Поплавковые выключатели, контролирующие уровень жидкости в ёмкостях и водоёмах для управления электронасосом

Для полива приусадебных участков или организации водопровода на даче в основном используются аккумулирующие резервуары, наполнение которых нуждается в посильной автоматизации. Это упрощает использование систем полива и водоснабжения и избавляет от необходимости визуального контроля заполнения и опорожнения гидроаккумулятора. Если учитывать, что ёмкость, как правило, находится достаточно высоко, приглядывать за состоянием жидкости в баке очень неудобно. С этой задачей отлично справятся специальные датчики контроля заполнения ёмкости.

Типы изделий контроля уровня заполнения

Приборы контроля уровня жидкости подразделяются на два основных вида: контактные и бесконтактные.

Бесконтактные датчики: описание

Используются преимущественно в промышленных процессах и делятся на ультразвуковые устройства, ёмкостные, электродные, работающие по гидростатическому принципу и так далее. Такие устройства применяются не только в воде, но и в других средах, в том числе и агрессивных. В схему входит, помимо самого датчика, погружаемого или устанавливаемого на стенки ёмкости, контроллер управления, который устанавливается в отдельном блоке управления вне резервуара. Такие системы являются сложными и дорогими, а, следовательно, нерентабельными для использования в бытовых условиях.
Для контроля уровня наполнения бака водой, необходимой для полива или водопровода, целесообразнее применять устройства боле простые и дешёвые.

Характеристика контактных приборов

Самые распространённым в этом виде приборов контроля заполнения резервуаров являются контактные датчики поплавкового типа, собранные на основе герконов. Устройства просты, надёжны и дёшевы. Разделяются по месту расположения в ёмкости с жидкостью:

Вертикальное расположение. Шток с поплавком и магнитом двигается вдоль вертикальной трубки, на которой расположены герконы включения и отключения насоса.
Горизонтальное размещение. Устанавливается в верхней или нижней части стенки ёмкости. По мере наполнения резервуара поплавок с закреплённым на нём магнитом поднимается на поперечной штанге к геркону, который коммутирует отключения питания насоса.

Поплавковые датчики контроля наполнения с различными конструктивными особенностями можно приобрести в магазинах. Выбор зависит от конкретного места установки прибора и условий эксплуатации.

Подача воды в бак

Наполнение емкости осуществляется через поплавковый клапан плунжерного типа, состоящего из:

патрубка с корпусом и выходным отверстием;
плунжера с резиновым уплотнителем;
рычага;
поплавка.

Клапан такой конструкции надежен в эксплуатации, но иногда может давать сбой по причине попадания инородных предметов в сливное отверстие или рабочее пространство плунжера, износа резинового уплотнителя. Его работу желательно периодически контролировать, а после наполнения емкости поступление жидкости дополнительно прекращать задвижкой 25.

Преимущества и недостатки ТА

Габариты ТА впечатляют

Начнем с преимуществ, которые дает использование бака аккумулятора для гвс и отопления:

стабильность температуры в контуре;
экономия топлива;
сокращение количества загрузок топлива в котел;
нагреватель полностью реализует свой потенциал мощности;
возможность экономии, если в качестве нагревателя выступает электрический котел;
одновременное нагревание теплоносителя в контуре обогрева и горячей воды.

Не бывает ничего, что не имело бы своих недостатков. Так и с теплоаккумуляторами:

занимают много места;
дорого стоят;
нужен более мощный котел.

Все понимают, что каждое дело нужно делать хорошо и качественно, желательно придерживаясь всех правил. На практике, к сожалению, это не всегда возможно. Тут нужно считать деньги, ведь всё всегда упирается именно в них. Применение буферных емкостей действительно помогает сократить расходы на топливо и стабилизировать температуру в контуре. При этом изначально нужно будет купить в два раза мощнее котел, который, естественно, дороже, и купить сам теплоаккумулятор, что тоже недёшево. Можно совершать покупки постепенно, сначала сделать контур без накопительного резервуара, а потом со временем докупить его, если желание не пропадет. При этом нужно будет немного подкорректировать схему разводки труб отопления .

Интересное по теме:

Есть ли вред для здоровья от теплых полов
Как выбрать трубы отопления
Как подключить электрокотел
Полиэтиленовые, полиуретановые, полимерные, п.

