Как сделать сигнализацию о протечке воды. «Умная» защита от протечек воды в квартире — не затопи соседа! Изготовление датчика обнаружения воды

Одной из распространенных проблем городских квартир сегодня является затопление. Это чревато порчей не только своего, но и соседского имущества. Но что делать людям, которые не могут все время находиться дома и следить за кранами и трубами? Отличное решение в таком случае – это датчики протечки воды, изготовленные своими руками. Как сделать сенсор, реагирующий на влагу, и какие комплектующие вам для этого понадобятся?

Принцип работы детекторов

Датчики протечки воды работают по принципу отличной электропроводимости воды. В состав каждого датчика входят контакты в количестве двух либо трех штук. Как только жидкость попадает на эти контакты, между ними замыкается цепь, что и приводит к срабатыванию датчика протечки. Для максимальной эффективности датчиков нужно устанавливать их в местах, где вероятность протекания наиболее высокая – в ванной, под раковиной и т.д.

Стоит поговорить и о классификации сенсоров по принципу работы. По этому критерию они делятся на три типа:

Автономные. Это полностью самостоятельные приборы, которые в случае обнаружения затопления издают громкие звуковые сигналы. Также в продаже можно найти модели со встроенным GSM-модулем, при помощи которого владельцу жилища отправляются уведомления об обнаруженной утечке воды.

Проводные. Подключаются к центральному блоку управления с использованием сигнального провода.

Беспроводные. Такие сенсоры после обнаружения утечки воды отправляют радиосигналы на пульт.

В большинстве своем детекторы утечки воды – это точечные приборы, то есть они регистрируют протечку в конкретном месте. Для отслеживания большой территории рекомендуется использовать ленточные датчики.

Вариант самостоятельной сборки №1

Стоимость современных датчиков утечки жидкости не так высока, чтобы нельзя было позволить себя хотя бы один такой сенсор. Однако и устройство приборов не такое сложное, поэтому можно сэкономить и собрать нужное устройство самостоятельно из набора электронных компонентов. Ниже вы можете увидеть один из самых простых и дешевых способов, при помощи которого можно сделать датчик протечки воды своими руками.

Для сборки сенсора вам в первую очередь понадобится пластиковая бутылка. Также нужны такие компоненты:

• Батарейка типа «таблетка» с напряжением питания до 3V – например CR1632.
• Транзистор BC517 либо BC816 с NPN – обязательно нужен составной транзистор.
• Резистор на 1-2 МОм, либо несколько штук с суммарным сопротивлением 1-2 МОм.
• Пьезоизлучатель с генератором, необходимый для звукового оповещения.

Когда все компоненты из списка выше будут подготовлены, можно приступать к сборке простейшего сенсора.

Порядок сборки устройства

Схема рассматриваемого прибора для контроля утечек воды крайне простая, как и алгоритм по его сборке:

Припаяйте контакт пьезоизлучателя к коллектору транзистора.

Припаяйте резистор к базе и эмиттеру транзистора между ними.

Подключите транзистор и второй контакт пьезоизлучателя к батарейке.

Разместите все компоненты в корпусе, сделанном из части бутылки с крышкой.

Выведите два контакта за крышку – контакт от резистора и пьезоизлучателя.

На этом самостоятельная сборка устройства подходит к концу. Принцип действия прост – при попадании влаги одновременно на оба выведенных за крышку контакта, электрическая цепь замыкается. Пьезоизлучатель начинает издавать громкий высокий писк, который и оповещает об обнаружении утечки жидкости. Размещать это устройство нужно в предполагаемых местах утечки – под стиральной машиной, раковиной, батареями и т.д.

Вариант самостоятельной сборки №2

Рассмотренный ваше вариант прост и дешев, но возможности его сильно ограничены. Вы можете потратить немного больше времени и электронных компонентов, и сделать более продвинутый датчик протечки воды своими руками. Для этого варианта вам потребуется паяльник, припой, текстолит, а также такие компоненты:

• микросхема LM7555;
• светодиод любого цвета;
• 6 резисторов на 10 и 100 КОм;
• 2 конденсатора;
• 1 транзистор и бузер с генератором.

Также для сборки этого прибора вам потребуется одножильный и многожильный соединительные провода.

Порядок сборки устройства

Разместить все электронные компоненты рассматриваемого сенсора можно на печатной плате размером всего 22 на 12 миллиметров, либо на макетной плате аналогичных размеров. Эскиз нужной платы можно видеть ниже:

В роли контактов, при помощи которых осуществляется срабатывание сенсора на воду, выступают два кусочка залуженной проволоки. Они подключаются в цепь через резисторы на 10 и 100 КОм. Более подробно на схеме:

Главное преимущество этого сенсора заключается в двух доступных режимах работы. Устройство может работать как полностью автономно, подавая звуковые сигналы при обнаружении воды, так и в составе охранной системы. Если придерживаться первого варианта, указанную выше схему можно реализовать без изменений. Однако при использовании датчиков в составе охранного комплекса, лучше убрать из схемы бузер и соединить все сенсоры последовательно при помощи сигнального провода. Далее этот провод подключается к главному пульту охраны.

