Автоматический насос для осушителя на Arduino: DIY-система

Компоненты и материалы

Arduino UNO	1 шт.
Adafruit Proto Shield для Arduino Kit	1 шт.
Реле SPDT 120VAC/24VDC @ 1A	1 шт.
Транзистор MPSA13 (Дарлингтон)	2 шт.
Клеммный блок (300V @ 20A, 12-24AWG)	1 шт.
Провод UL Hookup Wire 22AWG	1 комплект
Провод питания 16 AWG с заземлением	1 шт.
Водонепроницаемый корпус	1 шт.
Водяной насос (≤120VAC @ 1A)	1 шт.
Трубка 3/8" (внутренний диаметр) 100ft	1 шт.
Пайка 60/40 Rosin Core 0.031"	1 шт.
Флюс Rosin Paste	1 шт.

Необходимые инструменты

• Паяльник
• Обезживитель проводов
• Бокорезы
• Надфиль (металл/пластик)

О проекте

Идея

В декабре я приехал домой в Миссури на праздники. Не зная, что подарить тестю и тёще, сидел без дела. Они попросили спуститься в подвал и опорожнить осушитель. У их модели нет сливного шланга, поэтому им приходится подниматься по лестнице минимум дважды в день. Эврика! Я понял, что сделаю им на Рождество — автоматический насос для слива конденсата!

Проблема

Нужно откачивать воду до того, как уровень достигнет выключающего датчика осушителя, затем ждать наполнения и повторять бесконечно.

Решение

Включать насос, когда уровень воды поднимается выше верхнего порога, и выключать, когда опускается ниже нижнего.

Как установить пороги? Вода (кроме дистиллированной) проводит электричество. Можно использовать два пара проводов разной длины и определять наличие воды по замыканию. Но вода плохой проводник, будут потери напряжения. Транзисторы решают эту проблему, особенно пара Дарлингтона — двойное усиление.

Транзистор имеет коллектор (вход), эмиттер (выход) и базу (затвор). Ток на базе снижает сопротивление коллектор-эмиттер, позволяя току течь. Пара Дарлингтона усиливает этот эффект.

Для управления насосом используем реле — оно переключает высокое напряжение логическим уровнем. Реле вписывается в удлинитель как логически управляемый выключатель.

Логику обеспечивает Arduino UNO — дешёвый, доступный, легко программируемый.

Реализация

Сборка на макетной плате.

1. Датчик воды: провода в воду подключаются к 5V. Транзисторы: коллекторы к 5V, базы к проводам из воды, эмиттеры к пинам 2 и 3 Arduino. Добавляем светодиоды статуса: анод к базе транзистора, катод через резистор 100Ω к земле.
2. Проверка реле: катушка подключена к GND и пину 8. Высокое напряжение через COM и NO контакты реле.
3. Паяем на Proto Shield, делаем шилд для Arduino.
4. Устанавливаем в водонепроницаемый корпус. Кабель закрепляем зажимом.

Завершение

Установите датчик воды так, чтобы нижний датчик был выше всасывающего отверстия насоса, а верхний — ниже выключающего датчика осушителя. ВАЖНО: Нижний датчик должен быть выше всасывания насоса, иначе насос будет качать воздух и выйдет из строя. Прокладите шланг куда нужно, даже вверх!

Код

SimplePumpControl.ino (Arduino)

/* Created and copyrighted by Zachary J. Fields. Offered as open source under the MIT License (MIT). */
const int ENABLE_PIN = 2;
const int FULL_PIN = 3;
const int RELAY_115V_30A_PIN = 8;

void setup() {
  pinMode(ENABLE_PIN, INPUT);
  pinMode(FULL_PIN, INPUT);
  pinMode(RELAY_115V_30A_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (digitalRead(FULL_PIN)) {
    digitalWrite(RELAY_115V_30A_PIN, HIGH);
  } else if (!digitalRead(ENABLE_PIN)) {
    digitalWrite(RELAY_115V_30A_PIN, LOW);
  }
}
/* Created and copyrighted by Zachary J. Fields. Offered as open source under the MIT License (MIT). */

Схемы

Макетная схема для прототипирования перед пайкой на Adafruit Proto Shield.