2. Проектирование технического устройства

2.1 Выбор схемы сигнализаторов уровня воды

Существует множество вариантов выполнения схемы сигнализатора уровня воды. Это зависит главным образом от вида сигнализатора особенности его схемы, а также деталей используемых в этой схеме.

Для сравнения рассмотрим несколько схем, используемых для построения сигнализатора уровня воды.

В схеме на (рис. 2.1) представлена самая простая схема. Поскольку из активных элементов лишь одна логическая микросхема, остальные элементы все пассивны, к тому же схема абсолютно не требует никакой наладки, поскольку это «логика» в чистом виде. А все номиналы элементов каждого из шести каналов при каждом логическом элементе одинаковы, так что требуется просто подключить вход и выход каждого и повторить это шесть раз. Далее понятно: контакт 7 общий, а 1-6 это уровни, каждый их них можно расположить на нужной высоте непосредственно в емкости для световой индикации. Светодиоды можно расположить в ряд (либо на другой манер), которые и будут индицировать уровень жидкости в наполняемой емкости: светится от 1 до 2 штук одновременно. При желании можно конечно же применить светодиоды разных цветов.

Разумеется, при сегодняшнем обилии светодиодов, можете применить любые, которые вас устроят. Возможно, для подгона рабочего тока для них, потребуется подбор резистора R13.

Далее была рассмотрена схема основа на логической микросхеме К561ЛЕ5 она состоит из четырех элементов логики 2ИЛИ-НЕ. Собрав и используя данную схему, можно либо наполнять, либо опустошать необходимый резервуар водой. Для передачи исполнения включения/выключения насоса добавлен лишь транзистор и реле.

В качестве датчиков используются два прута — длинный и короткий. Длинный – для минимального уровня, короткий – для максимального уровня воды.

Принцип схемы: При соприкосновении воды одновременно с длинным, а также с коротким датчиком, логический уровень на выводах 9 и 1,2 микросхемы DD1 изменяется с высокого на низкий, чем вызывает изменение режима насоса.

При уровне воды ниже обоих датчиков, в микросхеме DD1 на выводе 10 — логический ноль. При повышении уровня воды, даже при соприкосновении воды с длинным датчиком — на выводе 10, также логический ноль. Но при достижении уровня воды короткого датчика, на 10-м выводе появится логическая единица, тогда транзистор VT1 включает реле, а оно — управление насосом, который начинает откачивать воду из резервуара.

Уровень воды начинает уменьшаться, короткий стержень не контактирует с водой, но на выводе 10 все же остается логическая единица, поэтому насос продолжает работать. По достижении уровня воды ниже длинного стержня, на выводе 10 уже появится логический ноль, тогда насос остановит работу.

Переключатель S1 позволяет переключить всю логику схемы и, соответственно, работу насоса на обратную (рис.2.2).

Также была рассмотрена схема представленная на (рис 2.3) Сигнализатор дает знать, когда вода достигнет заданного уровня. Состоит из генератора, выполненного на микросхеме D1, усилителя мощности на транзисторе V3 и электронного ключа на транзисторах V1, V2. Датчик, подключаемый к разъему Х1, состоит из двух металлических штырей, укрепленных на планке из изоляционного материала на расстоянии 20...30мм друг от друга. Питание на автомат подается через штырьки 1, 3 разъема датчика. Когда вода достигнет датчика, сопротивление между его штырями станет сравнительно небольшим и достаточным для открывания транзисторов V1, V2 ключа. Через них на усилитель мощности поступит напряжение питания и в динамической головке И1 раздастся звук. Чувствительность автомата высокая - он срабатывает уже при сопротивлении между штырями датчика 500 кОм. Это необходимо для контроля уровня другой жидкости, обладающей большим сопротивлением, чем вода. Микросхему К155ЛА1 можно заменить на К155ЛА3, использовав только два ее элемента. Но в этом случае придется подобрать резистор R4 (уменьшить его сопротивление почти вдвое), чтобы напряжение между выводами 7 и 14 микросхемы составило примерно 5В. Вместо транзисторов КТ315А подойдут другие кремниевые транзисторы структуры n-p-n со статическим коэффициентом передачи тока более 20. Вместо транзистора КТ807А можно установить КТ807Б. Динамическая головка В1 - 0,1ГД-6 или другая малогабаритная мощностью до 0,25Вт и сопротивлением звуковой катушки постоянному току 6...10Ом. Питается сигнализатор от источника напряжением 9В. Потребляемый им ток в режиме ожидания не превышает 10мА .

Ещё одной рассмотренной схемой стала схема реализованная на двух транзисторах BS547.

Номинальное напряжение питания: 6,0…15,0 В.

Ток нагрузки: 75 мА.

Размер печатной платы: 30х45 мм .

Датчик представляет собой простейший усилитель постоянного тока, выполненный на составном транзисторе (VT1, VT2). Построечный резистор R1 позволяет установить необходимую чувствительность датчика. Резистор R2 и конденсатор C1 снижают вероятность ложного срабатывания. Диод VD2 защищает транзисторы VT1, VT2 при применении дополнительного электромагнитного реле, для подключения которого используются контакты 1, 7. Напряжение срабатывания реле должно равняться: U пит минус 2 В, а максимальный ток через обмотку коммутатора – не более 75 мА. Индикацию включения исполнительного устройства обеспечивает светодиод VD1(рис.2.4). Изучив вышеперечисленные схемы, мы пришли к выводу в необходимости произвести сборку схемы представленной на рисунке 2.4. Сигнализатор воды, собранный по данной схеме позволит определять уровень воды.