Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником

Вполне понятно, что «Электроника» в умелых руках поможет элементарно решить эти и подобные им проблемы. Поскольку нас интересует автоматизированная (а в будущем и вовсе автоматическая) система, то независимо от ее конкретного назначения она должна состоять из датчика, различающего наличие воды в данном месте, и сигнального устройства либо еще и автомата, выполняющего заданную программу. Для начала проанализируем работу простейшего устройства для индикации уровня воды в баке.

Датчик уровня воды Мастер КИТ NM4012

Вода, как электролит, обладает удельным сопротивлением примерно 1 МОм·см^-1, что позволяет сделать кондуктометрический преобразователь в виде двух «погружных» электродов. Для этого можно использовать две прямоугольные пластинки из одностороннего «фольгированного» стеклотекстолита размерами 10x50 мм и сложить их (фольгой внутрь) через промежуточные изолирующие втулки на расстоянии 3…5 мм. Припаяв к электродам изолированные проводники, получим простейший «датчик воды» (см. верхнюю часть рис. 110).

Рис. 110. Датчик уровня воды Мастер КИТ NM4012 (общий вид)

Минимальное сопротивление датчика будет, когда он полностью заполнится водой и составит примерно 100 кОм. В баке датчик надо располагать перпендикулярно зеркалу воды вблизи дна, если требуется сигнал о том, что бак пуст или команда на включение насоса, и, соответственно, вблизи верхнего допустимого уровня — для сигнализации или команды на отключение насоса. Два подобных датчика с соответствующей логикой в принципе могут обеспечить полную автоматизацию.

Подобный же датчик, размещенный на полу квартиры, можно использовать также для отключения воды при аварии в вашей квартире. Правда, в этом случае потребуются еще и электромагнитные клапаны, но их можно «добыть»» из старых «стиралок»». Этот же датчик может включить и тревожную сирену — Alarm, которая поднимет на ноги всех соседей, если вас заливают сверху! Чем не «Интеллектуальный дом»»?

Однако сам по себе датчик ничего не сделает. Сигнал с него еще надо получить и отработать. Как это делается, посмотрим на модели в программе EWB. Схемная модель показана на рис. 111.

Рис. 111.Виртуальная модель в EWB датчика уровня воды Мастер КИТ NM4012

Устройство представляет собой пороговый элемент на составном транзисторе (VT1, VT2) по схеме Дарлингтона, смонтированный на универсальной печатной плате А401, имеющей контактные площадки 1…8. С этой платой мы познакомились в самом начале нашего вхождения в электронику (см. рис. 57).

«Датчик воды» — Sensor — в виртуальной модели на рис. 111 представлен в виде переменного резистора R8, включенного к выводам 2 и 3. Сопротивление датчика регулируется управляющей клавишей [S]. При уменьшении сопротивления датчика ниже порогового транзисторы открываются и загорается светоизлучающий диод VD1. Резистор R2 и конденсатор С1 служат для снижения вероятности ложного срабатывания устройства. Переменный резистор R1 является «подстроечным». В модели его величина регулируется клавишей [R], а в процессе эксплуатации он может быть определен по величине и заменен постоянным.

Питание устройства осуществляется от источника постоянного напряжения 6…15 В. (Эти величины должны быть согласованы с параметрами светоизлучающего диода.) В модели использована батарея Е1 на 12 В.

Для наблюдения работы устройства в режиме сигнализатора включаем моделирование, затем переводим выключатель питания [Space] в нижнее положение и, последовательно нажимая клавишу [S], уменьшаем сопротивление датчика (как бы заливаем его водой).

В некотором положении [S] стрелки на светоизлучающем диоде «зачернятся» (это анимация его горения — см. рис. 110, а). Дополнительно можно параллельно поднимать чувствительность, нажимая клавиши Shift+[R]. Обратные процедуры приведут к погасанию индикатора.

Спецификация компонентов, использованных в конкретном устройстве, приведена в таблице.

Технические характеристики устройства

Номинальное напряжение питания… 6…15 В

Ток нагрузки… 75 мА

Размер печатной платы… 30x45 мм

Общий вид устройства показан на рис. 110.

Рассмотренные устройства могут быть снабжены дополнительными исполнительными органами и датчиками. Например, в модели на рис. 111 это электромагнитное реле (Rele) и двигатель (М), в качестве которых использованы электромагнитное реле и двигатели из библиотеки программы. Диод VD2 служит для защиты транзисторов и от повторных срабатываний реле, а резистор R9 для подбора совместного режима работы усилителя и реле. В реальном устройстве потребуется подобрать соответствующее по чувствительности реле с необходимой коммутируемой мощностью. Для решения ряда задач можно также рекомендовать специальные исполнительные элементы.

Исполнительный элемент Мастер КИТ NK146