Для отвода грунтовых вод из подполья частного дома, где хранятся запасы продуктов, пришлось рядом с домом выкопать колодец и поставить автоматику для принудительной откачки воды, но водичка оказалась хитрее.

В радиолюбительской литературе можно найти много устройств данного назначения, все они довольно просты и работоспособны. До поры до времени у меня стоял автомат, собранный по схеме приведённой в журнале Радио за 2006 год №8 стр.42. Заняться разработкой собственной конструкции заставили случаи, когда автоматика отрабатывала, а подполье было затоплено. Как говорится: на автоматику надейся, а сам не плошай.

Сначала шланг сорвало со штуцера погружного насоса, потом под давлением разошёлся шов на шланге и последней каплей стал окислившийся контакт в розетке, в которую включался насос, т.е. нужна была система, способная следить за реальной откачкой воды и обязательно со звуковым оповещением. Данное устройство имеет эти функции.

Основой конструкции является микроконтроллер PIC16F628A. Выбор данного контроллера обусловлен наличием в нём внутреннего генератора на 4Мгц, что даёт возможность отказаться от кварца и удешевить изделие, да и сам контроллер имеет приемлемую стоимость.

Самодельный блок откачки воды из колодца

Схема устройства показана на рис. 1. При подаче напряжения на контакты 12 и 13 устройства должен загореться светодиод HL6,являющийся индикатором включения и имитирующий минимальный уровень воды, затем поочерёдно с интервалом в одну секунду в обратном порядке, начиная с HL4, будут зажигаться остальные светодиоды. После включения всех светодиодов через одну секунду они должны погаснуть при условии,что датчики не погружены в воду. Прибор готов к работе.

Алгоритм программы довольно прост. В процессе работы контроллер постоянно сканирует логическое состояние выходов микросхемы DD1, элементы которой являются в данном случае инверторами и буферными каскадами между датчиками и микроконтроллером. Выводы порта PORTA RA0-RA4 сконфигурированы как входы, а PORTB RB0-RB6 как выходы. Как только произойдёт изменение логических уровней на входах контроллера, программа сразу же зафиксирует это изменение и соответствующим образом изменит состояние выходов. И если один из датчиков оказывается погруженным в воду, то включится соответствующий светодиод.

