Самодельный блок автоматики и контроля.

     Здравия всем. Схема автоматики для водопровода показана на рисунке 1. Основой схемы является контроллер PIC16F628A.

      Схема автоматики для водопровода и программа для микроконтроллера разрабатывались исходя из моего жизненного опыта работы с различными электронными регуляторами и ключами, в данном случае схема имеет электронный ключ реализованный на симисторе. Пробой силового коммутирующего элемента не так уж и редок в условиях аномальных явлений в первичной сети. Особенно это актуально в сельской местности, где от погодных условий напрямую зависят параметры поступающей к потребителям электроэнергии. Перехлест проводов, их обрыв, грозовые разряды, импульсные помехи и т.д. В результате пробоя симистора, коммутирующего насос, откачивающего воду, последний сгорел после того, когда закончилась вода. Дело было летом, но грозы не было. А вот результат пробоя симистора в регуляторе мощности для электроплитки (см. фото 1) – хорошо, что вовремя заметили, пожар бы был обеспечен.

     Поэтому в схеме есть узел отвечающий за проверку отключения насоса после того, как контроллер выдаст команду на это действие. В данном случае пожар может быть и не опасен, но возможен потоп. И так. Насос может поднимать воду с глубины 40м, это значит, что в системе возможно давление до четырех атмосфер, ну пусть трех – одна атмосфера на поднятие воды из скважины. Диаметр горловины молочного бидона равен примерно 20см. Площадь окружности, к которой будет приложено давление воды равна S=π•R2 , это примерно 314 квадратных сантиметра. При давлении в системе 3кг на сантиметр квадратный на крышку бидона будет воздействовать сила ≈ 314•3=942кг. Почти тонна! Так что лучше такой ситуации не допускать.

     Схема совместно с программой микроконтроллера работает следующим образом. После подачи напряжения питания зажигается индикатор включения — светодиод HL1 (красный), затем микроконтроллер выдает команду на включение реле, контакты которого включены последовательно с симисторным ключом – VS1. Загорается светодиод HL4 зеленого цвета. Далее контроллер анализирует состояние датчиков верхнего и нижнего уровня воды и если они сухие, то выдает сигнал на включение насоса – загорается светодиод HL2 красного цвета. По мере накачки воды в систему и возрастания давления в ней, уровень последней в датчике давления начнет подниматься, и когда оба зонда будут в воде, на выходах 3 и 4 микросхемы DD1 появятся логические «1». Проанализировав состояния своих входов RA0 и RA1, к которым присоединены эти выходы, контроллер изменит состояние выхода RB7 на «0». Светодиод HL2 погаснет, обесточится и светодиод оптрона U2, закроется симистор VS1. После этого программа контроллера сделает небольшую паузу, необходимую на разрядку конденсатора С2, и затем проверит, не осталось ли напряжения на насосе, если нет, то все нормально и программа уходит в постоянный анализ состояния датчиков уровня и состояния оптрона. Если же на насосе, когда это не предусмотрено, появляется напряжение, то сработает оптрон U1, на выходе 10 DD1 появится высокий уровень напряжения, микроконтроллер, проанализировав это изменение, закроет транзистор VT1 , отключит реле К1, которое своими контактами разорвет цепь питания насоса, погасит светодиод HL4. Включит светодиод HL3 – «Авария» и подаст звуковой сигнал тревоги в течении нескольких секунд. В таком состоянии вся схема будет находиться до вашего прихода. Если вы, после вашего отсутствия, обнаружили, что схема находится в режиме аварии, то можно нажать на кнопку S1. В случае исправности ключа (кратковременный сбой программы), схема перейдет в рабочий режим, если ключ неисправен, то вернется режим «Авария». Возобновить работу устройства можно и повторным включением напряжения питания схемы.
     Резистор R1, конденсаторы С1 и С2, диоды VD1,2,3 – не что иное, как бестрансформаторный блок питания, нагрузкой которого является светодиод оптрона U1 с гасящим резистором R2. Можно увеличить мощность звукового сигнала тревоги, заменив транзистор VT2 на КТ972.

     Выходной ток портов микроконтроллера должен быть не более 25ма, поэтому при токе светодиода оптрона U2 равном 15ма, ток светодиода индикации HL2 – «Включение насоса» не должен превышать 10ма. Микросхемы стабилизаторов напряжения DA1 и DA2 снабжены небольшими радиаторами. Реле можно применить любое с напряжение питания 12 В и коммутируемым током 10 ампер, хотя лучше бы было коммутировать нагрузку через магнитный пускатель, а не непосредственно контактами релюшки. В печатной плате, что бы исключить пробой между дорожками находящихся под разными напряжениями, сделан пропил, а что бы уменьшить возможность деформации платы в начале пропила предусмотрена установка толстой медной перемычки. Если все устройство будет работать в условиях с повышенной влажностью, то всю плату необходимо защитить лаком. Марку необходимого защитного лака для плат можно найти в сети, а я все время пользуюсь бакелитовым. Схему, рисунок печатной платы, файл прошивки можно скачать здесь.

В архив я так же положил файлы проекта данной схемы в симуляторе PROTEUS 7.7 SP2.

Так что можете пощелкать виртуальные кнопки и разобраться с алгоритмом работы программы. На скрине видно, что датчики уровня сухие, реле включено, включен и насос. Но перед этим необходимо установить программу PROTEUS 7.7 SP2 на компьютер. Ну вот вроде и все. Успехов всем. До свидания. К.В.Ю.