Самостоятельное изготовление датчика

Предположим, стоит задача автоматизировать использование насоса типа «Малыш» для обеспечения водой дачи или загородного дома. Как правило, вода нагнетается в аккумулирующий резервуар, и нужно обеспечить своевременное, автоматическое отключение насоса при достаточном заполнении ёмкости. Для этого нет необходимости устанавливать сложные и дорогие датчики. Изготовление устройства на основе геркона, которое отлично выполнит поставленную задачу, можно осуществить своими руками. Назовём это устройство: электрический поплавковый клапан уровня воды в баке на базе герконового выключателя.

Герконовый выключатель

Геркон — это выключатель, который является главной исполняющей деталью в устройстве герконового датчика уровня воды для управления насосом. Он выглядит как маленькая герметичная стеклянная ёмкость с вакуумом внутри или инертным газом. Внутри находится замкнутая или разомкнутая контактная группа, проще говоря, два замкнутых или разомкнутых контакта из ферромагнитного материала с золотым или серебряным верхним покрытием. При попадании в магнитное поле контакты детали намагничиваются и отталкиваются друг от друга, размыкая цепь, в которую они включена, останавливая её работу, или, наоборот, замыкаются и включают цепь. Герконы разделяются на два вида:

Геркон с нормально замкнутыми контактами.
Геркон с нормально разомкнутыми контактами.

Среда внутри стеклянной колбы препятствует окислению контактов и образованию искр при замыкании.

Устройство датчика на основе геркона

Для изготовления устройства понадобится магнитный катушечный пускатель на 220 вольт и пара герконов, один из которых замкнут в нормальном состоянии, а второй — разомкнут. И также понадобится поплавок для бака с водой, который изготавливается из пенопласта, шток, трубки и трех проводов небольшого сечения и толщины.

Схема работы устройства проста и, главное, безопасна. Принцип работы следующий:

В процессе набора жидкости поплавок с магнитом, достигнув геркона максимального уровня, находящегося в замкнутом состоянии, размыкается под действием магнитного поля, коммутируя силовую, пускающую катушку на отключение, которая выключает насос.
По мере убывания воды из резервуара поплавок опускается и при достижении нижнего геркона, срабатывающего на замыкание под воздействием магнитного поля, пускающая катушка коммутируется на запуск насоса.
Датчик, изготовленный по такому принципу, способен работать много лет без нареканий в отличие от электронных систем управления контролем заполнения ёмкостей. Изготовить поплавковый датчик уровня воды своими руками несложно, и это не требует особых специальных знаний в области электротехники.

Схема контроля откачки воды дренажным насосом

По принципу вертикальной работы поплавкового механизма можно предложить схему подключения датчика для коммутации реле запуска дренажного насоса с дополнительным питанием 12 вольт.

Стоит отметить, что герконовые переключатели не способны работать с большими токами и не могут включать или отключать насос напрямую. Поэтому они используются в низковольтных схемах для коммутации мощных реле для запуска или отключения насоса. При высоком уровне начинается откачка жидкости до достижения минимального установленного уровня. Принцип работы следующий:

При подъёме жидкости в ёмкости до верхнего уровня поплавок с магнитом замыкает верхний геркон SV 1, и на катушку реле P1 начинает поступать ток. Происходит замыкание контактов параллельно с подключённым герконом, что приводит реле в состояние самозахвата. Такая функция не позволяет отключиться напряжению питания катушки при размыкании геркона SV 1. Это достигается подключением нагрузки реле и его катушки в одну цепь.
Происходит включение силовой катушки реле P2 в цепи питания электронасоса и начинается откачка жидкости.
При уменьшении уровня жидкости поплавок с магнитом достигает нижнего геркона SV 2, замыкая его контакты. Положительный потенциал напряжения начинает подаваться на катушку реле P1 также и с другой стороны. Это приводит к снятию функции самозахвата и отключению реле, что коммутирует отключение силовой катушки P2, обеспечивающей питание электронасоса.
Поменяв герконы SV 1 и SV 2 местами, датчик будет отключать насос при наполнении ёмкости до установленного уровня и включать при падении уровня жидкости.

Схема подключения и установка насосной станции для дома

Сегодня для комфортного проживания в загородном доме необходимо организовать бесперебойное водоснабжение, ведь помимо обычных кранов с водой в коттеджах используется бытовая техника, которой необходима автоматическая подача воды. Для обеспечения автономного бесперебойного водоснабжения частного дома недостаточно выкопать колодец или обустроить скважину. Для откачки воды с недр гидротехнического сооружения и подачи её в дом необходимо купить и установить насосный агрегат. Лучше использовать полностью автоматизированную насосную станцию. Если установку подобного оборудования вы будете производить своими руками, то вам понадобится схема подключения насосной станции. А правильно выполнить сборку и монтаж подобной установки поможет видео, предложенное в конце статьи.

