上昇し、リードスイッチに近づきます。 装置が作動すると、制御盤内の電気回路が切り替わり、電動ポンプの電源が遮断されます。

米。 3 垂直および水平リードセンサー

リードスイッチ装置

リード スイッチの主な作動要素はリード スイッチです。 この装置は、不活性ガスが充填または真空排気された小さなガラス容器です。 ガスまたは真空により、火花の発生や接触グループの酸化が防止されます。 フラスコの内部には、金または銀メッキが施された長方形断面の強磁性合金 (パーマロイ線) で作られた密閉接点があります。 磁束が入ると、リードスイッチの接点が磁化されて互いに反発し、回路が開き、電流が流れます。

米。 4 リードスイッチの外観

最も一般的なタイプのリード スイッチは回路に作用します。つまり、磁化されると接点が互いに接続され、電気回路が閉じます。 リードスイッチには、回路を開閉するための 2 つの出力があり、電流のスイッチング回路で動作する場合は 3 つの出力があります。 ポンプへの電源供給を切り替える低電圧回路は、通常、制御盤内に配置されます。

リード水位センサーの配線図

リード スイッチは低電力デバイスであり、大電流を処理できないため、ポンプをオフまたはオンにするために直接使用することはできません。 通常、これらは、制御キャビネット内に配置された強力なポンプ リレーを動作させるための低電圧スイッチング回路に関与します。

米。 5 リードフロートセンサーを用いた電動ポンプ制御用電気回路

図は、揚水中の水位に応じて排水ポンプを制御するセンサーを備えた最も単純な回路を示しており、2 つのリードスイッチ SV1 と SV2 で構成されています。

液体が上層に達すると、フロート付き磁石により上リードスイッチSV1がオンし、リレーコイルP1に電圧が印加されます。 接点が閉じ、リード スイッチへの並列接続が発生し、リレーは自動ロックされます。

セルフロック機能により、イネーブルボタンの接点が開いたときにリレーコイルの電源をオフにすることはできません（この場合、これはSV1リードスイッチです）。 これは、リレー負荷とそのコイルが同じ回路に接続されている場合に発生します。

ポンプの電源回路にある強力なリレーのコイルに電圧が供給され、接点が閉じて電動ポンプが作動します。 水位が下がり、下側のリードスイッチSV2の磁石によるフロートに達するとオンになり、反対側のリレーコイルP1にもプラスの電位がかかり、電流が流れなくなりリレーP1がオフします。 これにより、パワーリレーＰ２のコイルに電流が不足し、電動ポンプへの供給電圧が遮断される。

米。 6 フロート垂直水位センサー

制御キャビネットに配置された同様のポンプ制御回路は、リード スイッチが逆の場合、つまり SV2 が上部にありポンプをオフにし、SV1 が下部にある場合、液体タンク内のレベルを監視するために使用できます。水タンクがオンになります。

レベルセンサーを日常生活で使用すると、電動ウォーターポンプを使用して大きな容器に水を充填する際のプロセスを自動化できます。 設置と操作が最も簡単なのは、ロッド上の垂直フロートと水平構造の形で業界で製造されているリード スイッチです。

多くの生産プロセスを自動化するには、タンク内の水位を制御する必要があります。測定は、プロセス媒体が特定のレベルに達したときに信号を発する特別なセンサーを使用して実行されます。 日常生活においてレベルゲージなしで行うことは不可能であり、その鮮明な例は、便器の遮断弁や井戸ポンプを停止する自動化です。 さまざまな種類のレベルセンサー、その設計、動作原理を見てみましょう。 この情報は、特定のタスク用のデバイスを選択する場合、または自分の手でセンサーを作成する場合に役立ちます。

