Регулирование уровня воды в баке

  При организации систем холодного водоснабжения в частном доме или на промышленном производстве иногда требуется использовать накопительные емкости или баки больших объемов. Соответственно возникает необходимость контролировать уровень воды в них.

Иметь надежную систему позволяющую быть уверенным, что резервуар не переполнится или не останется пустым. Насос вовремя включится если работает на наполнение или отключится если работает на откачку и не выйдет из строя от сухого хода.

В нашей статье мы как раз и рассмотрим различные варианты контроля уровня воды с применением автоматики для насосов. 

— Самый простой врезка наполнительного поплавкового клапана соответствующего размера от ½ до 2 дюймов, но это не решает проблем надежности и работоспособности, когда давление в трубе наполнения емкости равно или меньше 0,5 бар или когда по прошествии какого то времени происходит обрастание внутренних элементов клапана отложениями препятствующими надежному запиранию наполнительной арматуры. А так же когда давление в подающей сети более 8-10 бар работоспособность и срок службы его резко снижается. Соответственно автоматика установленная на питающих насосах будет работать не корректно.

— Установка поплавкового выключателя непосредственно в саму емкость, если наполнение  происходит посредством питающего насоса. Но надежность такого решения 50/50, т.к. устройство данных изделий весьма не надежно. (Протекают сами поплавки, заедает шарик внутри, просто не правильно установлен и задевает за стенки емкости, некачественная контактная группа.)

• 
• — Комбинированный способ (поплавковые клапана и плюс поплавковые выключатели) улучшает ситуацию, но есть всякие «но» и «если», и опять же не во всяких случаях применим.
• — Применение автоматики на основе поплавкового датчика уровня у которого в качестве исполнительного механизма используется геркон (герметичный контакт) и постоянный магнит. Минусы такого решения:

• Необходимо делать дополнительные отверстия в баке (в рабочей части емкости, не всегда оправдана).
• Мало мощные контакты — требуется дополнительно усложнять схему, установкой контактора или более мощного реле.
• Опасно! Если подводить коммутирующее напряжение 220 Вольт. Требуется установка низковольтного оборудования на 12-36 Вольт.
• Ложные срабатывания, когда в емкости возникает волнения воды из-за работы насоса . Т.е уровень в процессе наполнения кратковременно меняется хотя бы на 1-2 мм- этого достаточно для некорректной работы автоматики. Требуется установка реле времени, чтобы было время для стабилизации уровня воды, это опять же усложняет схему. Нужен специалист- электрик для реализации такой автоматики.

— Применение автоматики на основе реле уровня и соответствующих датчиков.

 Таких предложений в интернете очень много, равно как и фирм изготовителей, есть и готовые решения, так скажем коробочного типа и они решают много задач, не только контроль уровня жидкости, но и защиту насосов.

Принципы работы различные : с ультразвуковыми, емкостными, кондуктометрическими, магнитными датчиками. Могут работать как на наполнение, так и на откачивание из емкости. Цены могут доходить от 2 до 30 тыс. руб и выше, в зависимости какие задачи нужно решать.

Хочу рассмотреть пример на основе реле контроля уровня PZ-818 от производителя Евроавтоматика ФиФ

1. Реле PZ-818 предназначено для контроля и поддержания заданного уровня токопроводящей жидкости, а также управления электродвигателями насосных установок.
2. Реле не используются для контроля дистиллированной воды, бензина, масла, керосина, этиленгликоля, сжиженного газа.

3. Функциональные возможности :

• регулировка времени задержки переключения реле;
• раздельные регулировки чувствительности по верхнему и нижнему уровням;
• выбор режима работы — наполнение или откачивание жидкости.

Схема подключения двухуровневого режима.

Принцип работы реле следующий – реле имеет в комплекте выносные датчики, которые при погружении в жидкость создают замкнутую цепь. В комплекте с реле идет три датчика – для контроля двух уровней.

Само реле может работать в двух режимах – наполнение или опустошение резервуара с жидкостью.

Если выбран режим наполнение, а уровень жидкости опустился ниже минимального, то реле дает сигнал насосной установке на наполнение, при достижении максимального уровня сигнал на наполнение снимается.