Недорогие приборы промышленного производства

Существуют также недорогие модели датчиков контроля уровня жидкости, которые возможно приобрести в магазинах по цене около 2 тыс. рублей

Различные модификации АРС

Такие поплавковые датчики применяются, как правило, в водоёмах. Измерительная головка в приборах этого типа небольшая, что делает прибор компактным. Нагрузочная возможность применения, согласно инструкции по эксплуатации, может достигать 1 ампера. Ввод провода в устройства герметичный. Корпус сделан из пластика. Рабочий дифференциал срабатывания равен 45 градусам. Максимальное давление для корректной работы приборов — 3 бара. Стоимость около 2 тыс. рублей в зависимости от модификации.

Устройства контроля заполнения ёмкости «Кристалл»

Эти датчики поплавкового типа можно применять в агрессивных средах. Очень компактны. Измерительная головка 2.3 сантиметра в диаметре. Максимальное давление корректной работы достигает 3.3 бара. Проводной вход выполнен в виде пластикового уплотнителя. Приборы оснащены барьером искрозащиты. Могут работать в горячей среде. Цена чуть выше 2 тыс. рублей, в зависимости от модификации.

Приборы Burkle

Эти устройства предназначены для загрязнённых сред, но также могут быть использованы и в чистых водоёмах, и резервуарах с чистой водой. Максимальное давление корректной работы составляет 4.1 бара. Максимально возможная нагрузка равна 1А. Возможна работа в средах, нагретых до 170 градусов, в жидкостях плотностью до 3 кг на кв. см. Средняя цена прибора составляет 2200 рублей и зависит от незначительных модификаций, вносимых производителем.

Датчики Fine Tek и Wilo

Эти устройства поплавкового типа можно использовать в агрессивных средах. Применяются для дренажных целей, также могут быть установлены в колодцах. Датчики выдерживают нагрузку до 2 ампер. Измерительные головки компактны и составляют 2.5 см. Проводные входы выполнены в специализированном уплотнителе. Корпуса сделаны из термостойкого пластика. Устройства оснащены топливными зондами, что позволяет их использование в горючих средах. Цена колеблется от 2 тыс. до 2500 рублей и также зависит от модификации.

Приборы Wilo поплавкового типа наиболее дёшевы, но функционально не предназначены для агрессивных сред применения и могут быть использованы только в чистой воде. Датчики обладают небольшими измерительными головками и имеют компактный вид. Максимальная температура использования равна 140 градусам. Рабочий дифференциал равен всего 30 градусам. Максимальное рабочее давление не превышает 2 бара. Цена таких датчиков колеблется в районе 1900 рублей.

Система водоснабжения частного дома с накопительным баком — схема

Практикуют два способа подключения накопительной емкости к водопроводной системе – с верхним и нижним положением.

С верхним расположением

Бак устанавливается на втором этаже дома или в чердачном помещении. По тому же принципу работают водонапорные башни в деревнях и небольших поселках. Такой вариант имеет следующие преимущества:

Вода поступает к точкам водоразбора самотеком без применения насоса, при этом система водоснабжения является энергонезависимой (может работать без электричества)
Емкость легко устанавливать и обслуживать.

Следует сделать оговорку: хотя вода и поступает самотеком, ожидать сильного напора не приходится. Как известно, перепад высот в 10 м создает напор в 1 атм. Таким образом, если разместить бак-накопитель на чердаке двухэтажного дома с потолками высотой 3 м, то давление воды в кране на первом этаже составит приблизительно 0,6 атм., и это без поправки на гидравлическое сопротивление трубопровода. На втором этаже напор будет вполовину меньше.

Накопительная схема водоснабжения с двумя баками

Душ Шарко при такой системе водоснабжения устанавливать бессмысленно, но для дачного домика она вполне сгодится.

Существенный недостаток данной схемы состоит в том, что накопительная емкость занимает полезное пространство. Ведь чердак можно было бы превратить в мансарду или использовать для хранения каких-нибудь вещей или сезонного оборудования. В качестве альтернативного решения можно предложить установку бака на специальной эстакаде вне дома, но это чисто летний вариант.

Для пользования водой зимой придется сооружать электрообогрев и утепление не только самого бака, но и ведущих к нему и от него трубопроводов.

С нижним расположением

При данной схеме накопительный бак закапывают в землю. На полуметровом слое почвы, которым присыпана емкость, можно выращивать цветы или овощи, так что ни один квадратный метр не пропадет даром.