設計と動作原理

このタイプの測定装置の設計は、次のパラメータによって決定されます。

• このデバイスに応じて、機能は通常、信号デバイスとレベルゲージに分けられます。 前者は特定のタンク充填点 (最小または最大) を監視し、後者はレベルを継続的に監視します。
• 動作原理は、静水圧、導電率、磁気、光学、音響などに基づいています。 実際、これはスコープを決定する主要なパラメータです。
• 測定方法（接触または非接触）。

さらに、設計上の特徴によってプロセス環境の性質が決まります。 タンク内の飲料水の高さを測定することと、産業廃水タンクの満水状態を確認することは別のことです。 後者の場合、適切な保護が必要です。

レベルセンサーの種類

動作原理に応じて、信号装置は通常次のタイプに分類されます。

• フロート型。
• 超音波を使用する。
• 容量性レベル検出原理を備えたデバイス。
• 電極;
• レーダーの種類。
• 静水圧原理で動作します。

これらのタイプが最も一般的であるため、それぞれを個別に検討します。

浮く

これは、タンクまたはその他の容器内の液体を測定する最も簡単ですが、効果的で信頼性の高い方法です。 実装例を図 2 に示します。

米。 2. ポンプ制御用フロートスイッチ

この設計は、磁石を備えたフロートと、制御ポイントに取り付けられた 2 つのリード スイッチで構成されています。 動作原理を簡単に説明します。

• タンクが臨界最小値まで空になると (図 2 の A)、フロートがリード スイッチ 2 があるレベルまで下がると、井戸から水を汲み上げるポンプに電力を供給するリレーがオンになります。
• 水が最大マークに達すると、フロートがリードスイッチ 1 の位置まで上昇し、リレーが作動し、リレーがオフになり、ポンプモーターが停止します。

このようなリードスイッチを自作するのは非常に簡単で、その設定はオンとオフのレベルを設定することになります。

フロートに適切な素材を選択すると、タンク内に泡の層があっても水位センサーが機能することに注意してください。

超音波

このタイプのメーターは液体と乾式の両方の用途に使用でき、アナログまたはディスクリート出力を備えています。 つまり、センサーは充填を特定の点に制限したり、常に監視したりできます。 このデバイスには、超音波エミッター、受信機、信号処理コントローラーが含まれています。 信号装置の動作原理を図 3 に示します。

米。 3. 超音波レベルセンサーの動作原理

システムは次のように動作します。

• 超音波パルスが放射されます。
• 反射信号が受信される。
• 信号減衰の持続時間が分析されます。 タンクが満タンの場合は短くなり（A図3）、空になると増加し始めます（B図3）。

超音波信号デバイスは非接触でワイヤレスであるため、攻撃的で爆発性の環境でも使用できます。 このようなセンサーは、初期調整後は特別なメンテナンスを必要とせず、可動部品がないため耐用年数が大幅に延長されます。

電極

電極 (導電率) 信号伝達装置を使用すると、導電性媒体の 1 つ以上のレベルを制御できます (つまり、蒸留水によるタンクの充填量の測定には適していません)。 このデバイスの使用例を図 4 に示します。

図 4. 導電率センサーによる液体レベルの測定

上記の例では、3 レベルの信号装置が使用されており、2 つの電極がタンクの充填を制御し、3 番目の電極は緊急ポンプであり、集中ポンピング モードを有効にします。

容量性

これらの信号伝達装置の助けを借りて、容器の最大充填量を決定することが可能であり、混合組成物の液体と緩い物質の両方が技術媒体として機能することができます（図5を参照）。

米。 5. 静電容量式レベルセンサー

信号装置の動作原理はコンデンサの動作原理と同じです。静電容量は感知素子のプレート間で測定されます。 しきい値に達すると、コントローラーに信号が送信されます。 場合によっては、「乾式接触」バージョンが使用されることもあります。つまり、レベルゲージがプロセス媒体から隔離されてタンク壁を通して動作します。

