Автомат управления насосом

Существуют насосы для поднятия воды, которые предназначены для работы в повторно-кратковременном режиме. То есть, поработав некоторое время насос должен отдохнуть. Здесь описывается автомат для управления таким насосом, он ограничивает продолжительность работы насоса десятью минутами за один час. То есть, насос работает 10 минут, затем отдыхает 50 минут. Кроме того, имеются два датчика-поплавка. Один датчик следит за уровнем воды в колодце, второй следит за уровнем воды в наполняемой емкости. Датчики-поплавки сделаны на основе датчиков уровня жидкости, применяемых в автомобилях марки ВАЗ. Они представляют собой поплавки с контактами в крышке. Если поплавок висит, контакты замкнуты, если плавает – разомкнуты. Переделка заклю­чается в удлинении штока поплавка в соответствии с конкретными условиями.

Алгоритм работы устройства следующий. Если уровень воды в колодце достаточен для нормальной работы насоса, а в резервуаре, который нужно наполнить, уровень воды ниже максимума, то насос будет работать каждый час по десять минут. При заполнении резервуара насос отключается. При недостатке воды в колодце насос то же отключается, но при этом происходит еще и сброс счетчиков, поэтому при повышении воды в колодце до достаточного уровня насос включится через десять минут.

Схема устройства показана на рис.1. Схема состоит из двух микросхем – счет­чиков D1 (CD4060B) и D2 (CD4017). Больше микросхем в схеме нет.

Fig. 1

Устроена схема следующим образом. На микросхеме D1 сделан генератор импуль­сов, следующих с периодом в 10 минут. Микросхема CD4060B представляет собой мультивибратор и двоичный счетчик с максимальным коэффициентом деления частоты 16384. Для того что бы при таком коэффициенте деления на его выходе (выводе 3) были импульсы с периодом в 10 минут нужно чтобы мультивибратор счетчика генерировал импульсы частотой 27 Hz. На генерацию такой частоты он настроен конденсатором С1 и резистором R2. При налаживании нужно будет установить на выводе 9 D1 частоту 27 Hz подобрав точнее сопротивление R2.

Импульсы с периодом в 10 минут с D1 через цепь R3-C2 поступают на вход счетчика D2. Назначение цепи R3-C2 состоит в следующем. При отладке первоначального варианты схемы этой цепи не было, но выяснилось что схема подвержена сбоям. Анализ показал, что на выводе 3 D1 имеют место появляющиеся хаотически очень короткие импульсы. Причина этих им­пульсов неясна, воз­можно это дефект конкретного экземп­ляра микросхемы CD4060B. Изба­виться от сбоев по­могла цепь R3-C2.

И так, импульсы с периодом в 10 минут поступают на вход (вывод 13) микросхемы D2 (CD4017), которая представляет собой десятичный счетчик. Его счет здесь огра­ничен до 6-ти соединением его 6- го выхода (вывода 5) с входом обнуления(выводом 15) через резистор R4.

DP1 – это датчик уровня воды в колодце. Если уро­вень воды доста­точный для нор­мальной работы насоса, то контакты датчика разомкнуты и на работу счетчи­ков он не влияет.

Счетчик D2 считает импульсы, генери­руемые счетчиком D1. Уже через 10 минут (если считать от нулевого состояния D2) на выводе 2 D2 появляется логическая единица. DP2 – это датчик уровня воды в заполняемом резервуаре. Если резервуар не полон контакты DP2 замкнуты и через них напряжение поступает на базу тран­зистора VT1. Ключ на составном транзис­торе VT1-VT2 открывается и включает ток на обмотку реле К1, его контакты включают питание насоса.

Если за 10 минут резервуар не запол­нился насос выключается, и через 50 минут будет включен снова. Если же за последние 10 минут работы насоса резер­вуар заполнился, то контакты SD2 размыкаются, и напряжение с базы VT1 сни­мается. Ключ VT1-VT2 закрывается и насос выключается. А счетчик продолжает работать и далее, но на насос это уже не оказывает никакого влияния до тех пор, пока резервуар не опустеет на столько, что, контакты DP2 замнутся снова.

Источником питания может служить любой сетевой блок питания с выходным напряжением постоянного тока 12V, на ток нагрузки не ниже 50 mA.

Периодичность включения насоса можно изменить, если правый по схеме вывод R4 перепаять на другой выход счетчика D2. Например, если перепаять на 3-й выход (вывод 7) насос будет работать по 10 минут не через каждый час, а через каждые полчаса. Можно изменить перио­дичность и изменением частоты на выходе D1.

Монтаж выполнен на печатной плате, показанной на рисунке 2. Плата рассчитана под реле BJ-118-1C. Это реле с обмоткой на 12V и контактами на 5А при напряжении 230V. Реле можно заменить другим. Если по цоколевке оно совпадает – паять на плату, если не совпадает, нужно будет переделать плату или разместить реле за пределами платы, соединив его с платой монтажными проводниками.

Fig. 2

Совсем не обязательно, чтобы обмотка реле была именно на 12V, возможно на любое напряжение в пределах 5-15V. При этом, нужно будет изменить напряжение питания схемы под номинальное напря­жение обмотки используемого реле.

Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже напряжения питания.

Микросхему CD4017 можно заменить любой другой хх4017 в корпусе DIP или отечественной К561ИЕ8. Микросхему CD4060B – любой другой аналогичной хх4060 в корпусе DIP.

Налаживание сводится к установке частоты 27 Hz на выводе 9 D1 подбором сопротивления R2 (возможно в резуль­тате его придется составить из нескольких резисторов).

Autor: Пилявский В. М.