Сигнализатор уровня воды своими руками. Датчик уровня воды своими руками

Иногда требуется узнать, сколько воды или иной токопроводящей жидкости осталось в какой-либо закрытой емкости. Например в металлической бочке закопанной в землю либо поднятой на высоту так, что не возможно определить ее содержимое. Для решения этой проблемы рекомендую собрать схему простого датчик уровня воды. Устройство состоит всего из нескольких радиокомпонентов: резисторов, транзисторов и трех светодиодов.

Из-за меняющегося давления в отопительной системе и нагрева жидкости расширительный бочек делают открытым, поэтому через какое-то время часть воды выкипает, и это приводит к остановке циркуляции воды и перегреву нагревательных элементов. Данное устройство покажет когда уровень воды снизиться ниже датчика.

VT1 и VT2 практически любые маломощные,BC547, BC337-40 или C9014. IC1- LM358 или 741. Светодиоды любые на напряжение 3-4В. Все резисторы мощностью 0.125Вт.

Транзисторы VT1 и VT2 образуют усилитель с гальванической связью. Сопротивление R2 задает смещение на базу второго транзистора и в то-же время являясь нагрузкой первого. Резистор R3 предназначен для нагрузки VT2.

Если контакты устройства находятся в воде или иной токопроводящей жидкости, то плюс питания окажется соединен с резистором R1 через воду, поэтому на базу транзистора VT1 поступает напряжение и он отпирается, при этом VT2 остается закрытым и не инвертирующий вход операционного усилителя будет подключен к минусу через сопротивление R3. На выходе операционного усилителя будет присутствовать логический ноль и первый светодиод засветится, говоря о нормальном уровне воды.

Если уровень жидкости снизится и водяной контакт разомкнется, то напряжения смещения перехода на базе VT1 исчезнет и он будет закроется. Соответственно база VT2 будет соединена с плюсом питания и он отпирается, соединив не инвертирующий вход ОУ с плюсом, и поэтому на его выходе формируется уровень логической единицы, второй светодиод начинает сигнализировать о снижении уровня жидкости.

Индикатор уровня воды можно также подключить и к звуковой индикации. Подсоединив вывод OUT индикатора уровня к выводу блока аудио сигнализации ().

В роли датчика подойдут обычные два провода можно применить толстый двужильный провод, оголив концы. Датчик монтируемый на необходимый нам уровень контроля.

Датчик уровня воды своими руками

Внешний вид датчика уровня жидкости показан на фотографиях ниже. В качестве зондов применяется проволока из нержавеющей стали, которая припаивается к контактам разъема, после чего это пространство заполняется герметиком или клеем.

В состав конструкции входят три зонда: - общий, - включение и - выключение. Изолирующие втулки изготовлены из внутренней изоляции коаксиального кабеля большого диаметра. Конструкция соединяется с блоком автоматики при помощи экранированного кабеля с двумя изолированными жилами. Экранирующая оплетка подключена к общему зонду.

Датчик уровня жидкости с звуковым оповещением

В роли датчика используются два металлических стержня погруженных в жидкость. Принцип работы преобразователя основана на способности подовляющего большинства жидкостей проводить ток. Высокая чувствительность преобразователя обеспечивается применением логической микросборки КМОП на полевых транзисторах с изолированным затвором. Отечественная микросборка К561ЛА7 состоит из четырех логических элементов «И-НЕ». На DD1.1 и DD1.2 собран классический генератор прямоугольных импульсов, работающий на частоте 3 Гц.

Генератор, выполненный на DD1.3 и DD1.4, работает на частоте 1 кГц. Если погружаемый датчик соприкасается с жидкостью, емкость C1 начинает заряжатся и запускает генератор DD1.1 – DD1.2, который, каждые 350 миллисекунд запускает генератор на DD1.3 – DD1.4. Поэтому на выходе радиолюбительской самоделки появляется генерируется прерывистый звуковой сигнал. Чувствительность можно настраивать подбором сопротивления R1. Чем больше его номинал, тем выше чувствительность. Емкость C1 защищает высокоомный вход микросборки от вероятных помех.