これらのデバイスは広い温度範囲で動作でき、電磁場の影響を受けず、長距離でも動作可能です。 このような特性により、過酷な使用条件まで適用範囲が大幅に広がります。

レーダー

このタイプの信号装置は、攻撃性や爆発性のものを含むあらゆるプロセス媒体で動作し、圧力や温度が測定値に影響を与えないため、まさに万能と言えます。 装置の動作例を下図に示します。

この装置は狭い範囲（数ギガヘルツ）で電波を発し、受信機はその反射信号をキャッチし、その遅延時間からコンテナの容量を判断します。 測定トランスデューサは、圧力、温度、プロセス流体の性質の影響を受けません。 ほこりも測定値に影響しませんが、レーザー信号装置についてはこの限りではありません。 このタイプのデバイスの精度が高いことにも注意する必要があり、その誤差は1ミリメートル以下です。

静水圧

これらのアラームは、タンクの限界と現在の充填量の両方を測定できます。 その動作原理を図 7 に示します。

図7. ジャイロセンサーによる充填計測

この装置は、液柱によって生成される圧力レベルを測定する原理に基づいて構築されています。 許容範囲内の精度と低コストにより、このタイプは非常に人気があります。

この記事の枠組み内では、バルク固形物を測定するために、回転フラグ装置などのすべてのタイプの信号装置を調べることはできません (ピットが引き抜かれた後、ファンブレードが緩い媒体に引っかかったときに信号が発生します)外）。 また、放射性同位体メーターの動作原理を考慮することも無意味であり、飲料水のレベルをチェックするために放射性同位体メーターを推奨することはなおさらです。

選び方は？

タンクの水位センサーの選択は多くの要因によって決まりますが、主な要因は次のとおりです。

• 液体組成物。 水中の異物の含有量によっては、溶液の密度や導電率が変化し、測定値に影響を与える可能性があります。
• タンクの容量とタンクの材質。
• 液体を蓄積するための容器の機能的目的。
• 最小レベルと最大レベルを制御する必要があるか、現在の状態を監視する必要があります。
• 自動制御システムへの統合の許容性。
• デバイスのスイッチング機能。

これは、このタイプの測定器の選択に関する完全なリストではありません。 もちろん、家庭用の場合は、タンクの容量、操作の種類、制御方式に限定することで、選択基準を大幅に減らすことができます。 要件が大幅に削減されるため、このようなデバイスを独立して製造することが可能になります。

タンク内の水位センサーを自分の手で作ります

別荘の給水用の水中ポンプの操作を自動化するタスクがあるとします。 原則として、水は貯蔵タンクに流入するため、満水時にポンプが自動的に停止するようにする必要があります。 この目的のためにレーザーまたはレーダーレベルインジケーターを購入する必要はまったくありません。実際、何も購入する必要はありません。 単純なタスクには単純なソリューションが必要です。それを図 8 に示します。

この問題を解決するには、220 ボルトのコイルと 2 つのリード スイッチを備えた磁気スターターが必要になります。最小レベル - 閉じる場合、最大レベル - 開く場合です。 ポンプの接続図はシンプルであり、重要なことに安全です。 動作原理は上で説明しましたが、繰り返します。

• 水が満たされると、磁石付きフロートが徐々に上昇し、リードスイッチの最大レベルに達します。
• 磁界によりリードスイッチが開き、スターターコイルがオフになり、モーターの通電が遮断されます。
• 水が流れると、フロートが下部リードスイッチの反対側の最小マークに達するまで下がり、接点が閉じ、スターターコイルに電圧が印加され、ポンプに電圧が供給されます。 このようなタンク内の水位センサーは、電子制御システムとは異なり、数十年間機能します。

こんにちは！

私は小さな記事を投げることにしました - 突然、私のような誰かが役に立つでしょう））

タンク内の水位を一定に保つための小さな簡単な装置を作りました。 この回路はインターネットから取得したものであり、基本的なパラメトリック電圧レギュレータを追加するだけで繰り返されます。 参照条件によると、デバイスは 24V から電力を供給され、回路全体とリレーは 12V から電力を供給される必要があります。