Когда все датчики окажутся в воде, будет сформирован высокий уровень на RB4 и RB5, вывод 10 и 11 микросхемы DD2, включатся светодиод HL1 и насос. После записи единицы в пятый бит PORTB контроллера, рабочая точка программы уйдёт в подпрограмму задержки, после чего будет проверено состояние второго датчика сверху. Временной интервал задержки должен быть таким, чтобы при нормальной работе насоса, уровень успел упасть ниже этого датчика. В данной программе эта пауза заложена равной трём минутам. Если этого не произойдёт, значит вода не откачивается и в системе авария, в следствии чего на выводе 12 микросхемы (PORTB,6) программа сформирует звуковой сигнал, оповещающий о неполадках. Так происходит контроль над откачкой воды. При нормальной работе системы, при постепенном падении уровня воды, будут поочерёдно отключаться светодиоды HL2, HL3,HL4. Как только освободится от воды пятый, нижний датчик, выключатся светодиоды HL5, HL1, и отключится насос. В качестве звукового сигнала использован фрагмент мелодии группы «Deep Purple» -«Дым над водой».
При необходимости время паузы, величина которой зависит от производительности насоса, размеров колодца и расстояния между датчиками, можно увеличить или уменьшить, записав новое значение в машинный код программы. Для этого надо в коде программы найдите данную строку:
:1001D0008612C5280330A6004530A2006230A30075. Подчеркнутое 03 это и есть количество минут в паузе. Число 75 в конце строки — контрольная сумма, которую тоже необходимо уменьшить на один, если на одну минуту увеличить паузу ожидания, т.е. вместо 03 записать 04, тогда 75 заменим числом 74.В противном случае при программировании будет выводиться сообщение об ошибке.
Количество проигрований мелодии равно пяти, это число тоже может быть изменено. Для этого найдите строку: :1000100009000530A700AB01AC01AD01AE01AF0195. При изменении этого (подчеркнутого) числа так же не забудьте о коррекции контрольной суммы. Данные операции удобно производить в программе Chkhex-1. При изменении чисел в строках, программа сама подсказывает, как скорректировать контрольную сумму. Не забудьте, что все числа представлены в шестнадцетиричной системе счисления.
Электрическая схема работает следующим образом. В исходном состоянии, допустим, что все датчики находятся выше воды, на всех входах (выводы 1,3,5,9,11) микросхемы DD1 K561ЛН2 будет присутствовать высокий уровень, обеспечиваемый резисторами R1,R2,R3,R4,R5, а на её выходах (2,4,6,8,10) — низкий.Светодиоды HL1,HL2,HL3,HL4,HL5 — выключены, т.е. на выводах 6-11 контроллера должно быть низкое напряжение. При погружении датчиков в воду, благодаря её электропроводности, входы микросхемы DD1 будут зашунтированы на общий провод. В связи, с чем низкие потенциалы выходов микросхемы DD1 поменяются на высокие, т.е. на выходах будет логическая «1». Контроллер обнаружит это изменение и включит соответствующие светодиоды. Схема питается переменным током напряжением девять вольт. После выпрямления диодным мостом VDS1 и фильтрацией конденсаторами С8 и С9 оно подаётся на пятивольтовый стабилизатор напряжения КР142ЕН5А для дальнейшего использования. Транзистор VT1 КТ972А работает в качестве усилителя низкой частоты в импульсном режиме. Максимальный потребляемый ток, при всех включенных светодиодах и работающем звуковом сигнале, составляет примерно 160 миллиампер, поэтому при большой разнице между входным напряжением питания и напряжением выхода стабилизатора, последний необходимо установить на небольшой радиатор. В качестве излучателя можно использовать любой подходящий динамик. С помощью резистора R16 можно изменять громкость звукового сигнала. С помощью резистора R8 устанавливается необходимый ток включения оптрона VU1.Например, для оптрона MOC3061 ток включения равен 15 миллиампер, MOC3062-10 миллиампер, а для MOC3063 всего 5 миллиампер.Вообще, если это устройство будет работать в сельской местности, все электронные элементы, непосредственно связанные с электрической сетью, должны иметь должный запас по допустимым рабочим напряжениям. При перехлёсте проводов, обрыве нулевого провода и тд. и тп., могут возникать перенапряжения до 380 вольт, амплитудное значение которого равно 380в Х 1,41, что соответствует примерно 540В. Для MOC3061 максимально допустимое коммутируемое напряжение равно 600В, на такое же напряжение должен быть рассчитан и мощный коммутирующий симметричный тиристор.
Для обеспечения надёжности изделия номинальный рабочий ток, протекающий через тиристор, должен быть на уровне примерно тридцати процентов от предельно допустимого. А сам тиристор обязательно должен иметь хотя бы не большой радиатор даже при малых токах нагрузки. Это уменьшит температуру кристалла тиристора при критических режимах работы, что приведёт к уменьшению вероятности его теплового пробоя при перегрузках. И вообще, стоимость продуктов хранящихся в подполье намного больше, чем стоимость каких — то бездушных деталюх, не говоря уж о психологическом состоянии души после потопа. Это я к тому, что надёжности изготовления устройства, нужно уделять особое внимание — проверено жизнью.
Для коммутации нагрузки, вместо симистора можно использовать тиристоры и оптотиристоры. Можно применить и другие схемы управления, но обязательно во всех случаях, нагрузка должна быть электрически развязана с основной схемой. Сама схема, тоже обязательно должна иметь развязку от электросети, т.е. блок питания должен быть трансформаторный. Применять импульсный источник питания я бы не стал, чем больше элементов, тем больше вероятность отказа.
В качестве силового трансформатора можно применить любой малогабаритный.Для конструкций с небольшой потребляемой мощностью очень хорошо подходят
проверенные годами выходные трансформаторы кадровой развёртки или переделанные выходные трансформаторы звука (в исходном состоянии сердечник ТВЗ собран с зазором для работы с начальными токами подмагничивания, а для работы трансформатора в качестве силового нужна сборка сердечника «в стык») от ламповых телевизоров. Продолжение следует.

Скачать статью и файл загрузки.