Более простой вариант схемы:

Для сборки этого датчика уровня воды вам потребуется: полевой транзистор IRF540N или аналогичный, например IRFZ44N; Любой Активный зуммер (пищалка); Сопротивление на 1 МОм; Источник питания 12В, например аккумуляторная батарея.

Принцип работы схемы для контроля уровня жидкости показан в видео инструкции ниже:

На производстве нередко возникает необходимость в измерении уровня жидкости (воды, бензина, масла). В быту чаще всего нужно определить высоту воды в какой-либо емкости, для этого применяют специальные приспособления - уровнемеры и сигнализаторы. Измерительные устройства делятся на несколько разновидностей, их приобретают в магазинах, но для домашнего использования проще всего сделать датчик уровня воды своими руками.

Виды датчиков

Датчики различаются между собой по способу измерения уровня жидкости и делятся на два вида: сигнализаторы и уровнемеры. Сигнализаторы отслеживают заданную точку заполнения емкости и при достижении нужного объема жидкости прекращают ее поступление (пример - поплавок в бачке унитаза).

Уровнемеры непрерывно контролируют степень заполнения резервуара (пример - датчик на шахтном водоотливе).

По принципу действия датчики уровня воды в емкости делятся на такие разновидности:

Это самые распространенные уровневые датчики, кроме них существуют емкостные, гидростатические, радиоизотопные и другие виды устройств, которые применяются в различных отраслях промышленности.

Правила выбора

При покупке датчика уровня жидкости в резервуаре нужно учитывать несколько факторов, при их соблюдении устройство будет работать правильно и безотказно. В первую очередь нужно определить тип жидкой среды и ее плотность, уровень опасности для человека. Значение имеют материал изготовления емкости, ее объем - от этих параметров зависит принцип действия выбранного датчика.

Следующий момент, на который нужно обратить внимание - предназначение устройства , будет оно использоваться для контроля минимального и максимального уровня жидкости или же для постоянного отслеживания заполняемости резервуара.

При выборе промышленных датчиков количество критериев может быть расширено, для бытовых сигнализаторов и уровнемеров достаточно учитывать объем резервуара и тип устройства. В домашних условиях используются приспособления, изготовленные своими руками - работают они ничуть не хуже заводских моделей.

Изготовление своими руками

Проще всего изготовить самостоятельно поплавковый датчик уровня воды в резервуаре, или сигнализатор наполнения.

Принцип действия такого устройства заключается в том, что поплавок всплывает в жидкости, при максимальном наполнении емкости замыкает контакты и сигнализирует о достаточном уровне воды.

Последовательность изготовления:

Приведенная схема изготовления датчика самая простая, ее используют для небольших емкостей.

Минус такого устройства в том, что оно не дает возможности автоматического выключения насоса. Чтобы останавливать подачу воды в резервуар, изготавливают сигнализаторы с использованием магнитов и герконов.

Всем привет. Сегодня речь пойдет об очень простом наборе для самостоятельной сборки прибора, для контроля уровень воды. Данный набор может с успехом распаять школьник 5-7 класса за один вечер. Можно конечно сделать и полностью самостоятельно, включая плату, но я решил сэкономить время, поэтому был заказан набор.

Набор был приобретен с целью хоть как то автоматизировать набор воды в бочку на даче. При чем это не совсем бочка, а скорее труба, уходящая вниз на 2.5-3 метра, поэтому запасы воды там приличные (для простоты пусть будет бочка). Задумка была простая, пока нет регулярного водоснабжения электроклапан открывается и набирает в бочку воды по заданный уровень. Расход воды ведрами по необходимости и автоматический долив в бочку. Для того что бы клапан часто не срабатывал от колебаний воды, задумано несколько уровней. Нижний при котором включается клапан и верхний при котором выключается. Т.е. есть определенная мертвая зона при которой расход воды есть, а подача воды в бочку пока отсутствует. Кстати, эта мертвая зона и есть фактически такое понятие, как гистерезис .
В прошлом году эту функцию выполняло такое пардон устройство, как поплавковый механизм из бачка унитаза. Работало исправно, изредка засорялось, поскольку вода поступает по трубам прямиком из реки. Но в итоге зиму не пережило, поскольку было выполнено из пластмассы и развалилось от мороза.
Данный набор был призван заменить вышедший из строя механизм.