3電極水位センサー。

ポンプ制御装置の図を提案します。 このスキームは、マスター KIT によって提供されるセットからのものです。 ポンプ制御装置は、水がシャワータンクに入るカントリーポンプの動作を自動化します。 「スマートアシスタント」の動作原理は次のとおりです。シャワータンクの水位が一定のレベルLを下回ると、ポンプがオンになり、タンク内に水を汲み上げ始めます。 水位が設定レベル H に達すると、装置はポンプをオフにします。

このデバイスは、田舎、カントリーハウス、コテージで使用できます。 装置の電気回路図を図に示します。

回路はシンプルなので、設定する必要はありません。

水には電気抵抗があります。 タンク内に水がない間は、トランジスタ T1 と T2 が閉じており、トランジスタ T1 のコレクタに高電圧が発生します。 ダイオード D1 を通ってトランジスタ TK のベースに流れるこの高電圧は、トランジスタ TK とトランジスタ T4 を開き、エグゼクティブリレーを作動させ、ポンプが接続されている電源接点に接続します。 ポンプがタンクに水を送り込み始めます。 LEDインジケーターが点灯し、ポンプの動作を示します。 水位がセンサー L に達すると、トランジスタ T1 が開き、そのコレクタの電圧が低下します。 ただし、トランジスタ T3 のベースは抵抗 R8 を介して通電され、TK-T4 キーを開いた状態に保つため、ポンプは動作し続けます。 水位が「H」センサーに達すると、トランジスタ T2 が開き、トランジスタ TK のベースにローレベルが印加されます。 TZ-T4 キーが閉じる - リレーがオフになります。 水位が再びレベル「L」を下回った場合にのみ、リレーが再びオンになります。 構造的には、このデバイスは、寸法 61x41 mm のフォイルグラスファイバー製のプリント基板上に作られています。 センサー「L」および「H」として、絶縁ワイヤにしっかりと取り付けられた銅配管の半インチナットなどの即席の材料を使用できます。 デバイスの電源をオンにします。 センサー ワイヤーをボードに接続し、次のようにカントリー ハウスで使用されるシャワー タンクと同じ高さの実験容器に置きます。 下部に「COM」と表示されます (容器が鉄の場合は、このワイヤーをコンテナ本体); 「L」 - 希望の低い水位（ポンプ開始レベル）。 「H」 - ポンプ停止レベル。 極性に注意してデバイスを電源に接続します。 まだ主電源とポンプを接続しないでください。 電源を入れます。 インジケータ LED が点灯し、リレーが「カチッ」と鳴ってポンプが接続されます。 容器に水を注ぎます。 水位が「H」センサーに達すると、リレーがオフになります。 容器から水を注ぎます。 水位が「L」センサーの真下に下がるとリレーがオンになります。 これで、いよいよ実際の物体にセンサーを取り付け、慎重に 220 V とポンプを回路の接点に接続します。

より単純な回路と比較したこの回路の利点は、接点が 1 つだけのリレーを使用できることです。 このような単純な回路のほとんどすべては、2 つのグループの接点を使用します。

回路内では、指定された導電率を持つ任意のバイポーラ トランジスタで置き換えることが可能です。 B9014とB9015を入れましたが、スタビライザーにはVT5、小さなラジエーターを備えたTO-220にはKT805BMを入れました。 ラジエーターの存在は必須です - 加熱は非常に強力です。 放熱グリスも入れてみました。 ダイオード - あらゆるシリコン。 コンデンサ - C1、C2 の場合は少なくとも 16 V、C3 の場合は 40 V の電圧を持つもの。 ブリッジ (またはブリッジ内のダイオード) - 電源電圧以上の電圧と少なくとも 200mA の電流用。 リレーが作動した回路の消費電流は、電源電圧 24V で 150mA でした。 直流で駆動する場合はブリッジを外すことができます。 12V (定常) 電源から電力を供給する場合は、スタビライザー回路全体を削除できます。