Вариант самостоятельной сборки №3

Можно рассмотреть еще один вариант самодельного прибора для определения утечки жидкости. Строится он на использовании микросхемы К561ЛН2. Помимо нее для сборки устройства понадобятся следующие компоненты:

• биполярный транзистор КТ3107Д;
• семь резисторов с номиналами от 57 КОм до 3 МОм;
• полярный конденсатор 100 микрофарад;
• четыре конденсатора на 0,1 Мк и 0,01 Мк;
• источник тока с напряжением от 6 до 9 Вольт;
• пьезоизлучатель ЗП-22.

Схема устройства представлена ниже – нужно собрать все электрокомпоненты в систему в соответствии с ней.

Представленная выше схема отличается небольшим энергопотреблением, точностью срабатывания, а также громким звуковым оповещением при обнаружении протечки. На его изготовление не уйдет много времени.

Существует масса других электрических схем, по которым можно самостоятельно изготовить датчик утечки жидкости для защиты своего дома от затопления. Также вы можете купить и установить уже готовые решения.

Датчик есть ни что иное, как обычный детектор сопротивления, который необходим для того, чтобы закрыть основной электромагнитный клапан воды в квартире, если последняя будет зафиксирована в контролируемых местах.

Весь монтаж самодельной конструкции осуществлен на небольшой печатной плате, к которой через разъем J1 подключают все основные внешние узлы: 6 пин - плюс питания, 5 - соответственно минус, 4,3 - пластины детектора, 2,1 - переключение нагрузки электромагнитного реле

Напряжение питания не особо принципиально, оно определяется номиналом используемого реле. Если взять стандартное двенадцати вольтовое, то можно использовать блок питания на этот-же номинал. Тиристор 2N5060 легко поменять на аналогичный, допустим MCR-100. Транзисторы абсолютно любые, хоть совковые из тарых запасов КТ315 и КТ316. Горящий светодиод говорит о включенном реле.

Кроме того схема снабжена твердотельным реле S201S02 (S201S06) с помощью которого можно коммутировать практически любые устройства работающие от переменного тока, питание устройство осуществляется от постоянного напряжения 5В.

По сути, представленная ниже конструкция активирует твердотельное реле, которое способно подсоединять определенную нагрузку.

Принцип работы этой самоделки достаточно прост. Когда на кольца преобразователя (Sensor Rings) попадает токопроводящая жидкость, оптрон срабатывает и тем самым активирует нагрузку, например устройство контроля и сигнализации, подсоединенное к его выводам. В данном варианте в роли электронного ключа применяется твердотельное реле S201S02. В качестве питающего элемента можно использовать абсолютно любой низкотоковый источник на пять вольт.

Хотя в данном случае в конструкции применены металлические кольца, но вместо них также можно взять штыри или иглы. В роли аналога биполярного транзистора C557 можно взять отечественный вариант КТ3107, а вместо биполярного транзистора С547 - КТ3102.

Устройство собрано на достаточно распространенном микроконтроллере PIC 12F683, вспомогательные файлы и прошивку вы можете найти нажав на зеленую штучку чуть выше.

Печатная плата самодельного устройства однослойная, размером 27.02 x 32.41 мм.

Датчики жидкости изготавливаются из любого токопроводящего материала, например меди, т.к она окисляется с течением времени. Но можно использовать - нержавеющую сталь или алюминий. Датчики сгибаются под прямым углом и приклеиваются супер клеем к корпусу. Пластины должны находиться параллельно друг другу.

Детектор монтируют на пол или стену с помощью двухстороннего скотча и располагают так, как показано на рисунке. Датчики-пластины должны быть снизу корпуса, а светодиоды, соответственно в верхней части.

При подаче напряжения питания начнется тестирование светодиодов, пьезо-головки и датчиков. Если датчики замкнуты жидкостью, то светодиод загорается красный цветом и звучит звуковая сигнализация. После выполнения проверок устройство перейдет в дежурный режим работы, опрашивая через 10 секунд состояние датчиков и проверяет напряжение питания батареи.

В случае прорыва водопровода, устройство на микроконтроллере перейдет в аварийный режим. При этом начнет светиться красный светодиод, и звучать пьезо-головка. Детектор будет находиться в режиме "Авария", до тех пор пока мы не нажмете тумблер S1.

Если напряжение питания соответствует заложенным пределам в прошивке, то каждые 10 секунд мигает зеленый светодиод. Если напряжение батареи снизиться до 7 В, тогда начнет мигать красный светодиод, и пьезо-элемент будет издавать звуковые сигналы низкой тональности.