По мере хранения собранной платы и ожидании дачного сезона, была произведена попытка применить собранную плату на производстве, вот на такой установке.


Это просто большая кастрюля с нагревателем типа ТЭНов мощностью 27 КВт. Продукцию достают из холодильника целыми поддонами и закладывают в кострюлю. Надо все это нагреть до 90 С. Представляете сколько электроэнергии тратится ежесуточно?!

Для оценки объемов приложу пару фото:

Продукция между прочим представляет из себя свиные желудки и кудрявку (часть кишков).
Насколько я знаю желудки чем то набивают и употребляют в пищу, с кишками примерно то же самое - в том числе и колбасы с сосисками.

Это дело варится и повторно замораживается. Далее отправляется в Китай. Вот так вот, круговорот товара в природе. Мы им натуральные субпродукты, а в ответ электронику...

Назрел вопрос перевести нагрев кастрюли на пар. Так экономнее и мощность выше. Производительность вырастает в разы. Вот тут и потребовался датчик уровня, что бы никого паром не обварило и пар подавался только тогда, когда в емкости присутствует хотя бы минимальное количество воды.

Однако я вовремя спохватился и отказался от окончательной установки, хотя испытания показали работоспособность платы. Применять на производстве самоделки противопоказано. Поэтому нашли менее оперативно нужный прибор, который выполняет те же функции, но имеет еще и сертификат. Принцип работы заводского прибора практически соответствует набору с интернет магазина и в конкретном случае выполняет те же функции.
Этот прибор отечественного производства Овен САУ-М7.

Доставка и упаковка:

Бангуд весьма стабилен, малый пакет и несколько слоев вспененного полиэтилена.

В небольшом пакетике «кучка» деталей, плата и провода.


По номиналам я не сортировал, просто разложил для наглядности.


Схема не простая, а очень простая. Используется 4 элемента 2И-НЕ, при чем два из них выполняют функцию триггера. Он нужен для формирования петли гистерезиса.
Контакты 1 и 2 разъема J3 дают сигнал о нижнем уровне и включают реле. Контакты J4 1 и 2 - верхний уровень и аварийный, при срабатывании любого из них реле выключается. Срабатывание реле дублируется зажиганием светодиода. Схема уверенно срабатывает на водопроводную воду и так же уверенно на воду после водоподготовки, в которой солей меньше.
Я собирал плату практически не глядя в схему, разве что номинал резисторов посмотрел.
Перепутать выводы маловероятно и даже установить такие детали, как разъемы или транзисторы неправильно помешает нанесенная шелкография.
Единственный минус при монтаже - я перепутал местами светодиоды. Но это так, мелочи, на работоспособность не влияют.


В качестве датчиков были применены самодельные датчики уровня кондуктометрического типа. Примерно вот так они выглядят в сборе:

На плате со стороны установки деталей нанесена шелкография, вполне качественная.


Процесс распайки деталей вам не будет интересен, поскольку я не являюсь сборщиком и не владею особенностями тех процесса по сборке плат. Что в руку попалось с краю, то и запаивал.
Печатная плата со стороны пайки покрыта защитной маской. Металлизации нет. Плата односторонняя.

Использовал припой типа ПОС 61 с канифолью. Насвинячил немного.


Провода питания зафиксировал герметиком, что бы не обломались на выходе из отверстий. Провода, что шли в комплекте, мне показались слишком короткими.


Плату помыл растворителем со спиртом и покрыл слоем Plastik 70. Сразу заметил разницу между моими прежними платами и этой. Поверхность блестит и контакты покрыты слоем пленки.
Выявился некоторое неудобство, которое на самом деле является плюсом. Хотел снять видео о работе платы с использованием мультиметра, а получил проблему в виде того, что цупы, банально не продавливают покрытие защитное. Поэтому в видео отсутствует мультиметр.

