Схема детектора воды – принцип работы и основы

Если у вас есть пруд с рыбками или бассейн, вы понимаете, насколько неприятной может быть утечка воды. Это побудит вас продолжать доливать воду, что утомительно, отнимает много времени и дорого в конечном итоге. Следовательно, очень важно отслеживать, есть ли медленная повреждающая утечка. Но вам не нужны сложные системы обнаружения утечек воды, чтобы знать, когда возникает проблема. Простая схема детектора воды окажется полезной при обнаружении утечки в водопроводе с большим количеством хлопот. Мы собираемся подробно обсудить динамику этого простого проекта. Взгляните.

Схема цепи детектора воды

Ниже приведено схематическое изображение этой цепи. Принципиальные схемы могут отличаться, но основное представление показано ниже.

Рисунок 1. Схема цепи детектора воды

Примечание. Схема, показанная выше, будет использовать компаратор LM339 для сравнения напряжения датчика датчика и опорного напряжения V_REF. . Мы предполагаем, что вам нужен контур для проверки изменений уровня воды в бассейне или пруду.

Таким образом, с практической точки зрения вам потребуется сенсорный датчик и датчик заземления, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 2. Иллюстрация настройки детектора воды

Зонды в данном случае представляют собой перемычки на макетной плате.

Компоненты цепи детектора воды

Из приведенной выше схемы вы можете определить несколько электронных компонентов. К ним относятся:

Резисторы с R1 по R5-Ом

Транзистор Q1-2N3904

C1, =конденсатор 0,1 мкФ

Диод D1/ зеленый светодиод

T1 =транзистор BC557 PNP

ИС компаратора U1-LM339

Как работает схема？

Рисунок 3. Технический специалист, работающий над схемой

Как мы уже упоминали и проиллюстрировали схемами на рисунке, компаратор LM339 очень важен. Также следует отметить пробник напряжения, который мы ранее представили как измерительный пробник.

Теперь напряжение на этом щупе будет в первую очередь зависеть от того, соприкасается он с водой или нет.

В разомкнутом контуре сенсорный датчик не контактирует с водой. Следовательно, как показано на приведенной выше схеме, напряжение на сенсорном датчике будет равно 5 В.

В этом случае входное сопротивление компаратора очень велико. Следовательно, крошечный ток будет течь через R3. Кроме того, на этом резисторе будет нулевое напряжение. Таким образом, входное напряжение компаратора, инвертирующего входное напряжение, и напряжение измерительного датчика будут равны 5 В.

Делитель напряжения

Затем установите контакт между сенсорным датчиком и водой. В этом случае между землей и датчиком будет сопротивление. Впоследствии сопротивление образует делитель напряжения между измерительным напряжением и напряжением земли.

Мы будем называть это сопротивление WATER_.

Вот представление того, как вы реализуете водонепроницаемость, когда зонд касается воды.

Рис. 4. Иллюстрация водонепроницаемости

Уравнения цепи для напряжения на щупе датчика V_PROBE являются:

Когда R_ВОДА меньше 1 МОм, напряжение на V_PROBE будет ниже 2,5В. Мы предполагаем, что вода имеет сопротивление менее 1 МОм, поскольку мы не тестируем очищенную воду.

При этом удельное сопротивление чистой воды выше, чем у неочищенной.

Следовательно, можно определить, контактирует ли сенсорный датчик с водой, проверив уровни его напряжения. Если оно выше 2,5 В, зонд не контактирует с водой. С другой стороны, если он ниже порога 2,5 В, есть все шансы, что он контактирует с водой.

Помните, что сравнение напряжения здесь возможно, поскольку у нас есть компаратор. Также следует отметить, что опорное напряжение, с которым мы имеем дело, связано с двумя резисторами по 100 кОм. В этом случае отвечают резисторы R1 и R2.

Как они облегчают этот процесс? Обратите внимание, крошечный ток течет на неинвертирующий вход компаратора с высоким импедансом. Таким образом, два резистора создают делитель напряжения, который дает опорное напряжение 2,5 В.

Рисунок 5. Эксперт по пулу проводит плановое техническое обслуживание

Компараторы

Также следует отметить, что LM339 имеет четыре компаратора. В этой схеме необходим только один из компараторов. Еще одной важной особенностью компараторов LM339 является то, что они имеют выходы с открытым коллектором.

Следовательно, когда V_PROBE меньше опорного напряжения, компаратор делает свой выход плавающим. И наоборот, компаратор подключает свой выход к земле, когда напряжение датчика превышает опорное напряжение.

Еще одним важным компонентом этой базовой схемы детектора воды является транзистор Q1. Ранее мы упоминали об этом в сценариях, когда V_PROBE> V_ССЫЛКА , выход компаратора соединится с землей. Следовательно, не будет никакого базового тока через Q1.

Следовательно, транзистор будет находиться в состоянии отсечки. В результате ток не будет проходить через светодиод, когда датчик воды отключен. Обратный процесс происходит, когда V_PROBE ССЫЛКА , т

Роль резистора R4 в этом прототипе схемы заключается в насыщении транзистора и, следовательно, включении светодиодного детектора. Это произойдет, когда сенсорный датчик соприкоснется с водой.

Как протестировать цепь？

Рис. 6. Кнопка с зеленым светодиодом

После подключения схемы, как мы подчеркивали выше, пришло время ее протестировать. Во-первых, поместите датчик заземления в воду, а датчик датчика не соприкасайтесь с водой. Вы заметите, что зеленый светодиод не горит во время этой настройки.

Затем поместите сенсорный зонд на поверхность воды, так как наземный зонд остается в воде. Загорится зеленый светодиод.

По этим двум простым тестам можно определить, исправна схема или нет. Обратите внимание, что в качестве щупов в этой схеме мы использовали макетные провода. Они подходят для простой схемы датчика влажности.

Для сложного проекта обязательно проверьте, выдержат ли материалы зонда коррозию. Кроме того, вам потребуется обновление этих основных компонентов для повышения надежности обнаружения.

Есть ли альтернативная схема?

Рисунок 7. Электрик, собирающий электрическую цепь

Существует альтернативная схема, которую мы только что обсуждали выше. Единственная разница в альтернативе заключается в том, что вам придется поменять местами входы компаратора. Однако в альтернативной схеме есть лишь несколько регулировок, поскольку концепции электричества аналогичны.

Заключение

Поддержание постоянного уровня воды имеет важное значение во многих областях применения. Мы только что подробно рассказали о реализации этого процесса с помощью схемы первичного детектора воды.

Вы можете попробовать это в качестве своего проекта в колледже, чтобы увидеть, работает ли то, что мы только что объяснили. Кроме того, не стесняйтесь привлекать нас, когда вы занимаетесь проектом, связываясь с нами. Мы предоставим вам всю необходимую помощь.