Если выбран режим опустошение, а уровень жидкости в резервуаре достигает максимального, то реле дает сигнал насосной установке на опустошение резервуара, при достижении минимального уровня реле отключает насосную установку.

Благодаря тому, что реле имеет функцию регулировки времени переключения исполнительного контакта, пользователь имеет возможность отключать насосную установку не сразу, при достижении установленного уровня, а с небольшой задержкой, что позволяет избежать ложных срабатываний при волнении уровня жидкости, а также оптимизировать работу в конкретном случае применения реле.

Для предотвращения нежелательного включения под влиянием посторонних факторов (например, загрязнение датчика, влажность, специфический состав жидкости) можно настроить чувствительность реле контроля уровня в соответствии с проводимостью контролируемой жидкости – от 5 до 150 кОм. Причем данное реле позволяет произвести раздельную настройку чувствительности по уровням, что удобно в случае, когда контролируемая жидкость имеет различные по плотности составляющие, например, сточные воды.

• Данный тип реле позволяет автоматизировать управление подающими или откачивающими насосами, контролировать протечки жидкостей и управлять подачей жидкости до устранения протечки, поддерживать заданный уровень жидкости в резервуарах, защищать скважинные насосы от «сухого хода».
• Благодаря тому, что клеммы датчиков гальванически не связаны с цепью питания, реле безопасно для применения в промышленных условиях, вдомашнем хозяйстве, например, наполнение пластиковой емкости в доме или на даче.
• Данное реле уровня для своей работы может использовать как комплектные выносные датчики, так и другие, например, уже встроенные в резервуар кондуктометрические датчики, а также датчики с механическими контактами, например, поплавкового типа.

Для датчиков не обязательно сверлить отверстия в емкости для этого можно изготовить кронштейн, что бы опустить их через крышку или воспользоваться готовым решением фирмы «ОВЕН», кондуктометрическим  датчиком  ДС.П.

3 на 3 электрода. Данная модель позволит герметизировать все соединения, в т.ч. электрическую часть. Длинна электродов может быть разной, вот технические характеристики датчика: https://owen.ru/product/universalnye_kondyktometricheskie_datchiki

1. Настройка реле сводится к установке чувствительности по уровням, времени задержки переключения контактов, а также выбору режима работы – откачка либо наполнение.
2. Основные особенности реле PZ-818:
3. Напряжение питания от 50 до 264 В переменного и постоянного тока.
4. Порог чувствительности от 5 до 150 кОм.
5. Реле имеет 1 переключающий контакт на 8 А, что достаточно для управления силовыми аппаратами, коммутирующими насосные установки.
6. Реле имеет модульное исполнение и устанавливается на DIN-рейку.
7. Подключение питания, нагрузки и выносных датчиков осуществляется через клеммную колоду с винтовыми зажимами.
8. Пользователь может настроить реле для контроля одного или двух уровней.
9. Максимальная длина провода между реле и датчиками – 50 м.

На сегодняшний момент цена такого реле не больше 4000 руб. А если применить в сочетании с наполнительным клапаном соответствующего размера, то получится надежная система автоматики.

Конечно подобных предложений реле уровня в интернете более чем достаточно и можно найти дешевле, например на дружественном, поднебесном сайте, но мы полагаемся на личный опыт применения.

Такие реле работают у нас на производстве в жестких условиях, в замкнутой системе водооборота и водоподготовки 24 часа в сутки на протяжении уже более 4 лет. По обслуживанию — раз в год для профилактики чистим электроды датчиков уровня и больше ни чего.

При автоматизации оборудования по уровню жидкости, в случаях, где необходима надежность срабатывания; точность установки уровней; возможность настраивать уровни включения и отключения в широком диапазоне, такие реле просто не обходимы.

Так что выбор за Вами.

Если у Вас возникли вопросы или требуется пластиковые емкости с системой автоматики, можете позвонить по телефону 8 (910)942-40-07 и наш инженер даст Вам необходимую консультацию.

Выбираем датчики уровня воды в резервуара и емкостях: виды, принцип действия

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.