Датчик утечки воды своими руками

Так как многие радиолюбители ардуинщики в роли упраляющей платы используют Arduino, то для этих целей на ней был разработан специальный датчик воды, без проблем подключаемый к Ардуино. Представленный проект позволяет включать звуковую сигнализацию при срабатывании преобразователя.

Если сенсорная плата датчика находится в сухом состоянии, на аналоговом выходе модуля присутствует 5 В. В случае, если на сенсор попадают капли воды, то аналоговый выход изменяется с уровня 5 В до 0 В в зависимости от количества жидкости на сенсоре. Таким образом датчик может сказать нам, сильный или слабый идет дождь в месте установки конструкции. Arduino включит звуковую сигнализацию после определенной попавшей на преобразователь жидкости и некоторой временной задержки, что прописывается в коде. Это помогает избежать ложных срабатываний. В данном примере порог срабатывания составляет 300, а задержка 30 секунд.

Скетч для Arduino, позволяюще включать сигнализацию, подключенную к цифровому порту 8, при регистрации датчиком влаги вы можете скачать в архиве по ссылке выше.

Когда на сенсор попадает вода выход D8 переходит в высокий логический уровень. Его можно подключить к звуковой сигнализации (пьезозуммеру) или электромагнитному реле. Схема подключения выхода показана на рисунке ниже.

Датчик воды состоит из сенсорной пластины и платы с типовым компаратором на LM393. Помимо цифрового выхода, датчик имеет аналоговый выход, поэтому микроконтроллер Arduino может считывать аналоговые показания в диапазоне напряжений от 0 до 5 В или значение от 0 до 1023 после АЦП.

Питание на Ардуино идет от внешнего блока 9 В, схема активации зуммера или реле можно запитать от 5-12 В.

Как видите, сделать датчик воды своими руками очень просто, главное найти для этого время и иметь прямые руки.

Датчик протечки воды - это отличный способ предупреждения потопов в квартире или доме и, как следствие, избежать расходов на устранение последствий прорыва труб.

Область применения устройств контроля над протечками жидкостей

В быту датчики протечки устанавливают в комнатах, где присутствует вода. Это ванные комнаты, туалет и кухня. Протечки возможны и в системах отопления, поэтому их монтируют совместно с нагревательными приборами.

Что же характеризует работу контрольных приборов?

1. Приборы контроля над состоянием гидросистем в квартире потребляют совсем немного энергии в «спящем» режиме. На практике это энергопотребление не превышает значение 1-3 Вт.
2. В момент возникновения чрезвычайной ситуации исполнительные механизмы потребляют от 10-12 до 25-30 Вт. Это повышение потребления энергии длится в течение всего нескольких секунд, необходимых для того, чтобы перекрыть подачу воды или теплоносителя в системе отопления.
3. На промышленных производствах используют аналогичные приборы, электронный датчик уровня воды даст сигнал о резком изменении показателей.
4. Своевременно сработает защита, которая предотвратит аварию или иное вредное воздействие на станки и обслуживающий персонал.
5. Не только в производственных цехах работают приборы контроля над уровнем воды. В водохранилищах используются устройства, которые предупредят о возникающих проблемах – снижении или повышении уровня.

Своевременное оповещение и прекращение подачи воды или наоборот сброс через сливные устройства поможет предотвратить трагедию.

Виды датчиков

Работа датчиков основана на анализе физических свойств воды. Именно знание этих свойств, а также проявление особенностей при взаимодействии воды с сухими веществами позволяет вести непрерывный контроль над состоянием водопроводных систем, резервуаров и иных устройств, где концентрируется жидкость.

На практике используют следующие принципы создания датчиков:

• поплавковый, основанный на способности тел плавать на поверхности жидкости;
• ультразвуковой, использующий свойство распространять звук в толще воды;
• электродный, учитывающий электропроводность жидкости;
• емкостной – датчик, действие которого основано на измерении емкости между параллельно установленными чувствительными пластинами;
• радарный, основанный на изменении свойств потока при перемещении внутри трубопроводов и открытых руслах;
• гидростатический, определяющий величину давления столба жидкости.

На принципах сконструированы датчики протечки воды.

Поплавковые

На сегодняшний день разработаны десятки устройств, использующих способность тел плавать в жидкостях. Среди множества вариантов можно выделить весьма интересное устройство (рис. 2).

Датчик контроля уровня жидкости поплавкового типа:

В запаянной трубке, установленной неподвижно, имеется герметичный контакт. В пассивном состоянии контакты разомкнуты. В случае повышения уровня поплавок, с магнитом внутри него всплывут. Магнитное поле воздействует на контакт, замкнет его.

По цепи потечет ток, который передаст сигнал оповещения, а также через систему управления устройствами защиты прекратит подачу воды в емкость.

Подобны образом можно настроить систему на оповещение в случае понижения уровня жидкости. Геркон располагается ниже поплавка. Если свободная поверхность начнет снижаться, то поплавок опустится вниз. Магниты подействуют на контакт, замыкая его. Дальше сработает аппаратура защиты.