最初のバージョン。

このボードには DIP コンポーネントと SMD コンポーネントの組み合わせが使用されていました。 ボードのバージョンは最初のもので、デバイスの 1 つがその上にはんだ付けされています。 2 番目のボードは少し改良されています。ボードからブリッジが削除され、TO-220 パッケージのスタビライザーにトランジスタが使用され、SMD 要素が増え、トラックの幅が広がりました。増加されました。

ダイオードブリッジは別の小さなスカーフにはんだ付けされています。

最近、インターネットで、容器に水を自動的に充填する装置を組み立てる方法を示したビデオを見つけました。 すべての作業は非常に明確に示されていましたが、図は示されていませんでした。

実際のところ、私が子供の頃、夏には庭に水をやることがよくあり、このプロセスを自動化するアイデアは常にありましたが、自分の考えを現実に移すことはできませんでした。 今日、私は夢の一部を実現しますが、これはあくまで理論上です。

次の状況を想像してみましょう。庭に水をまくため、またはその他の目的で、ダーチャまたは自宅に水の入った容器があるとします。 ポンプを使って水をこの容器に送り込みます。 水を汲み上げるには、毎回ポンプをオンにし、タンクが水で満たされるまで監視する必要があります。 タンクへの水の充填は非常に簡単かつ安価に自動化できます。

以下は私たちのデバイスの構造図です。

コンテナへの水の充填を自動化するには、コンテナを少し変更する必要があります。 バレルの上部には、コンテナの深さ以上の高さのロッドが取り付けられており、そこに2つのリードスイッチが固定されています。 ロッドにはフロート付きの可動ロッドも取り付けられており、タンクの水位に応じて可動ロッドが動きます。 リードスイッチを制御するためにロッドに永久磁石が固定されています。

次の図では、ロッドと可動ロッドの実装例を示します。

そして今、最も興味深いのは、タンクに水を自動的に充填するスキームです。

この装置を実現するには、ポンプを保護するための自動スイッチ、ポンプをオン/オフするための電磁接触器、および接触器を制御するための 2 つのリード スイッチ (磁気制御シール接点) が必要です。

下部のリードスイッチは閉じており、上部は開いている必要があります。 たとえば、MKS-27103 リード スイッチは非常に適しています。 切替接点が付いています。 この回路は、下位レベルの信号送信にはリード スイッチの常開接点を使用し、上位レベルの信号送信にはリード スイッチの常閉接点を使用します。 タンク内の水位が臨界値に達した瞬間、磁石は下部のリードスイッチと同じ高さに位置し、磁場の作用により接点が切り替わり、信号が送信されます。ポンプをオンにします。 その後、フロートが上のレベルまで上昇し始め、そこで上部のリードスイッチがポンプをオフにします。

このスキームでは手動モードは実装されていませんが、レベルゲージが故障した場合に備えて用意されている必要があります。 最も簡単な方法は、ロック付きのボタンを使用してポンプを手動で制御することです。 結果として得られるスキームにボタンを含めることは難しくないと思います。

もちろん、既製のレベルゲージを購入することもでき、特にそれらは業界で生産されているため、車輪を再発明する必要はありません。 ただし、このようなレベルゲージの価格は 1 つで少なくとも 30 ドル、MKS-27103 リードスイッチの価格は 1 つで 2 ～ 3 ドルです。

これでタンクに自動で水を入れることができます。 また、この容器から排水チューブを通して灌漑用（トマト、キュウリなど）の水を排水するというアイデアもありました。 もしかしたら温室でやっているのかもしれない。

いつか私の夢を完全に実現できるダーチャを持ちたいと思っています。庭を掘るのが好きだからではなく、単に他の人が私のために働いてくれるのが好きなだけです。つまり、デバイスのことです