Различные виды датчиков уровня

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.

Измерение уровня радарным датчиком

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.

Схема управления водозабоным насосом

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.

Автоматика контроля уровня воды

Многие из Нас и не только заядлые дачники, сталкивались с проблемой автоматизации и контроля заполнения емкостей водой. Скорее всего эта статья именно для тех, кто решил сделать простейшую схему контроля наполнения емкости в бытовых условиях.

Самый бюджетный способ построения автоматики — это использование реле контроля воды. Реле контроля уровня (воды) так же используются в более сложных системах водоснабжения частных домов, но в данной статье мы рассмотрим только бюджетные модели реле контроля уровня токопроводящей жидкости.

К подконтрольным жидкостям относятся: вода (водопроводная, родниковая, дождевая), жидкости с низким содержанием алкоголя (пиво, вино и др.), молоко, кофе, сточные воды, жидкие удобрения.

Номинальный ток контактов реле 8-10А, что позволяет коммутировать небольшие насосы без использования промежуточного реле или контактора, но производители все равно рекомендуют ставить промежуточные реле или контакторы для включения/выключения насосов.

Температурный диапазон работы устройств от -10 до +50C, а максимально возможная длина провода (от реле до датчика) – 100 метров, на передней панели светодиодные индикаторы работы, вес не более 200 грамм, крепление на din-рейку, поэтому необходимо будет заранее продумать размещение системы контроля.

Принцип работы реле основан на измерении сопротивления жидкости, находящейся между двумя погруженными датчиками.

Если измеренное сопротивление оказывается менее величины порога срабатывания, тогда состояние контактов реле меняется. Во избежание электролитического эффекта переменный ток протекает поперек датчиков.

Напряжение питания датчика не более 10В. Потребляемая мощность не более 3Вт. Фиксированная чувствительность 50 кОм.

На рынке представлено множество однотипных реле, рассмотрим самые бюджетные модели от производителей «Реле и Автоматика» г.Москва и  новинки «TDM» (Торгового Дома им.Морозова).

• Реле контроля уровня РКУ-1М. (аналог РКУ-02 TDM)
• 
• Реле контроля уровня TDM представлено четырьмя моделями:

1. РКУ-01 (SQ1507-0002) под разъем Р8Ц(SQ1503-0019) на дин-рейку
2. РКУ-02 (SQ1507-0003) на дин-рейку (аналог РКУ-1М)
3. РКУ-03 (SQ1507-0004) на дин-рейку
4. РКУ-04 (SQ1507-0005) на дин-рейку

Корпуса реле выполнены из не поддерживающих горение материалов. Датчики контроля уровня изготовлены из нержавеющей стали. (ДКУ-01 SQ1507-0001).

Работа реле основана на кондуктометрическом методе определения наличия жидкости, который основан на электрической проводимости жидкостей и возникновении микротока между электродами. Реле имеют переключающие контакты, что позволяет использовать режим наполнения или слива. Напряжение питания РКУ-02, РКУ-03, РКУ-04 – 230В или 400В.

Схема управления насосом в резервуаре в режиме «наполнение или дренаж».

Схема перекачки жидкости из скважины/резервуара в резервуар, контроль уровня в обоих средах, т.е. реле производит защитное отключение насоса в режиме сухого хода (при снижении уровня жидкости в скважине/резервуаре )

Схема поочередного или суммарного включения 2-х насосов. Используется реле РКУ-04 в местах, где недопустимо переполнение колодцев, котлованов, водосборных и прочих емкостей. Реле работает с 2-мя насосам, и, для равномерного использования их ресурса, реле производит их поочередное включение. В случае чрезвычайной ситуации оба насоса выключаются одновременно.

1. 
2. Реле нельзя использовать для следующих жидкостей: дистиллированная вода, бензин,  керосин, масло, этиленгликоли, краски, сжиженный газ.
3. Сравнительная таблица аналогов по сериям:

TDM
F&F
lovato
РиА

РКУ-01	PZ-829	LVM20	РКУ-1М
РКУ-02	PZ-829	LVM20	РКУ-1М
РКУ-03	—	LVM20	EBR-02
РКУ-04	—	LVM20	—

Поплавковые выключатели, контролирующие уровень жидкости в ёмкостях и водоёмах для управления электронасосом

Для полива приусадебных участков или организации водопровода на даче в основном используются аккумулирующие резервуары, наполнение которых нуждается в посильной автоматизации.