Видео демонстрации работы платы:

Upd: пока писал обзор, на страницу с товаром даже не обращал внимание, как обычно. И только после написания обзора обратил внимание на товар. Плата не совпадает с той, что мне прислали и судя по комментариям многим высылают два разных варианта платы. На функционале это не сказывается. Обе платы работоспособны.

Итоги: Простейший набор, доступен для школьников, так же имеет практическое применение. К покупке рекомендую. Осадок небольшой остался из за того, что плата пришла не та, которая в описании.

В моем случае оказались лишними провода. Вероятно они планировались для вывода из платы светодиодов на переднюю панель и подключения источника питания.

Планирую купить +52 Добавить в избранное Обзор понравился +25 +47

• 07.05.2019

  На аудиопроцессоре TDA7468 совместно с Arduino можно собрать высоко качественный регулятор тембра и громкости. Аудипроцессор имеет 4 стерео входа и один стерео выход. Аудиопроцессор имеет следующие характеристики: Напряжение питания 5…10 В (9 В рекомендуемое) КНИ не более 0.01% Отношение сигнал.шум 100 дБ Разделение каналов 90 дБ Ток потребления 9 мА …

• 03.10.2014

  Этот стабилизатор напряжения предназначен для питания радиолюбительских конструкций в процессе их налаживания. Он вырабатывает постоянное стабилизированное напряжение от 0 до 25,5В, которое можно изменять с шагом 0,1В. Ток срабатывания защиты от перегрузки можно плавно менять от 0,2 до 2А. Схема устройства показана на рис 1, счетчики DD2 DD3 формируют цифровой …

• 16.03.2015

  На рисунке показана схема простого регулируемого светодиодного драйвера с максимальной выходной мощностью до 30 Вт (до 1,2А). Регулировка яркости светодиодов осуществляется при помощи внешнего ШИМ-сигнала с выходным напряжением от 0,5 до 2,5В и частотой регулирования от 100Гц до 20кГц. Сигнал подается на DIM вход микросхемы PT4115. Если напряжение ШИМ-сигнала будет больше 2,5В, …

• 03.01.2016

  На рисунке показана схема простого АМ приемника состоящего всего из двух транзисторов. Транзистор VT1 работает как ВЧ-усилитель с обратной связью и как демодулятор одновременно. Чувствительность приемника зависит от величины обратной связи и может быть отрегулирована при помощи потенциометра VР1. VT2 используется как усилитель НЧ. Катушки антенный намотаны на ферритовом стержне …

Цель передо мной стояла следующая. Есть двухсот-литровый бак, высотой 1 метр с небольшим, который планируется зашить в импровизированный шкаф, т.е. визуально увидеть уровень воды в нём не будет возможности. К этому баку подключена насосная станция, которая далее подаёт воду под нормализованным давлением в квартиру.

Соответственно мне нужно каким-то образом видеть уровень воды в баке для возможности спланировать её расход в моменты отсутствия центрального водоснабжения, а также необходима возможность отключения насосной станции в случае если уровень воды достигнет заданного минимального значения для предотвращения попадания воздуха в систему, так как это чревато серьёзными последствиями.

Поискав подобные решения в сети, столкнулся с тем, что с самим индикатором, в принципе, проблем нет. Основная загвоздка была в датчике уровня воды, который в простейшем виде представлял из себя ряд датчиков с отдельным выходом. Так, если планируется 10 шагов/делений в датчике, то необходимо задействовать 11 -12 проводов для их последующего соединения с индикатором.

Схема и Конструкция датчика уровня воды

Такое количество проводов стало для меня камнем преткновения и я решил сделать датчик, состоящий из двух проводов, который бы подключался к гибко настраиваемому индикатору. Схему датчика вы можете увидеть на рисунке ниже.

Рис. 1 Датчик уровня жидкости

Здесь всё просто, ряд последовательно подключённых резисторов с изменяемым сопротивлением за счёт столба воды, который выступает в роли импровизированных перемычек. В итоге у нас получается резистор с сопротивлением от 75 кОм до 1-2 кОм (сопротивление воды).