Не всегда можно установить датчики на свободной поверхности воды. При необходимости их монтируют на боковых стенках (рис. 3).

Поплавковый датчик уровня воды, устанавливаемый на стенку:

При повышении уровня поплавок изменит свое положение. Магнит приблизится к геркону. Контакт будет замкнут, а дальше исполнительный приборы выполнят свою задачу по предотвращению утечек воды из резервуара.

Ультразвуковые

Работа ультразвукового датчика основана на принципе посыла сигнала и получении отражения его от поверхностей или сплошной среды (жидкости) (рис. 4).

Принцип работы ультразвукового датчика утечки воды:

Работа устройства происходит в следующей последовательности:

1. Сигнал от источника направляется на объект контроля.
2. Полученный отраженный сигнал сравнивается с контрольным значением.
3. Если имеются отличия в полученном отраженном сигнале, информация о нарушении передается приборам оповещения и защиты.

Следует учесть, что контрольные сигналы от источника подаются с определенной периодичностью. На особо важных объектах в течение секунды могут подаваться многократно, что увеличивает эффективность защиты.

Важно! Ультразвуковые устройства не изменяют свойств веществ, которые они контролируют. Поэтому их используют даже во взрывоопасной среде.

Электродные

Наибольшее распространение получили электродные приборы контроля уровня жидкости. Датчики измеряют проводимость среды между отдельными контактами (рис. 5).

Принцип измерения электропроводящих свойств среды:

Между электродами имеется определенное расстояние. Когда пространство между ними заполнено воздухом, то сопротивление среды довольно высокое. Если уровень жидкости увеличился, электрод, находившийся ранее в воздухе, теперь попадает в жидкость, то активное сопротивление R резко уменьшается. По цепи начинает течь ток. На исполнительную аппаратуру поступает сигнал.

Подобный принцип заложен в датчик протечки воды wsp. Его работа в системах контроля основана на измерении активного сопротивления. В случае намокания начинает работать система Гидролок.

В одной емкости могут одновременно находиться несколько разных электродов. Они отвечают за исполнение нескольких функций (рис. 6).

Установка нескольких контрольных электродов для поддержания определенных параметров наполнения емкости и контроля разных режимов эксплуатации:

Радарные

Радарные датчики наиболее универсальны. Они испускают высокочастотные радиоволны на уровне нескольких МГц. Отраженный сигнал определяют через определенный промежуток времени. Анализирую его, а контрольная аппаратура фиксирует расстояние от источника до измеряемой поверхности (рис. 8).

Принцип действия датчика уровня воды радарного типа:

Радиоволна не производит никакого видимого действия на измеряемую среду, поэтому подобные приборы стали применять в самых разных отраслях хозяйственной деятельности. Даже там, где используются агрессивные и опасные материалы приборы радарного типа находят широкое применение.

Емкостные

Принцип действия датчиком такого вида основан на анализе емкости движущихся жидкости или газа.

Датчик движения жидкости емкостного типа:

Движущийся поток по-разному меняет электростатическое поле, вдоль которого происходит движение. Перед началом эксплуатации проводят тарировку прибора. Для этого пропускают контролируемую жидкость с заданной скоростью и фиксируют показания чувствительного прибора. В дальнейшем датчик емкостного типа настраивается на заданный диапазон, в котором должны функционировать подконтрольная система. В случае сбоя от заданных параметров контрольно-исполнительная аппаратура меняет режим работы или выдает сигнал о наличии сбоя в работе.

Размеры подобных датчиков могут быть микроскопическими, их используют в космосе на орбитальных станциях. Могут применятся крупногабаритные датчики емкостного типа, например, для контроля движения нефтепродуктов или природного газа в трубопроводных системах.

Датчик гидростатического действия

В датчиках, контролирующих уровень жидкости гидростатического действия, имеется чувствительный элемент, который реагирует на изменение столба жидкости над ним. Чаще это запаянные трубки с тонкими стенками. Под действие столба жидкости деформация стенок происходит по-разному. Соответственно, сигнал воспринимается контрольной аппаратурой в различных диапазонах (рис. 9).

Рис. 9 Датчик утечки воды гидростатического действия

Подобные датчики широко используются в пищевой и химической промышленностях. Они контролируют изменение жидкого материала в резервуарах, что позволяет автоматизировать сложные технологические процессы.

Принцип работы датчиков протечек

Говоря о блок схеме - все очень просто. Некий элемент фиксирует жидкость в точке его размещения, и подает сигнал в исполнительный модуль. Который, в зависимости от настроек может подавать световые или звуковые сигналы, и (или) дать команду на перекрытие задвижки.

Как устроены датчики

Поплавковый механизм рассматривать не будем, поскольку в домашних условиях он не эффективен. Там все просто: основание закреплено на полу, на шарнире подвешен поплавок, который при всплытии замыкает контакты выключателя. Подобный принцип (только механический) применяется в бачке унитаза.

