Сигнализатор повышенной влажности воздуха

Если надолго забыть о поставленной на горячую плиту посуде с водой, выпарившиеся несколько литров воды и испорченная посуда вас не обрадуют. Чтобы такого не случалось, можно собрать несложное устройство, которое, будучи размещённым, например, на кухне, известит звуковыми сигналами о высокой влажности в помещении.

Схема сигнализатора повышенной влажности воздуха представлена на рис. 1. По совместительству он мо­жет подать сигнал и об образовавшей­ся на полу луже, что уменьшит непри­ятности в случае повреждения водо­проводного либо отопительного обору­дования или переполнения раковины при оставленном на длительное время открытом кране и засорившемся слив­ном отверстии.

В качестве чувствительного эле­мента в сигнализаторе применён га­зорезистор В1. Такие использовались в кассетных видеомагнитофонах и видеокамерах для блокировки работы лентопротяжного механизма при вы­сокой влажности воздуха внутри кор­пуса аппарата. Логические элементы DD1.1 и DD1.2 образуют генератор импульсов, следующих примерно 15 раз в минуту. Эта частота задана резисторами R13, R15, R16 и конден­сатором С9. Благодаря диоду VD7 импульсы значительно (приблизи­тельно в 10 раз) короче пауз между ними.

Когда газорезистор сухой, его со­противление не превышает 1…3 кОм и напряжения в точке соединения резис­торов R4, R5, R7 недостаточно для от­крывания транзистора VT1. Закрыт и транзистор VT2. Логический уровень напряжения на нижнем (по схеме) вхо­де элемента DD1.1 — низкий, чем за­прещена работа генератора импульсов на элементах DD1.1 и DD1.2, причём на выходе элемента DD1.2 установлен низкий уровень, в свою очередь запре­щающий работу генератора импульсов звуковой частоты на элементах DD1.3 и DD1.4.

Если влажность окружающего газо­резистор воздуха повысится (для про­верки достаточно сделать с расстояния 5…10 см два-три выдоха на газорезис­тор), то сопротивление газорезистора возрастёт до 10…20 МОм. Увеличив­шимся напряжением на базе транзис­тор VT1 будет открыт, вместе с ним откроется и транзистор VT2. На нижнем (по схеме) входе элемента DD1.1 будет установлен высокий логический уро­вень напряжения. Оба генератора им­пульсов заработают. Пьезоизлучатель звука НА1 станет каждые 4 с подавать звуковые сигналы длительностью около 0,5 с.

Обратная связь через резистор R7 ускоряет открывание и закрывание транзисторов VT1, VT2 и создаёт не­большой гистерезис в характеристике их переключения. Это обеспечивает чёткое без «дребезга» срабатывание сигнализатора при медленном прибли­жении влажности к пороговой. Порог срабатывания устанавливают подстро­енным резистором R3.

Устройство подаст сигнал и в том случае, если транзистор VT1 останется закрытым, а транзистор VT2 откроется в результате замыкания пролитой водой контактов Е1 и Е2. Резисторы R6 и R8 не только ограничивают базовый ток транзистора VT2, но и уменьшают опасность поражения электрическим током человека, прикоснувшегося к контактам. Сетевое напряжение может попасть на них в результате проникно­вения воды внутрь сигнализатора или нарушения изоляции между обмотками трансформатора Т1.

Чтобы сигнализатор не досаждал звуковыми сигналами, пока устра­няются причины его срабатывания, нажатием на кнопку SB1 можно забло­кировать работу генераторов прибли­зительно на 18 мин. Столько времени конденсатор С8, разряженный нажати­ем на кнопку, будет заряжаться через резистор R17. Резистор R22 ограничи­вает разрядный ток конденсатора, предохраняя контакты кнопки от обгорания. Следует отметить, что восста­новление низкого сопротивления газо­резистора В1 по окончании воздей­ствия высокой влажности происходит очень медленно. Поэтому, чтобы изба­виться от назойливых сигналов, может потребоваться нажимать на кнопку SB1 несколько раз.