Это упрощает использование систем полива и водоснабжения и избавляет от необходимости визуального контроля заполнения и опорожнения гидроаккумулятора.

Если учитывать, что ёмкость, как правило, находится достаточно высоко, приглядывать за состоянием жидкости в баке очень неудобно. С этой задачей отлично справятся специальные датчики контроля заполнения ёмкости.

Типы изделий контроля уровня заполнения

Приборы контроля уровня жидкости подразделяются на два основных вида: контактные и бесконтактные.

Бесконтактные датчики: описание

Используются преимущественно в промышленных процессах и делятся на ультразвуковые устройства, ёмкостные, электродные, работающие по гидростатическому принципу и так далее. Такие устройства применяются не только в воде, но и в других средах, в том числе и агрессивных. В схему входит, помимо самого датчика, погружаемого или устанавливаемого на стенки ёмкости, контроллер управления, который устанавливается в отдельном блоке управления вне резервуара. Такие системы являются сложными и дорогими, а, следовательно, нерентабельными для использования в бытовых условиях.

Для контроля уровня наполнения бака водой, необходимой для полива или водопровода, целесообразнее применять устройства боле простые и дешёвые.

Характеристика контактных приборов

Самые распространённым в этом виде приборов контроля заполнения резервуаров являются контактные датчики поплавкового типа, собранные на основе герконов. Устройства просты, надёжны и дёшевы. Разделяются по месту расположения в ёмкости с жидкостью:

1. Вертикальное расположение. Шток с поплавком и магнитом двигается вдоль вертикальной трубки, на которой расположены герконы включения и отключения насоса.
2. Горизонтальное размещение. Устанавливается в верхней или нижней части стенки ёмкости. По мере наполнения резервуара поплавок с закреплённым на нём магнитом поднимается на поперечной штанге к геркону, который коммутирует отключения питания насоса.

Поплавковые датчики контроля наполнения с различными конструктивными особенностями можно приобрести в магазинах. Выбор зависит от конкретного места установки прибора и условий эксплуатации.

Рекомендации по правильному выбору

Подбор датчика контроля заполнения ёмкости зависит от большого количества факторов:

• Состав жидкости. Важно знать количество посторонних примесей в воде. Примеси могут менять плотность и электропроводность жидкости, что приведёт к неточности показаний обычного датчика.
• Ёмкость и материал изготовления резервуара.
• Функциональное предназначение сосуда для генерации жидкости.
• Вид контроля. Важно отслеживать максимальный и минимальный уровень заполнения ёмкости.
• Возможность подключения прибора в автоматизированную систему общего управления типа «Умный дом».
• Коммутационные характеристики прибора.

Существует ещё множество критериев для подбора этого датчика. Но для бытового использования они, скорее всего, не пригодятся. Параметры отбора можно существенно сократить, остановившись на следующих параметрах:

1. Ёмкость резервуара.
2. Способ срабатывания.
3. Схема управления.

Существенное уменьшение критериев отбора позволяет подобрать датчик в магазине по достаточно невысокой цене. А также делает возможным изготовить прибор своими руками без потерь в качестве срабатывания и безопасности использования.

Самостоятельное изготовление датчика

Предположим, стоит задача автоматизировать использование насоса типа «Малыш» для обеспечения водой дачи или загородного дома. Как правило, вода нагнетается в аккумулирующий резервуар, и нужно обеспечить своевременное, автоматическое отключение насоса при достаточном заполнении ёмкости. Для этого нет необходимости устанавливать сложные и дорогие датчики. Изготовление устройства на основе геркона, которое отлично выполнит поставленную задачу, можно осуществить своими руками. Назовём это устройство: электрический поплавковый клапан уровня воды в баке на базе герконового выключателя.