Чаще всего применяется контактный датчик, который использует естественную способность воды проводить электрический ток.

Разумеется, это не полноценный включатель, через который проходит напряжение 220 вольт. К двум контактным пластинам (см. иллюстрацию) подключается чувствительная схема, которая фиксирует даже небольшую силу тока. Датчик может быть отдельным (как на фотографии выше), или встроенным в общий корпус. Такое решение применяется на мобильных автономных датчиках, работающих от батарейки или аккумулятора.

Если у вас нет системы «умный дом», а вода подается без всяких электромагнитных клапанов, именно простейший датчик со звуковой сигнализацией можно использовать в качестве стартового варианта.

Как выбрать защиту против потопа

По своей эффективности дешевые и дорогие устройства практически одинаковы, за исключением заводских дефектов, которые могут быть в любой системе. Каждый из производителей преподносит свой продукт, но это всего лишь реклама и не больше.

В системе защиты от протечек с логотипом Gidrolock комплектная поставка предусматривает наличие 3-х датчиков, при этом можно подключить еще 40 датчиков без установки дополнительных блоков.

Комплексы Аквасторожзащиты изначально комплектуется 4 датчиками и можно подключить еще 10. Если установить дополнительные блоки, то количество датчиков можно довести до 375.

В комплекте системы Нептун есть только 2 датчика, остальные нужно приобретать отдельно. При этом без установки дополнительных блоков система может поддерживать не более 10 датчиков протечки воды.

Беспроводная система датчиков существенно увеличивает стоимость системы, поэтому если вас устраивает проводная система, лучше отдать предпочтение именно ей. Также стоимость системы увеличивается при наличии возможности установки дополнительных кранов.

Как мы выяснили, для эффективной работы нужно не более 2-х шаровых кранов с электромагнитными клапанами, монтируемых на стояках холодной и горячей воды за входными вентилями. Покупая систему с 6-8 кранами, вы переплатите за то, чем никогда не будете пользоваться.

При этом, сила тока в проводах датчиков абсолютно безопасна, а сила тока в проводах крана хоть и достигает 1 А, но действует всего несколько секунд, поэтому разница рабочих напряжений вовсе несущественна.

Одним из основных показателей эффективности работы системы является время перекрытия крана. В дешевых системах Нептун этот показатель достигает 30 секунд, тогда как самые современные системы Аквасторож способны перекрыть краны всего за 2-3 секунды.

Учтите, что при разрыве труб отопления или водопровода за 30 секунд может вылиться 20-25 литров воды.

Еще один немаловажный показатель – наличие в комплекте аккумулятора, обеспечивающего автономность работы системы в случае отключения электричества.

Монтаж системы предупреждения протечки воды

Защитный контур представляет собой конструктор, элементы которого соединяются между собой специальными разъемами. Простота сборки обеспечивает быстрый монтаж и интеграцию с системами «Умный дом». Перед установкой составляют схему расположения отдельных частей и проверяют соответствие длины проводов тому расстоянию, которое потребуется для подключения измерителей и кранов к контроллеру.

Порядок проведения работ включает в себя:

• разметку точек монтажа;
• прокладку проводов;
• врезку кранов;
• установку определителей протечки;
• монтаж управляющего модуля;
• подключение и проверку системы.

Внешний вид, установленного защитного контура системы.

Врезка шарового крана

Самым трудоемким этапом считается крепление шарового крана, что объясняется необходимостью его использования на разных типах труб. Водопровод перерезают в непосредственной близости от предварительно перекрытого вентиля воды. Затем снимают счетчик и закрепляют отсекающий клапан на кране, после чего возвращают в первоначальное положение счетчик воды и участки трубопровода.

Металлопластиковые элементы прижимают контргайкой, полипропиленовые конструкции соединяют пайкой или с помощью разъемных муфт. Для подключения шаровых кранов к распределителю блока питания используют выделенную силовую линию.

Установка датчиков протечки воды

Датчики располагают в местах возможной протечки, при этом особое внимание необходимо уделить переходу между коробом, где помещаются трубы. Это необходимо для того, чтобы при аварии вода попала на датчик, а не продолжала течь мимо него.

Если поверхность пола идет под уклон, устройства располагают в самой нижней точке помещения.

Схема их подключения может быть как напольной, так и внутренней, при которой элементы врезают в материал покрытия. В первом случае пластину размещают контактами вниз и фиксируют двусторонним скотчем или строительным клеем. Такой вариант применяют в тех случаях, когда монтаж системы «антипротечки» выполняют после установки сантехнического оборудования.

Схемы подключения датчика протечки воды.

При внутреннем расположении устройства его контакты размещают на 3-4 мм выше уровня покрытия, что позволяет исключить срабатывание при случайном разбрызгивании воды или уборке. Соединяющий провод укладывают в гофрированную трубу, непроницаемую для воды. Производители гарантируют эффективность работы системы даже в том случае, когда определитель удален от управляющего модуля на 100 м.