Пьезоизлучатель звука НА1 подклю­чён к выходам элементов DD1.3, DD1.4 через эмиттерные повторители на транзисторах VT5, VT6 и VT7, VT8. Это увеличивает нагрузочную способность генератора и даёт возможность под­ключить к нему несколько излучателей звука параллельно, разместив их, на­пример, в разных помещениях.

Светодиод HL1 сигнализирует о включении сигнализатора в сеть, а светодиод HL2 вклю­чается в моменты подачи звуковых сигналов, а также при заблокированной низким уровнем напряжения на кон­денсаторе С8 работе генера­торов. Конденсаторы С1 и С2 предотвращают ложные сра­батывания сигнализатора, вызванные помехами.

Напряжение сети 220 В поступает на первичную об­мотку понижающего транс­форматора Т1 через защит­ные резисторы R1 и R2. Варистор RU1 защищает трансформатор от всплесков напряжения сети. Напря­жение около 17 В с вторичной обмотки трансформатора выпрямляет диодный мост VD2—VD5. Все узлы стабилизато­ра питаются напряжением +9,2 В, получаемым из выпрямленного с помо­щью стабилизатора на транзисторах VT3 и VT4. Его значение зависит от напряжения стабилизации стабилитро­на VD6.

Поскольку в качестве Т1 в конструк­ции применён маломощный понижаю­щий трансформатор от копировально­го аппарата «Xerox», рассчитанный на ток нагрузки около 10 мА, ток через ста­билитрон выбран очень маленьким — менее 1 мА. Небольшая мощность трансформатора определила и выбор характера звукового сигнала — корот­кий тональный импульс и длинная пауза.

Можно использовать и более мощный трансформатор, например ТПК-2-12В, рассчитанный на ток нагрузки до 0,21 А. Для самостоятельного изготовления трансформатора подойдёт Ш-образный магнитопровод с площадью сече­ния центрального стержня 2 см². Пер­вичная обмотка должна состоять из 5900 витков обмоточного провода диа­метром 0,06 мм. Вторичную обмотку, содержащую 500 витков, наматывают проводом диаметром около 0,2 мм. Пластины магнитопровода собирают вперекрышку. Готовый трансформатор можно покрыть эпоксидным компаун­дом.

Большинство деталей устройства размещены на монтажной плате раз­мерами 75×45 мм, изображённой на рис. 2. На небольших отдельных платах смонтированы резисторы R6, R8 и ре­зисторы R1, R2 с варистором RU1.

Использована также готовая плата от сетевого адаптера, на которой установ­лены диоды VD2—VD5 и конденсатор СЗ. Все эти платы после изготовления покрыты со стороны монтажа влагоза­щитным лаком, например ХВ-784. Вместе с трансформатором Т1 они раз­мещены в пластмассовом корпусе раз­мерами 160x110x32 мм от приёмника охранной сигнализации RR-701R.

Газорезистор В1, извлечённый из видеомагнитофона Funai, закреплён на массивной металлической пластине и вместе с ней помещён в пластмассовый корпус размерами 46x42x15 мм (рис. 3) с отверстиями для доступа воздуха. Чувствительность его значительно вы­ше, чем у отечественного газорезисто­ра ГЗР-2Б, применённого в конструк­ции, описанной в статье «Светозву­ковой сигнализатор выкипания воды» («Радио», 2004, № 12, с. 42, 43). Тем не менее ГЗР-2Б и другие аналогичные газорезисторы могут работать и в опи­сываемом сигнализаторе.

В устройстве могут быть применены постоянные резисторы любого типа (МЛТ, С1-4, С1-14, С2-23). Желательно, чтобы резисторы и R2 были невоз­гораемыми. Подстроенный резистор R3 — миниатюрный в корпусе, защи­щающем его от внешних воздействий. Крайне нежелательно использовать подстроенные резисторы открытого ис­полнения (например, СП3-38) из-за их низкой надёжности. Варистор RU1 — HEL14D471K или другой дисковый с клас­сификационным напряжением 470 В.