Герконовый выключатель

Геркон — это выключатель, который является главной исполняющей деталью в устройстве герконового датчика уровня воды для управления насосом. Он выглядит как маленькая герметичная стеклянная ёмкость с вакуумом внутри или инертным газом.

Внутри находится замкнутая или разомкнутая контактная группа, проще говоря, два замкнутых или разомкнутых контакта из ферромагнитного материала с золотым или серебряным верхним покрытием.

При попадании в магнитное поле контакты детали намагничиваются и отталкиваются друг от друга, размыкая цепь, в которую они включена, останавливая её работу, или, наоборот, замыкаются и включают цепь. Герконы разделяются на два вида:

• Геркон с нормально замкнутыми контактами.
• Геркон с нормально разомкнутыми контактами.

Среда внутри стеклянной колбы препятствует окислению контактов и образованию искр при замыкании.

Устройство датчика на основе геркона

Для изготовления устройства понадобится магнитный катушечный пускатель на 220 вольт и пара герконов, один из которых замкнут в нормальном состоянии, а второй — разомкнут. И также понадобится поплавок для бака с водой, который изготавливается из пенопласта, шток, трубки и трех проводов небольшого сечения и толщины.

Схема работы устройства проста и, главное, безопасна. Принцип работы следующий:

• В процессе набора жидкости поплавок с магнитом, достигнув геркона максимального уровня, находящегося в замкнутом состоянии, размыкается под действием магнитного поля, коммутируя силовую, пускающую катушку на отключение, которая выключает насос.
• По мере убывания воды из резервуара поплавок опускается и при достижении нижнего геркона, срабатывающего на замыкание под воздействием магнитного поля, пускающая катушка коммутируется на запуск насоса.
• Датчик, изготовленный по такому принципу, способен работать много лет без нареканий в отличие от электронных систем управления контролем заполнения ёмкостей. Изготовить поплавковый датчик уровня воды своими руками несложно, и это не требует особых специальных знаний в области электротехники.

Схема контроля откачки воды дренажным насосом

По принципу вертикальной работы поплавкового механизма можно предложить схему подключения датчика для коммутации реле запуска дренажного насоса с дополнительным питанием 12 вольт.

Стоит отметить, что герконовые переключатели не способны работать с большими токами и не могут включать или отключать насос напрямую. Поэтому они используются в низковольтных схемах для коммутации мощных реле для запуска или отключения насоса. При высоком уровне начинается откачка жидкости до достижения минимального установленного уровня. Принцип работы следующий:

• При подъёме жидкости в ёмкости до верхнего уровня поплавок с магнитом замыкает верхний геркон SV 1, и на катушку реле P1 начинает поступать ток. Происходит замыкание контактов параллельно с подключённым герконом, что приводит реле в состояние самозахвата. Такая функция не позволяет отключиться напряжению питания катушки при размыкании геркона SV 1. Это достигается подключением нагрузки реле и его катушки в одну цепь.
• Происходит включение силовой катушки реле P2 в цепи питания электронасоса и начинается откачка жидкости.
• При уменьшении уровня жидкости поплавок с магнитом достигает нижнего геркона SV 2, замыкая его контакты. Положительный потенциал напряжения начинает подаваться на катушку реле P1 также и с другой стороны. Это приводит к снятию функции самозахвата и отключению реле, что коммутирует отключение силовой катушки P2, обеспечивающей питание электронасоса.
• Поменяв герконы SV 1 и SV 2 местами, датчик будет отключать насос при наполнении ёмкости до установленного уровня и включать при падении уровня жидкости.

Недорогие приборы промышленного производства

Существуют также недорогие модели датчиков контроля уровня жидкости, которые возможно приобрести в магазинах по цене около 2 тыс. рублей

Различные модификации АРС

Такие поплавковые датчики применяются, как правило, в водоёмах. Измерительная головка в приборах этого типа небольшая, что делает прибор компактным.

Нагрузочная возможность применения, согласно инструкции по эксплуатации, может достигать 1 ампера. Ввод провода в устройства герметичный. Корпус сделан из пластика. Рабочий дифференциал срабатывания равен 45 градусам.

