У многих читателей на дачном участке или в загородном доме имеется емкость, количество воды в которой необходимо поддерживать на определенном уровне. Эта емкость может быть частью системы водоснабжения, отопления или просто резервуаром для летнего душа. Бывает и так, что уровень воды требуется всячески понижать, откачивая ее, например из затапливаемого весной подвала или погреба.

Предлагаемое простое устройство, которое вполне можно собрать в течение одного дня, не только автоматизирует поддержание уровня воды в баке, но и избавляет от опасности по забывчивости оставить бак пустым или налить в него столько воды, что она выплеснется наружу.

Самая сложная часть работы - изготовить датчик уровня воды. Он представляет собой опущенную в бак вертикально пластиковую трубу, внутри которой свободно перемещается поплавок с небольшим постоянным магнитом. Самый подходящий материал для поплавка - пенопласт, в который упаковывают бытовую технику. Магнит можно найти в динамической головке громкоговорителя, в головном телефоне, в электродвигателе от пришедшей в негодность детской игрушки. Чтобы поплавок не выпадал из трубы, ее нижнюю часть перекрывают немагнитной шпилькой, например из медной проволоки. Снаружи на трубе укрепляют два геркона, причем место их установки придется подбирать экспериментально. Первый геркон должен замыкаться под действием магнитного поля поплавка, когда количество воды в баке достигает максимума, и добавлять ее больше не требуется. Второй геркон устанавливают ниже первого. Его замыкание означает, что воды в баке осталось мало и ее запас необходимо пополнить. Для повышения надежности системы в непосредственной близости от каждого геркона можно разместить еще по одному, соединив каждую пару герконов параллельно.

Учтите, что расстояние между герконами - датчиками верхнего и нижнего уровней воды - должно быть достаточно большим, чтобы магнитное поле поплавка никогда не действовало на них одновременно. Как будет ясно из дальнейшего, длительное одновременное замыкание герконов может привести к неприятностям. Герконы и идущие к ним провода необходимо защитить от воды, покрыв их подходящим компаундом или герметиком.

Схема электронного блока автомата изображена на рис. 3.7. Он построен на операционном усилителе (ОУ) DA1, включенном по схеме триггера Шмитта. Напряжение на инвертирующем входе ОУ равно напряжению стабилизации стабилитрона VD5 - 3,3 В. Предположим, что в момент включения питания автомата бак заполнен наполовину и поплавок с магнитом находится ниже геркона SF1, но выше SF2, поэтому оба они разомкнуты. Конденсатор С2 разряжен. Зарядиться всегда существующим входным током ОУ ему не позволяет резистор R2. В этом состоянии напряжение на неинвертирующем входе ОУ близко к нулевому - оно меньше, чем на инвертирующем. В результате напряжение на выходе ОУ также близко к нулю. Через усилитель тока - эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 - оно поступает на реле К1, но недостаточно для его срабатывания. Контакты реле разомкнуты, и включаемый ими подающий воду в бак насос не работает. Когда количество воды в баке уменьшится настолько, что поплавок с магнитом окажется рядом с герконом SF2, последний замкнется. Это приведет к увеличению напряжения на неинвертирующем входе ОУ почти до напряжения питания - заведомо больше, чем на инвертирующем входе. Напряжение на выходе ОУ и эмиттере транзистора VT1, скачком увеличившись, станет достаточным для срабатывания реле К1. Его замкнувшиеся контакты включат насос.

По мере накопления воды в баке поплавок всплывает, удаляясь от геркона SF2, который через некоторое время размыкается. Но это не вызывает изменения состояния ОУ и выключения насоса, поскольку часть выходного напряжения ОУ поступает на его неинвертирующий вход по цепи положительной обратной связи R4VD6. Для выключения насоса необходимо, чтобы магнит, поднимаясь вместе с поплавком, достиг геркона SF1 и вызвал его замыкание. Это уменьшит напряжение на неинвертирующем входе ОУ до ноля и вернет автомат в исходное состояние с выключенным насосом. В таком состоянии он останется и после размыкания геркона SF1 в результате расходования воды из бака вплоть до нового замыкания геркона SF2.

Операционный усилитель LM709 можно заменить практически любым другим. Реле К1 - 812Н-1С-С или подобное с обмоткой на 12 В. Если мощность контактов реле недостаточна для непосредственного управления имеющимся насосом, можно применить промежуточное реле-пускатель.