Беспроводные аппараты монтируются на любой поверхности благодаря системе крепежа.

Правила монтажа контроллера

Аппарат размещают в нише или на стене рядом с электропроводкой и запорными вентилями. Блоком питания контроллера служит силовой шкаф, поэтому к устройству подводят фазу и ноль. Провода соединяют с помощью специальных клеммных разъемов, которые для удобства монтажа нумеруют и подписывают. Затем подключают определители протечки воды и приступают к диагностике.

Проверка работы системы

При включении модуля управления на его панели зажигается зеленый индикатор, свидетельствующий о готовности к работе. Если в этот момент намочить пластину датчика водой, свет лампочки изменится на красный, включится подача звукового импульса и отсекающие клапаны заблокируют пуск воды. Для разблокирования определитель протирают сухой тряпкой и перезагружают устройство. После проверки состояния контроллер будет готов к работе.

Самодельные сигнализации

Собрать своими руками простой бытовой электрический датчик, подающий сигнал при обнаружении протечки воды, может практический любой человек, хоть раз державший в руках паяльник, в любом случае, это будет дешевле, чем купить готовое изделие.

Заметим, что мы специально сделали акцент на слове «электрический». До того как стала доступна широким кругам населения система, базирующаяся на электромеханической запорной трубной арматуре, наши умельцы делали много различных механических устройств с подобным функционалом.

В качестве основного механизма использовалась пружина, а обычный кусок листа из школьной тетради использовался в качестве датчика протечки. То есть, при размокании он отпускал пружину, которая закрывала заслонку. Ниже показан такой механизм во взведенном состоянии и после срабатывания.

Взведенный механизм

Фото: сработавший механизм

Мы привели такое устройство в качестве примера, собирать его не имеет смысла из-за низкой надежности, громоздкости и, собственно, архаичности, да и установка такого механизма в современной квартире вызовет массу трудностей.

Сейчас есть масса простых, более элегантных решений, ниже представлена схема одного из них.

Электрическая схема: автономный сигнализатор протечки

Принцип, по которому работает этот звуковой автономный сигнализатор защиты довольно простой: как только вода замыкается контакт (датчик), срабатывает пищалка (бузер), и включается светодиод. Стоимость элементной базы будет существенно дешевле, чем цена готового датчика с подобным функционалом.

Как именно будет реализован датчик - неважно, желательно, чтобы материал, используемый для его изготовления, был устойчив к коррозии (например, нержавейка). За счет низкого энергопотребления такая схема может работать на батарейках АА в режиме ожидания до 3-4 месяцев, при срабатывании до двух суток (зависит от элементов питания).

Достоинства данной схемы:

• низкая стоимость элементной базы;
• размер собранного датчика довольно миниатюрен, поэтому ограничений по месту его установки нет. В частности, такой датчик можно установить под ванной или трубой, на которую установлен хомут, чтобы убедиться в полном устранении течи;
• правильно собранный датчик в настройке не нуждается.

Как сделать датчик протечки воды своими руками

Чтобы у нас получилось сделать сигнализатор протечки воды своими руками нужно соблюдать следующую инструкцию, особых сложностей в такой сборке нет, есть особенности и секреты, о которых вы узнаете. Изначально посмотрите схему, чтобы мы могли сделать систему контроля протечки воды без проблем.

Пошаговая инструкция:

Видео

Наверное каждый сталкивался с протечкой воды будь то отопление или водоснабжение и хотел бы избежать повторения такой ситуации.

Сделать может каждый начинающий радиолюбитель. Самодельный датчик протекания воды поможет вовремя оповестить хозяев о возникшей ситуации и будет полезен в каждом доме.

Инструмент и материалы необходимые для изготовления датчика:

• паяльник
• припой
• текстолит
• бокорезы (кусачки)
• провод (многожильный и одножильный)
• радио компоненты (микросхема LM7555, светодиод, 6 резисторов, 2 конденсатора 1 транзистор, бузер с генератором)

Принципиальная схема самодельного датчика протечки воды

Принципиальная схема самодельного датчика протечки воды (датчика затопления) размещена на рисунке №1. На рисунке 2 варианта схемы:

• со звуковой и световой индикацией
• со световой индикацией (для применения в составе охранного комплекса)

В основе лежит микросхема таймер LM7555 это мало потребляющий аналог всем известной микросхемы LM555. Как видите в схеме датчика всего десяток не дефицитных копеечных радио компонентов Суммарная стоимость этого весьма не превышает 0,5 доллара.

Принцип действия датчика затопления

Датчик имеет 2 контакта для анализа влажности поверхности, которые касаются непосредственно пола. Контакты лучше выполнить из нержавейки, либо сделать из меди, а после залудить оловом. То есть, контакты не должны быть сильно подвержены окислению.