Максимальное давление для корректной работы приборов — 3 бара. Стоимость около 2 тыс. рублей в зависимости от модификации.

Устройства контроля заполнения ёмкости «Кристалл»

Эти датчики поплавкового типа можно применять в агрессивных средах. Очень компактны. Измерительная головка 2.3 сантиметра в диаметре. Максимальное давление корректной работы достигает 3.3 бара. Проводной вход выполнен в виде пластикового уплотнителя. Приборы оснащены барьером искрозащиты. Могут работать в горячей среде. Цена чуть выше 2 тыс. рублей, в зависимости от модификации.

Приборы Burkle

Эти устройства предназначены для загрязнённых сред, но также могут быть использованы и в чистых водоёмах, и резервуарах с чистой водой. Максимальное давление корректной работы составляет 4.1 бара.

Максимально возможная нагрузка равна 1А. Возможна работа в средах, нагретых до 170 градусов, в жидкостях плотностью до 3 кг на кв. см.

Средняя цена прибора составляет 2200 рублей и зависит от незначительных модификаций, вносимых производителем.

Датчики Fine Tek и Wilo

Эти устройства поплавкового типа можно использовать в агрессивных средах. Применяются для дренажных целей, также могут быть установлены в колодцах. Датчики выдерживают нагрузку до 2 ампер. Измерительные головки компактны и составляют 2.5 см. Проводные входы выполнены в специализированном уплотнителе. Корпуса сделаны из термостойкого пластика. Устройства оснащены топливными зондами, что позволяет их использование в горючих средах. Цена колеблется от 2 тыс. до 2500 рублей и также зависит от модификации.

Приборы Wilo поплавкового типа наиболее дёшевы, но функционально не предназначены для агрессивных сред применения и могут быть использованы только в чистой воде.

Датчики обладают небольшими измерительными головками и имеют компактный вид. Максимальная температура использования равна 140 градусам. Рабочий дифференциал равен всего 30 градусам.

Максимальное рабочее давление не превышает 2 бара. Цена таких датчиков колеблется в районе 1900 рублей.

Разновидности электрических реле уровня воды для автоматического управления насосом

Для максимальной автоматизации систем водоснабжения существуют готовые насосные станции. Но по ряду причин их установка не всегда бывает оправданной. В подобной ситуации оказался и мой сосед по даче. Но он нашел простое решение – подключил к резервуару и насосу в колодце реле уровня воды. Тогда я решил детальнее узнать о таком устройстве и вот, что я выяснил.

Как работает устройство

Датчик уровня воды в резервуаре устанавливается для включения и отключения насоса в автоматическом режиме. Это может быть емкость закрытого или открытого типа. Также устройство используется для осуществления контроля за обстановкой в затапливаемых, например, подвалах. То есть не обязательно постоянно проводить визуальный осмотр для своевременного откачивания ненужной жидкости.

Принцип действия реле основан на изменении сопротивления между однополюсными электродами и прочими элементами, что содержатся в рабочей среде. Это могут быть помимо питьевой воды:

• родниковая, морская, речная, дождевая или сточная вода; 
• молоко или пиво; 
• вино-водочная продукция с низким содержанием алкоголя.

Не подлежат контролю:

• дистиллированная вода; 
• бензин, керосином и сжиженный газ; 
• масло и этиленгликоль.

Обычно датчики уровня воды для управления насосом устанавливаются в нижней и верхней точке относительно наполненности резервуара либо в допустимой верхней в случае с подвалом.

Третий сенсор отвечает за прием сигналов от первых двух и за передачу информации к насосному оборудованию.

Так как создаваемые импульсы слишком малы для запуска и отключения сравнительно более мощной цепи, воспринимаются коммутируемые токи магнитным пускателем.

Стоит отметить, что реле уровня воды в баке изначально не укомплектовано датчиками. Это обосновано тем, что эксплуатация устройства может осуществляться разным количеством сенсоров.

В том числе 4-мя, где последний срабатывает в случае аварийных ситуаций.

Он может пригодиться в случае использования крупногабаритного резервуара для жидкости (чтобы не переполнялся) или в условиях частого затопления погреба.

