Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Вода в процесі життєдіяльності людини виступає як один з найважливіших ресурсів для забезпечення комфорту, санітарних норм, технологічних операцій та процесів. Однак в експлуатації систем водопостачання можуть відбуватися поломки та аварійні ситуації. Для запобігання небажаним наслідкам аварій застосовується датчик протікання води. Які вони бувають і як функціонують, ми розглянемо у цій статті.

Призначення

Датчик протікання води призначений для контролю певного об'єму резервуара, площі приміщення, поверхні та інших конструкцій щодо заповнення рідиною.Залежно від сфери застосування відрізняються типи та принцип дії пристроїв виміру. За призначенням такі сенсори використовують для:

  • Контролю ванної та душової кімнати на предмет затоплення у разі пошкодження водопроводу;
  • Стеження за опалювальними системами в частині протікання та затоплення приміщень;
  • Спостереження за станом ємностей, наповнених агресивними речовинами, їх герметичністю та навколишнім простором;
  • Для контролю герметичності корпусу човнів та транспортних суден, об'єктів судноплавного господарства, дозволяють сигналізувати про наповнення трюму;
  • Відстеження стану сухих ємностей та резервуарів, які в ході експлуатації не повинні наповнюватися рідиною, але можуть контактувати з водою;
  • Контролю наповнення поливних систем, систем зрошення та іншого допоміжного обладнання;
  • Стеження за будівельними конструкціями, цокольними та підвальними приміщеннями для сигналізації про наповнення ґрунтовими водами.

Окрім цього датчики протікання води можуть встановлюватися у важкодоступних місцях, де візуальний огляд утруднений або неможливий через конструктивні особливості. Також вони призначені для перевірки цистерн залізничного та автомобільного транспорту, баків для зберігання матеріалів, сировини та іншої продукції.

Пристрій та принцип роботи

У зв'язку з величезною різноманітністю застосовуваних технологій і завдань, які можуть вирішувати датчики протікання води, існує чимало видів даного обладнання. Кожен з яких відрізнятиметься пристроєм, принципом дії, способом монтажу та взаємодії із системою керування або логічним блоком. Оскільки найбільш актуальним для домашнього використання є електродний датчик, як приклад ми розглянемо такий варіант.

Мал. 1. Пристрій датчика протікання води

Конструкція такого датчика протікання води представлена такими компонентами:

  • Корпус - виготовляється з діелектричного матеріалу, як правило, поділяє вимірювальний орган, який контактуватиме з водою та плату з радіоелементами для подачі живлення на електроди.
  • Електроди - залежно від конструкції можуть мати точкове, штекерне виконання або виконуватися у вигляді гребінки, доріжок на платі.
  • Діелектричний роздільник - застосовується як електричне відділення електродів один від одного.
  • Електронний блок - виконується набором резисторів або напівпровідникових елементів для вимірювання провідності контрольованого простору.
  • Сполучні дроти - використовуються для подачі напруги на датчик протікання та знімання показань, отриманих в результаті вимірювань. За допомогою проводів або штекера вимірювач підключається до контрольного або вимірювального ланцюга.

Принцип дії ґрунтується на провідних властивостях води. Так, в нормальних умовах між електродами датчика протікання знаходиться повітряний проміжок та діелектричний роздільник, що є дуже великим опором. Тому перебіг струму в його ланцюгу неможливий.

Мал. 2. Принцип дії датчика протікання водиАле як тільки на вимірювальні електроди потрапить вода, ланцюг між ними замкнеться. За рахунок того, що вода є відмінним провідником електричного струму і має високу провідність. Між електродами почне протікати струм, що зафіксує блок контролера. Залежно від принципу роботи та виду датчика інформація про затоплення може подаватися у вигляді звукових або електронних сигналів, а може переводитись в команду на закриття крана.

Таким чином, при оснащенні водопроводу кульовим краном з електроприводом датчик протікання води може подати команду на перекриття системи. У цьому випадку контроль здійснюється автономно без вашого втручання. В інших варіантах сигнал може надходити на мобільний додаток або поширюватися звуковими та світловими сигналами.

Види

Поділ датчиків протікання води проводиться за низкою факторів, що впливають на особливості їх експлуатації. Так, всі моделі поділяються на дві великі групи: провідні та бездротові.

Мал. 3. Дротовий і бездротовий датчик протікання

Дротові датчики відрізняються надійністю і нижчою собівартістю. Але їх суттєвим недоліком є система електропроводки, яку необхідно розташувати у підлозі, стінах чи інших конструкціях. Що викликає необхідність додаткових витрат при монтажі, а у разі вже завершеного ремонту може суттєво порушити естетику приміщення.

Бездротові датчики протікання куди простіше в установці, передача даних від них здійснюється за допомогою радіохвиль. Допустимий радіус віддалення від приймача складає близько 200 м. Але, водночас, бездротові моделі потребують джерела живлення, від справності якого залежатиме працездатність усієї системи.