Фактически, датчик был выполнен из отрезка пластиковой трубы, отводом служит пластиковый тройник с переходом на металл, заглушенный латунной пробкой. Технологические варианты соединения элементов вы можете увидеть на фото ниже.

Рис. 2 Фото готового датчика и его конструктивных элементов

Таким образом нет нужды делать кучу отверстий в баке, достаточно одного крепежного отверстия в самом верху бака, что даёт возможность легко монтировать / демонтировать датчик с целью периодической очистки бака от налёта и т.п.

Схема и Конструкция индикатора уровня воды

Индикатор решено было собирать на микросхеме LM3914, являющейся специально приспособленной для наших целей. У неё есть возможность выставить верхний и нижний порог уровней входящих напряжений, а оставшуюся разницу напряжений индицировать на 10 светодиодов, что делает настройку всей конструкции весьма простой.

После долгих экспериментов была оформлена окончательная рабочая схема, которая не перегревалась, легко настраивалась и чётко переключалась. Итак, схема индикатора доступна ниже.

Рис. 3 Индикатор уровня жидкости

Начнём с питания. На схеме основной источник питания указан как Bat 1, он может быть любым в пределах 12 - 18 вольт, в моём случае используется переделанный блок питания ноутбука с выходом на 14 вольт. Также требуется стабилизированный источник питания на 8 вольт (используется как опорное для установки верхнего уровня напряжения). Это может быть как Кренка так и что-то иное, у меня стоит китайский импульсный преобразователь, который размером 1см х 1 см, и места занимает мало и не греется совсем.

Резистор R13 выставляет верхний порог напряжения индикатора (3 - 8 вольт), резистор R12 выставляет нижний порог напряжения индикатора (0 - 3 вольт), резистор R11 задаёт ток, протекающий через светодиоды (около 12 мА). Транзистор T1 управляет реле, которое в свою очередь отключает нагрузку (насос) в случае низкого уровня воды. Диоды и транзисторы можно ставить любые, подходящие по токам и напряжениям.

Настройка заключается в следующем. Подключаем готовый датчик (X1, X2) и при полностью замкнутом контуре (сопротивление близко к 0 Ом) выставляем верхний уровень напряжения так, чтобы горели все светодиоды. После этого размыкаем датчик и при максимальном сопротивлении (75 кОм) выставляем нижний порог напряжения так, чтобы горел один нижний светодиод, а при замыкании одной пары контактов датчика загорался второй светодиод и срабатывало реле.

В цифрах это выглядит так. С датчика у меня снималось напряжение при максимальном сопротивлении около 2,25 вольта, при минимальном сопротивлении 5,6 вольта. На индикаторе верхний порог выставлен в 5,3 вольта, нижний порог выставлен в 1,6 вольта.

Теперь считаем. 5,3 - 1,6 / 10 = 0,37 вольта на шаг деления светодиода. Т.е. чтобы зажечь первый светодиод, нам нужно 1,6 + 0, 37 = 1,97 вольта. Чтобы зажечь второй светодиод, необходимо 1,6 + 0,37*2 = 2,34 вольта.

Мой датчик дал общее сопротивление 82кОм, у меня там 11 шагов. Минимальное напряжение с датчика равно 14 вольт*20кОм/(20кОм+82кОм+20кОм) = 2,29 вольта. Следующий шаг с датчика даст 14вольт*20кОм/(20кОм+75кОм+20кОм) = 2,43 вольта.

Т.о. напряжение попадает в коридор и при замыкании водой первого контакта на датчике у нас засветится второй светодиод, реле отключится, подключив насосную станцию (контакты на реле нормально замкнутые) и всё будет исправно работать. При размыкании датчика мы будем наблюдать обратный эффект, светодиод погаснет и реле включится, отключив нагрузку.

Реле подключено таким образом, чтобы схема потребляла меньше мощности в своём нормальном рабочем режиме, а также, в случае аварийной ситуации, чтобы оно не мешало нормальной работе насоса, т.е. выключив питание на индикатор у нас станция продолжит работать, правда контролировать всё придётся уже вручную.