Виды устройств

Реле уровня жидкости для отключения насоса сегодня представлены в нескольких вариантах. Одноуровневые модели используются в целях стабильного поддержания в заданной степени заполненности того или иного резервуара. Таким образом исключается холостая работа насосного оборудования, чем обеспечивается его длительная эксплуатация.

Двухуровневые образцы устанавливаются для контроля за максимальной и минимальной заполненностью бака. То есть именно здесь имеются три датчика.

А в четырехуровневых моделях имеется два дополнительных сигнализатора. Они отвечают за предупреждение об аварийных ситуациях.

В промышленных масштабах, как правило, к ним подключаются резервные насосные станции. А также устройства оснащаются светодиодной индикацией.

Разновидности датчиков

Существует три типа воспринимающих и передающих информацию об изменениях сопротивления в рабочей среде элементов. Электродный датчик уровня воды для насоса представлен тремя сенсорами: короткий и пара длинных. Первый отвечает за передачу импульсов при максимальной заполненности резервуара, вторые – при его опустошении.

Поплавковые датчики уровня воды для управления насосом представлен поплавком со встроенным магнитном и трубкой, внутри которой расположен геркон. Последний – это герметичная коробочка, в ней имеются ферромагнитные контакты.

Они между собой замыкаются под воздействием магнитного поля, что воспринимается на нужном для срабатывания уровне во время смещения поплавка. А его положение меняется по мере опустошения и заполнения резервуара рабочей жидкостью.

Поплавковое реле уровня воды для насоса также может быть использовано в качестве измерительного устройства для контроля степени заполненности резервуара. В зависимости от силы магнитного поля контактные пары геркона передают на резистор сигналы с сопротивлением от 4 до 20 мА. То есть располагая датчики на нескольких уровнях можно отслеживать наполненность бака в любой момент времени.

Третий тип – емкостный датчик. Иное название приспособления – параметрический измеритель уровня воды. Здесь принцип действия основан на изменении диэлектрической проницаемости рабочей среды. За выявление этих изменений отвечает высокочувствительный конденсатор. За отчетную единицу принимается проницаемость воздуха.

При заполнении резервуара жидкостью происходит изменение емкости. Это явление преобразуется в информацию, которая отображается на вынесенной наружу шкале. Стоит отметить, что диэлектрическая проницаемость может восприниматься не только со стороны воды внутри бака, но и со стороны его стенок.

То есть такой датчик управления насосом по заданному уровню воды может быть установлен как внутри, так и снаружи резервуара.

В этом видео на простом примере разобрана одна из схем автоматического управления насосом с помощью реле:

Способы измерения уровня

Контроль уровня воды в баке для управления насосом можно выполнять двумя путями: контактным способом и бесконтактным. То есть датчики располагаются внутри резервуара с рабочей средой либо снаружи.

К первой группе относятся поплавковые устройства, гидростатические манометры либо пластинчатые конденсаторы, которые крепятся на стенках резервуара. Второй тип измерителей представлен радарными и ультразвуковыми приборами.

Они актуальны, когда осуществлять контроль в непосредственной близости с объектом невозможно. Причинами могут быть высокая вязкость рабочей среды, химическая агрессивность.

Коротко о главном

• Реле уровня воды – это электрическое приспособление, которое посредством датчиков при изменении уровня воды в том или ином резервуаре автоматически включает либо отключает насосное оборудование.
• В зависимости от количества датчиков различаются одноуровневые (для поддержания постоянного уровня), двухуровневые (для срабатывания при минимальном и максимальном уровне) и четырехуровневые реле для срабатывания резервных насосов в аварийных ситуациях.
• Датчики бывают электродными, поплавковыми с магнитами и герконами, емкостными (параметрическими), которые преобразуют информацию и отображают ее на наружной шкале.
• Для контроля за степенью заполненности резервуара водой в бытовых условиях могут быть использованы поплавковые и емкостные типы реле.

Напишите в х, как думаете – какой вариант реле рациональнее будет использовать для резервуара расположенного на чердаке: несколько поплавковых или один параметрический?