При этом размеры бака ничем не ограничиваются.

Очевидно, данный вариант также не является безупречным. Прежде всего в схему водоснабжения придется вводить насосную станцию, без которой вода в кран или стиральную машину не попадет.

Второй момент: расположенную под землей емкость трудно ремонтировать и чистить. И последнее: чтобы минимизировать воздействие сил морозного пучения грунт над баком придется утеплять.

Накопительный резервуар, вкопанный в землю

Особенности подземной установки:

Пластмассовый бак должен иметь круглую форму или ребра жесткости, в противном случае вокруг него необходимо будет соорудить бетонную оболочку.
В верхней части необходимо предусмотреть отверстия для ревизии и чистки.

Бак следует устанавливать с уклоном до 15 градусов, так чтобы осадочные массы скапливались с одной стороны как раз под люком.

Конструкция полимерных накопительных емкостей

Пластиковые резервуары для хранения водных ресурсов выпускают различных объемов (доходит до 10000 литров) и форм. Они могут быть квадратными, цилиндрическими вертикального и горизонтального расположения, плоскими, угловыми.

Баки выпускают в двух конструктивных исполнениях. Первое — это обычные емкости с гладкими стенками и герметичной крышкой, оснащенной дыхательным клапаном. В любой накопительный резервуар необходим доступ воздуха, иначе он будет сплющиваться от атмосферного давления при опорожнении. Обычные баки предназначены для хранения водных ресурсов, извлечения их электронасосом или при помощи самостоятельно вмонтированного крана.

Второй вариант — это специальные резервуары для эксплуатации в системах индивидуального водоснабжения. Они имеют четыре отверстия в корпусе на одной из сторон — по два вверху и внизу. Одно верхнее и одно нижнее отверстия оснащены патрубком с наружной резьбой 1 дюйм. Эти отводы служат для подключения к ним входного и выходного трубопровода водопроводной магистрали.

Также вверху расположено отверстие диаметром 28 мм. Обычно его используют для организации аварийного слива, подключая направленный на улицу или в канализацию трубопровод.

Стоит отметить, что любой монтажник может использовать верхний резьбовой патрубок и отверстие по своему усмотрению. К примеру, в 28 мм вырез можно установить поплавковый клапан, отключающий подачу воды при наполнении бака, а резьбовой 1 дюймовый патрубок использовать для аварийного слива.

Патрубок внизу на 3/4 дюйма используют для опорожнения резервуара. Необходимость в этом возникает в случае скопления на дне емкости грязи в виде песчаных и глинистых отложений, продуктов разложения оксидов металлов.

Существует отличная от традиционной конструкция накопительных баков для подземной установки. Так как давление грунта на стенки резервуара довольно велико, их оснащают ребрами жесткости. К тому же они имеют высокую горловину, обеспечивающую возможность погружения под грунт на глубину ниже точки промерзания.

Рис. 4 Накопительная емкость для водоснабжения — примеры применения в доме

Варианты управления насосным оборудованием

Для управления погружным насосом используются следующие виды приборов:

пульт управления, состоящий из блока необходимых механизмов;
прессконтроль;
автомат для управления, который поддерживает определённое давление в системе водоснабжения.

Пульт управления – это довольно простой блок, который позволяет уберечь насосное изделие от перепадов напряжения и коротких замыканий. Автоматический режим функционирования можно получить, если подключить блок управления к реле давления и уровня жидкости. В некоторых случаях пульт управления присоединяют к поплавковому датчику. Цена такого блока управления невысокая, но её эффективность без использования защиты насоса от работы на сухую и реле давления под сомнением.

Совет: для самостоятельного монтажа лучше использовать блок со встроенной системой.

Блок управления в виде прессконтроля имеет встроенную пассивную защиту от работы на сухую, а также оборудование для автоматизированной работы насоса. Для управления системе требуется контролировать ряд параметров, а именно давление жидкости и уровень потока. К примеру, если расход воды превышает 50 литров в минуту, то насосное оборудование под управлением прессконтроля работает без остановки. Автомат срабатывает и отключает насос, если водяной поток уменьшается, а давление в системе повышается. Если расход жидкости меньше 50 литров в минуту, то насосное изделие запускается при снижении давления в системе до 1,5 бар. Такая работа автомата особенно важна при резких скачках давления, когда нужно сократить количество запусков и остановок насоса при минимальном расходе.

Автомат для управления, который позволяет поддерживать постоянное давление в системе, необходимо использовать там, где любые скачки давления крайне нежелательны.