Диоды КД243А заменяются диодами 1N4001, диод КД522Б - 1N4148, стабилитрон КС133А - другим с таким же (3,3 В) или немного меньшим напряжением стабилизации. В крайнем случае вместо стабилитрона можно включить в прямом направлении два-три соединенных последовательно обычных кремниевых маломощных диода. Замену транзистору КТ815А следует подбирать с учетом того, что

Рис. 3.7. Схема электронного блока автомата управления водяным насосом допустимое значение тока его эмиттера (или равного ему тока коллектора) не должно быть меньше рабочего тока обмотки реле К1. Возможно, этот транзистор придется снабдить теплоотводом. Питают автомат от любого источника постоянного (12-16 В) или переменного (9-12 В) напряжения, рассчитанного на ток нагрузки не менее 1 А. Основное требование к источнику - надежная изоляция его выхода от сети 220 В. Чтобы иметь возможность управлять насосом вручную, параллельно герконам можно подключить две кнопки.

Нажатие на одну из них (параллельную геркону SF2) включит насос, а на другую (параллельную геркону SF1) - выключит его. Однако кнопки следует расположить так, чтобы невозможно было нажать на них одновременно. Иначе, как и при одновременном срабатывании герконов, произойдет замыкание источника питания автомата на резистор R1 через диодный мост VD1-VD4, замкнутые герконы и кнопки. Хотя номинал этого резистора выбран так, что ток замыкания не достигнет значения, при котором источник питания немедленно выйдет из строя, в случае длительного протекания такого тока детали источника и самого автомата могут перегреться.

Погружные вибронасосы получили широкое распространение благодаря простому монтажу и высокой производительности. К сожалению, всем им присущ один недостаток - они быстро выходят из строя на холостом ходу. Наиболее простыми и универсальными оказываются устройства, контролирующие количество воды по ее уровню в баке или любом другом резервуаре. Они могут быть использованы не только для обеспечения безопасной работы вибронасоса, но и для борьбы с подтоплением подвалов и погребов, а также для поддержания необходимого уровня жидкости в баках систем тепло- и водоснабжения.

В предлагаемом автомате, схема которого изображена на рис. 3.8, в качестве основного управляющего элемента использован интегральный таймер NE555. Алгоритм работы довольно прост. Допустим, уровень воды в контролируемом объеме таков, что оба подключенных к колодке ХТ1 датчика сработали: ее контакты 2 и 3 соединены с контактом 1. Напряжение на входах S и R таймера близко к нулю, и его внутренний триггер переходит в состояние, соответствующее высокому уровню напряжения на выводах 3 и 7. При нажатой кнопке SB1 к выводу 3 подключена обмотка реле К1. Сработав, оно включает насос, который в зависимости от решаемой задачи откачивает воду из колодца или подвала либо подает ее в заполняемый бак. Спустя некоторое время в результате изменения уровня воды размыкается цепь, соединявшая контакты 1 и 2 колодки ХТ1. Уровень напряжения на входе S таймера становится высоким, но триггер таймера остается в прежнем состоянии, поскольку уровень на входе R все еще низкий. Насос продолжает работать. Только когда разомкнется цепь, соединяющая контакты 1 и 3 колодки ХТ1, и станет высоким уровень напряжения на входе R, триггер изменит состояние, что приведет к выключению насоса. Если говорить более точно, внутренние компараторы напряжения, имеющиеся в таймере между его внешними выводами и входами RS триггера, имеют разные пороги срабатывания. Для компаратора на входе S это одна треть напряжения питания, а на входе R - две трети. Именно оба этих порога должны быть превышены, чтобы триггер перешел в состояние, соответствующее напряжению, близкому к нулевому.

Во многих случаях сопротивление датчиков в разомкнутом состоянии далеко не бесконечно - они работают в водной среде либо при повышенной влажности, поэтому утечка тока неизбежна. При заметной утечке резисторы R1 и R2, возможно, потребуется подобрать так, чтобы обеспечить нужные значения напряжения на входах таймера. Двухцветный светодиод HL1 с общим катодом кристаллов разного цвета свечения предназначен для визуального контроля работы автомата. Чтобы в дежурном режиме обеспечить зеленое свечение светодиода, а в рабочем - красное, имеется инвертор уровня на транзи-