Оксидные конденсаторы — К50-68, К53-19, К53-30 и их импортные анало­ги. Конденсатор С8 должен быть с ма­лым током утечки. Экземпляр, исполь­зованный автором, имеет ток утечки менее 10 нА при напряжении 18 В. Остальные конденсаторы — керамиче­ские К10-17, К10-50, КМ-5 или их ана­логи. Конденсатор С4 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 35 В.

Вместо диодов 1N4002 по­дойдут любые из 1N4001 — 1 N4007, UF4001—UF4007, а также серий КД208. КД209, КД243. Диоды 1N4148 можно заменить на 1SS244, 1N914, КД510А, КД521 А, КД521Б, КД522А, КД522Б. Стабилитрон BZV55C-10 заменяется на TZMC-10, КС210Ц, КС210Ц1, 2С210К1, 2С210К, 2С210Ц, транзисторы 2SC1685 и 2SC2058 — на 25С1815, 2SC1845, SS9014, а также серий КТ3102, КТ6111, а транзистор 2SA1015 — на

включении сигнализатора в сеть, а светодиод HL2 вклю­чается в моменты подачи звуковых сигналов, а также при заблокированной низким уровнем напряжения на кон­денсаторе С8 работе генера­торов. Конденсаторы С1 и С2 предотвращают ложные сра­батывания сигнализатора, вызванные помехами.

Напряжение сети 220 В поступает на первичную об­мотку понижающего транс­форматора Т1 через защит­ные резисторы R1 и R2. Ва

ристор RU1 защищает трансформатор от всплесков напряжения сети. Напря­жение около 17 В с вторичной обмотки трансформатора выпрямляет диодный мост VD2—VD5. Все узлы стабилизато­ра питаются напряжением +9,2 В, получаемым из выпрямленного с помо­щью стабилизатора на транзисторах VT3 и VT4. Его значение зависит от напряжения стабилизации стабилитро­на VD6.

Поскольку в качестве Т1 в конструк­ции применён маломощный понижаю­щий трансформатор от копировально­го аппарата «Xerox», рассчитанный на ток нагрузки около 10 мА, ток через ста­билитрон выбран очень маленьким — менее 1 мА. Небольшая мощность трансформатора определила и выбор характера звукового сигнала — корот­кий тональный импульс и длинная пауза.

Можно использовать и более мощный трансформатор, например ТПК-2-12В, рассчитанный на ток нагрузки до 0,21 А. Для самостоятельного изготовления трансформатора подойдёт Ш-образный магнитопровод с площадью сече­ния центрального стержня 2 см². Пер­вичная обмотка должна состоять из 5900 витков обмоточного провода диа­метром 0,06 мм. Вторичную обмотку, содержащую 500 витков, наматывают проводом диаметром около 0,2 мм. Пластины магнитопровода собирают вперекрышку. Готовый трансформатор можно покрыть эпоксидным компаун­дом.

Большинство деталей устройства размещены на монтажной плате раз­мерами 75×45 мм, изображённой на рис. 2. На небольших отдельных платах смонтированы резисторы R6, R8 и ре­зисторы R1, R2 с варистором RU1.

Газорезистор В1, извлечённый из видеомагнитофона Funai, закреплён на массивной металлической пластине и вместе с ней помещён в пластмассовый корпус размерами 46x42x15 мм (рис. 3) с отверстиями для доступа воздуха. Чувствительность его значительно вы­ше, чем у отечественного газорезисто­ра ГЗР-2Б, применённого в конструк­ции, описанной в статье «Светозву­ковой сигнализатор выкипания воды» («Радио», 2004, № 12, с. 42, 43). Тем не менее ГЗР-2Б и другие аналогичные газорезисторы могут работать и в опи­сываемом сигнализаторе.

В устройстве могут быть применены постоянные резисторы любого типа (МЛТ, С1-4, С1-14, С2-23). Желательно, чтобы резисторы и R2 были невоз­гораемыми. Подстроенный резистор R3 — миниатюрный в корпусе, защи­щающем его от внешних воздействий. Крайне нежелательно использовать подстроенные резисторы открытого ис­полнения (например, СП3-38) из-за их низкой надёжности. Варистор RU1 — HEL14D471K или другой дисковый с клас­сификационным напряжением 470 В.