За принципом дії всі датчики протікання води поділяються на кілька видів:

  • Поплавкові - функціонують за рахунок переміщення поплавця, що реагує на наповнення простору водою. Незважаючи на свою дешевизну, мало застосовуються в домашніх умовах, найчастіше встановлюються на суднах річкового та морського флоту.
Мал. 4. Поплавкові датчики протікання води
  • Ультразвукові - працюють за рахунок посилених ультразвукових хвиль в об'єм кімнати або резервуара. У разі заповнення водою передає сигнал у систему.
  • Електродний - здійснює вимірювання омічного опору між двома електродами. Як тільки відстань між висновками заповниться водою, опір різко зменшиться, що й зафіксує датчик протікання.
  • Ємнісний - використовує аналогічний принцип, як і електродний, але як висновки використовуються обкладки. Такі датчики застосовуються в тих сферах, де крім протікання води необхідно контролювати й інші параметри.
  • Радарний - подає в контрольований простір радіохвилі та аналізує їх у відбитому вигляді. При наповненні водою фіксує зміну параметрів хвилі. Такі датчики протікання отримали широке застосування в агресивних середовищах або приміщеннях, де підлогове розташування неприпустимо.
  • Гідростатичний - робота датчика заснована на взаємодії з чутливим елементом, що реагує на величину тиску.

Окрім цього всі датчики протікання води поділяються за кількістю кранів та способом інформування.

Мал. 5. Розподіл датчиків протікання води за кількістю кранів

Додатково, кожен вид може відрізнятися способом монтажу та встановлення, що відображатиметься на схемі підключення. Залежно від місця встановлення та способу взаємодії з водою види діляться за ступенем захисту від проникнення вологи та пилу відповідно до гл.5 та 6 ГОСТ 14254-2015.

Схеми підключення

Залежно від поставлених завдань та обсягу приміщення відрізнятиметься і схема підключення датчика протікання води. Тому як приклад ми розглянемо універсальний варіант:

Мал. 6. Схема підключення датчика протікання у системі водопостачання

Як бачите на малюнку 6, тут використовуються чотири датчики протікання: для пральної машинки, унітазу, водопроводу та водовідведення, ванної та умивальника. Для умивальника та ванної використовується один сенсор, оскільки вони розташовані поруч, якщо у вашому випадку вони рознесені, доцільно використовувати більше датчиків протікання. Кожен із датчиків підключається до контролера, який обробляє отриману інформацію. Від контролера монтуються дві лінії для керування електроприводом кульових кранів, встановлених у трубопровід гарячої та холодної води.

Як правило, всі виробники випускають датчики протікання разом з контрольним модулем. Це полегшує подальше встановлення та експлуатацію, оскільки така комплектність забезпечує повну сумісність пристроїв. Однак важливо дотримуватись полярності висновків при підключенні:

Мал. 7. Схема розпинування контролера для підключення датчика протікання води

Як бачите на малюнку 7, при неправильному з'єднанні висновків, система захисту від протікання води функціонуватиме некоректно. Що зробить її неефективною або марною в частині оповіщення та відключення водопостачання.

Також існують варіанти комбінованого підключення, коли до одного модуля ви будете встановлювати і дротові та бездротові датчики протікання. Або якщо ви хочете виводити сигнал про поломку не тільки на привод крана, а й в інші оповіщувальні пристрої, застосовується така схема:

Мал. 8. Схема комбінованого підключення

Особливості вибору

При виборі датчика протікання води слід керуватися індивідуальними особливостями приміщення, для якого призначене обладнання. Так, для початку, визначтеся з місцями установки, виходячи з чого, ви можете визначити вид монтажу, наприклад, підлогові або вбудовані. Самі датчики мають різну форму та конструкцію, завдяки чому ви можете підібрати найбільш підходящу модель, яка гармонійно впишеться у дизайн інтер'єру.

Вибираючи контролер, обов'язково враховуйте кількість датчиків, що йдуть у комплекті та можливі для підключення. Якщо ви плануєте більше точок контролю протікання води, ніж дозволяє модуль, краще використовувати модель з великим функціоналом. Наприклад:

  • Модуль Нептун комплектується 2 датчиками і може об'єднати 10 пікселів;
  • Модуль Аквасторож має в комплекті 4 датчики протікання, і здатний підключити 10;
  • Gidrolock містить 3 датчики протікання у стандартній комплектації і можна підключити 40.

Список використаної літератури

    А.Кашкаров «Датчики в електронних схемах: від простого до складного» 2013
  1. Гленн Дж. Сарторі «Промислова електроніка» 2016
  2. Фрайден Дж «Сучасні датчики. Довідник» 2005
  3. І.В. Савельєв «Курс загальної фізики» 1970

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія:

Електрик