Рис. 3.8. Схема электронного блока автомата управления погружным насосом сторе VT1. При высоком уровне напряжения на выводе 3 таймера внутренний транзистор выхода 7 закрыт. Поэтому транзистор VT1 открыт током, текущим через резистор R3, и ток, заданный резистором R5, течет через участок коллектор-эмиттер транзистора, а не через зеленый кристалл светодиода HL1. Поэтому светится только его красный кристалл. Когда на выводе 3 таймера низкий уровень и красный кристалл светодиода не светится, внутренний транзистор на выходе (вывод 7) таймера открыт, а транзистор VT1 закрыт. Ток течет через резистор R5 и светящийся в этой ситуации зеленый кристалл светодиода. Конечно, вместо двухцветного светодиода можно применить два обычных разного цвета свечения. Выносной кнопочный переключатель SB1 позволяет включать насос вручную, одновременно отключая автоматику. Цепь R4C5 - искрогасящая, она защищает контакты реле К1 от обгорания.

Автомат собран на односторонней печатной плате из фольгиро-ванного листового изоляционного материала. Для подключения внешних цепей использованы контактные колодки с винтовыми зажимами 350-031-12 (XI), 350-021-12 (Х2) и 300-021-12 (ХЗ, Х4). Если от переключателя SB1 решено отказаться, на плате следует соединить проволочной перемычкой контактные площадки, предназначенные для контактов 1 и 3 переключателя. Можно не монтировать и узел световой индикации. В этом случае на плате не нужны светодиод HL1, транзистор VT1 и резисторы R3, R5 и R6. Хотя таймер NE555 имеет отечественный аналог - КР1006ВИ1, при необходимости замены импортного прибора следует иметь в виду, что у отечественного максимальный ток нагрузки вдвое меньше (100 мА вместо 200 мА). Замена может привести к ненадежной работе автомата при использовании реле К1 с малым сопротивлением обмотки. Транзистор КТ3102А заменяется любым из серий КТ3102, КТ315, а также транзистором ВС147 или другим маломощным транзистором структуры п-р-п. Вместо светодиода АЛС331А допустимо установить другой двухцветный, кристаллы которого соединены по такой же схеме - L-59EGC, L-839EGW, L-239EGW, или, как уже было сказано, использовать два отдельных светодиода разных цветов свечения. Реле К1 - WJ113-2C-12VDC (рабочее напряжение обмотки - 12 В, сопротивление - 200 Ом). Вместо него можно использовать реле KSD215AC3, KSD225AC8, KSD240AC3 и другие с рабочим напряжением 9-12 В и контактами, способными коммутировать ток 5 А при напряжении 220-240 В.

Автомат можно питать от простейшего трансформаторного или импульсного блока питания, дающего постоянное напряжение 9-12 В при токе нагрузки 200 мА. Датчики уровня воды могут быть любыми: оптическими, емкостными, ультразвуковыми, контактными. Единственное требование к ним - близкое к нулю сопротивление выходной цепи при наличии воды на уровне установки датчика и как можно большее сопротивление в ее отсутствие.

Самый простой датчик - кондуктометрический - можно сделать из отрезка трехжильного кабеля. Концы его жил, опускаемые в резервуар с водой, зачищены от изоляции на длине 10 мм. На другом конце отрезка кабеля провода подключают к контактной колодке ХТ1, причем номера проводов на рис. 3.9 соответствуют номерам ее контактов. Конфигурация, показанная на рис. 3.9, а, соответствует случаю, когда резервуар с водой - это колодец. Погруженный в воду вибрационный насос требуется выключить, если ее уровень в колодце опустится ниже минимального допустимого. Откачка воды начнется вновь, когда ее уровень достигнет конца провода 2. Если автоматически начинать откачку не требуется, можно соединить провод 2 с проводом 1 кнопкой SB2, как показано на рис. 3.9, 6. Откачка начнется при нажатии на эту кнопку независимо от количества воды, но автоматически прекратится, когда ее уровень опустится до минимального. Для поддержания заданного уровня воды в баке провода датчика подключают, как показано на рис. 3.9, в. Когда ее уровень ниже обозначенного на рисунке максимума, насос автоматически включается,

Рис. 3.9. Схема простейшего кондуктометрического датчика: а - выключающего насос при понижении уровня воды ниже заданного; 6 - то же, с возможностью включения вручную; в - для поддержания заданного уровня воды в баке когда ниже - выключается. Если вода поступает под напором из водопровода, насос может быть заменен электрогидроклапаном, открываемым и закрываемым по сигналу автомата.