Оксидные конденсаторы — К50-68, К53-19, К53-30 и их импортные аналоги. Конденсатор С8 должен быть с малым током утечки. Экземпляр, использованный автором, имеет ток утечки менее 10 нА при напряжении 18 В. Остальные конденсаторы — керамические К10-17, К10-50, КМ-5 или их аналоги. Конденсатор С4 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 35 В. Вместо диодов 1N4002 подойдут любые из 1N4001 — 1N4007, UF4001—UF4007, а также серий КД208, КД209, КД243. Диоды 1N4148 можно заменить на 1SS244, 1N914, КД510А, КД521А, КД521Б, КД522А, КД522Б. Стабилитрон BZV55C-10 заменяется на TZMC-10, КС210Ц, КС210Ц1, 2С210К1, 2С210К, 2С210Ц, транзисторы 2SC1685 и 2SC2058 — на 25С1815, 2SC1845, SS9014, а также серий КТ3102, КТ6111, а транзистор 2SA1015 — на SS9012, SS9015, 2SA733 или серий KT3I07, КТ6112. Замена транзисторов 2SC2331 — 2SC2383, SS8050, BD136, BD138, КТ646А, КТ683А. Вместо тран­зисторов 2SA1273 и 2SA1270 пригодны SS8550, 2SB564, BD231, КТ639А, КТ644А, КТ684А. Следует иметь в виду, что предлагаемые в качестве замены транзисторы могут иметь отличия в типе корпуса и расположении выводов.

Микросхему К561ЛА7 заменят оте­чественные КР1561ЛА7, Н564ЛА7, 564ЛА7 (две последние в других корпу­сах) или импортная CD4011А.

Дроссель L1 — малогабаритный про­мышленного изготовления индуктив­ностью не менее 100 мкГн и сопротивле­нием обмотки З…З0 Ом. Кнопка SB1 — ПКн-125.

Излучатель звука НА1 — пьезоэлек­трический вызывной прибор телефонно­го аппарата. Его собственная ёмкость — 0,03 мкФ. Подойдут и другие пьезоизлучатели, даже большей ёмкости, рассчи­танные на напряжение не менее 20 В. Несколько таких излучателей можно со­единить параллельно. Вместо пьезоизлучателя к выходу прибора можно под­ключить через неполярный раздели­тельный конденсатор электромагнитный телефонный капсюль или динамическую головку с сопротивлением обмотки не менее 32 Ом, например PQAS57P3ZA-DZ.

Датчик протечки воды можно сде­лать, например, из пластины фольгированного с одной стороны стеклотексто­лита. Фольгу разделяют по ломаной линии зазором на две изолированные части, одна из которых служит электро­дом Е1, а вторая — электродом Е2. Чем больше протяжённость зазора, тем выше вероятность того, что первые же упавшие на пластину капли воды попа­дут на него и замкнут электроды.

Несколько таких датчиков, соеди­нив их параллельно, можно разме­стить в наиболее опасных, с точки зре­ния протечки воды, местах, например, под радиаторами отопления, стираль­ной машиной, сочленениями водопро­водных труб. Коробку с газорезисто­ром помещают в наиболее подвер­женном запотеванию при высокой влажности месте помещения, но не на окне.

Подстроенным резистором RЗ уста­навливают порог срабатывания сигна­лизатора. Если «сухое сопротивление» газорезистора В1 восстанавливается после снижения влажности слишком долго, в сигнализатор можно устано­вить резисторы R4 и втрое меньшего сопротивления. Повысить чувствитель­ность датчика протёкшей воды можно увеличением сопротивления резистора R9 до 100 кОм. Подбирая сопротивление резистора R20, можно установить желае­мую тональность звуковых сигналов. Для удобства проверки работоспособности и налаживания сигнализатора конден­сатор С8 можно временно отключить.

Автор:  А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.

Источник: Радио №1,  2015