Эти контакты подключены к + питания и ко входу встроенного в микросхему компаратора. Как только контакты погружаются в воду, от плюсового контакта через резистор и «сопротивление воды» начинает течь ток ко входу компаратора, напряжение на 2-й ножке микросхемы начинает расти до порога переключения. В результате чего на 3-й ножке микросхемы напряжение падает (появляется логический ноль) при этом открывается транзистор Т1 и через него начинает течь ток в нагрузку, в частности засвечивается светодиод, на коллекторе Т1 появляется логическая единица.

Способы сигнализации затопления и варианты применения датчика.

Рассматриваемый в этой статье датчик протечки может применяться автономно, либо как составной элемент охранной системы. Если датчик применяется автономно, в качестве вида оповещения о сработке можно рассматривать установку в каждый датчик звуковой пищалки — «бузера» со встроенным генератором. Прогнозируемое время работы от 3 качественных щелочных батареек типоразмера АА (расчетная емкость 2500 мАч) составляет 2500/0,4мА=6250 часов 6250/24=260 дней. Можно так же применить 3-4 Ni-Mh аккумулятора с малым током саморазряда.

Если рассматривать датчик как элемент полнофункциональной охранной системы, логично будет соединить все датчики в параллельную цепь при помощи сигнализационного кабеля и сделать звуковое оповещение только на центральном блоке сигнализации. При этом оставить световую индикацию сработки на каждом датчике для возможности контроля их работоспособности. Каждый раз делая влажную уборку в помещении вы сможете убедиться в том, что датчик находится в работоспособном состоянии и сторожит ваш покой:)

Корпус и печатная плата датчика протечки

Вы можете скачать печатную плату датчика затопления в формате sprint layout 6, эскиз печатной смотрите на рисунке, ссылку на файл с печатной платой, а так же ссылку на программу найдете в конце статьи.


Габариты печатной платы 22х12(мм), что позволяет разместить наш датчик в корпусе стандартного электромагнитного дачика открытия двери, или любой имеющейся коробочке подходящей по размерам. Пример монтажа датчика затопления в корпусе дверного датчика вы можете увидеть на фото.


В качестве сенсора (контактов обнаруживающих воду) использована залуженная проволока диаметром 1 (мм) которая припаяна к полоскам текстолита закрепленных внутри корпуса при помощи супер клея.

После сборки и проверки работоспособности, корпус датчика необходимо герметизировать при помощи обычного силиконового герметика

Где устанавливать датчики протечки воды?

Датчик затопления устанавливают в местах наиболее вероятного появления протечек:

• под радиаторами (батареями) отопления
• под стиральными и посудомоечными машинами
• в местах установки хомутов и кранов
• в местах где водоснабжение ведется шлангами например подводы к бойлеру, подвод воды к смесителю на кухне, подвод к бачку унитаза т.п.

Как видите сделать датчик протечки воды своими руками вовсе не сложно. Вопросы и отзывы по работе датчика оставляйте в комментариях. Если у вас есть другие схемы датчиков протечки, или же просто интересные и полезные для хозяйства схемы и — присылайте на наш почтовый ящик samodelkainfo(собачка)yandex.ru

В загородном доме, особенно не предназначенном для постоянного проживания, утечка из водопровода может иметь весьма серьёзные последствия. На рынке защитных систем есть много готовых решений, тем не менее, сегодня речь пойдёт о самостоятельном построении схемы защиты от протечек.

Общее описание системы

Существует две основные топологии систем защиты от протечек. Главное отличие между ними — способ передачи сигнала между датчиком, контроллером и исполнительными устройствами. Системы, использующие проводную передачу, более просты и надёжны, но их не всегда удобно использовать при значительной удалённости мест вероятных протечек друг от друга, когда из-за значительной длины кабеля сигнал может не распознаваться контроллером. В свою очередь беспроводные системы не требуют прокладки кабелей, благодаря чему при монтаже не будут нарушены декоративные отделочные покрытия, однако стоит такая защита дороже.

В проводных системах связь между датчиком протечки и контроллером осуществляется по трёхжильному проводу. Кроме того, к управляющему выходу контроллера подключаются исполнительные устройства: электрические клапаны отсечки, устройства световой и звуковой сигнализации. При желании схема может быть дополнена устройствами связи для оповещения пользователя через мобильную или домашнюю беспроводную сеть .

Принципиальная схема защиты от протечек воды: 1 — блок управления; 2 — радиомодуль; 3 — шаровой электропривод; 4 — вводные краны; 5 — проводные датчики; 6 — радиодатчики

Главное отличие беспроводной системы в том, что совместно с датчиком затопления устанавливается модуль радиосвязи. При этом не требуется проводного соединения между контроллером и датчиком, однако сам детектор протечки и передатчик нуждаются в стабилизированном питании от внешнего блока или батарейки. Запирающие клапаны также могут управляться по радиоканалу, однако зачастую этого не требуется, ведь гораздо проще установить контроллер рядом с исполнительным устройством.

Выбор контроллера

Мозгом системы служит электронный блок управления. Его основная функция — безошибочно распознать изменение уровня сигнала от датчика и подать напряжение на исполнительное устройство. При этом важно, чтобы контроллер имел функцию восстановления из аварийного режима после устранения причины протечки. Как видно, логика работы контроллера достаточно проста, а потому использоваться могут даже простейшие устройства, в том числе кустарного изготовления. В целом можно предложить три варианта.

Релейные модули — наиболее простой класс управляющих устройств для подключения одного или двух датчиков. Имеется ряд недостатков: отсутствие сохранения состояния при отключении питания, необходимость преобразования сигнала от датчика до корректного уровня и обеспечения схемы шунтированием с ручным сбросом для удержания в режиме аварии. Тем не менее, это наиболее бюджетный вариант построения схемы. В качестве подходящих решений можно привести релейные модули Omron и платы расширения Arduino, а также более дорогостоящие программируемые реле типа ОВЕН ПР110 для подключения до 12 датчиков.

Программируемые логические контроллеры — наиболее универсальный тип управляющих устройств, позволяющих реализовать более сложные алгоритмы работы системы защиты от протечек и взаимосвязать их с другими комплексами автоматизации. В этих же целях могут применяться дешёвые одноплатные компьютеры типа Arduino, с помощью которых могут быть реализованы такие функции, как принудительный слив воды из бака стиральной машины.

Один из каналов контроллера домашней автоматизации или охранно-пожарной сигнализации может использоваться для подключения датчика затопления. Единственная проблема заключается в несоответствии типа или уровня сигнала на выходе датчика, поэтому часто возникает необходимость дополнить схему усилителем или одноканальным дискретным преобразователем.

Пример схемы защиты от протечек на Ардуино

Простейшее управляющее устройство может быть изготовлено и собственноручно из распространённых электронных компонентов. Усиление сигнала от датчика может быть реализовано на транзисторах с пометкой Logic Level (серия IRL), использующих для управления очень низкие напряжения (порядка 2-3 В) и способных коммутировать до 20 А тока нагрузки. Во избежание случайных срабатываний между затвором и истоком устанавливается резистор подтяжки на 300-500 Ом. Схему желательно дополнить: ограничить управляющий сигнал стабилитроном на 50-70% максимального напряжения затвор-исток, а также снабдить шунтом с делителем напряжения между истоком и затвором для удержания ключа в открытом состоянии. В разрыв цепи шунта необходимо установить размыкающую кнопку сброса аварии. Такая схема может иметь практически неограниченное количество транзисторов и, соответственно, управлять рядом исполнительных устройств и индикаторов.

Датчики протечки

Детектор протечки имеет простое, если не сказать примитивное устройство. Два его основных элемента — пара электродов, при намокании которых замыкается цепь, а также усилитель сигнала, в качестве которого обычно используется биполярный транзистор с низким током насыщения. Питание датчика осуществляется по двум проводам, по третьему аварийный сигнал передаётся к управляющему блоку. Некоторые датчики имеют встроенный звуковой и световой сигнализаторы, также в одном корпусе может устанавливаться гальванически развязанный коммутатор в виде реле для подачи питания напрямую на исполнительное устройство.

Наиболее распространёнными, в первую очередь благодаря своей дешевизне (около 500 руб./шт.), считаются датчики «H2O Контакт», «Водолей-Р» и Equation. Они имеют несколько исполнений для подключения как к аналоговым входам управляющих устройств, так и к входам типа «сухой контакт» в нормально открытом и нормально закрытом состояниях. Детекторы имеют встроенную сигнальную индикацию, но их главный недостаток в том, что они не способны коммутировать значительную нагрузку, то есть не могут напрямую управлять клапанами.

Датчики протечки воды: 1 — «Водолей-Р»; 2 — «H2O Контакт»; 3 — Equation

Более совершенные, но и более дорогие (от 1,5 до 2,5 тыс. руб.) датчики — Ajax LeaksProtect, Ezviz T10, Neptun RSW+ и другие устройства беспроводного типа. Как правило, эти детекторы питаются от батарейки типа «Крона», у некоторых моделей продолжительность автономной работы может достигать двух лет. Большинство детекторов рассчитаны на работу в составе системы защиты того же производителя, для некоторых указывается рабочая частота и есть возможность настройки для подключения к универсальным радиоприёмникам. Определённая часть автономных моделей работает в режиме сигнализатора — издаёт звуковой сигнал или отправляет уведомление по мобильной связи при обнаружении протечки.

Беспроводные датчики протечки воды: 1 — Ajax LeaksProtect; 2 — Ezviz T10; 3 — Neptun RSW+

В обиходе наибольшую популярность приобрели не отдельные датчики, а комплекты для монтажа систем защиты от протечек. В них может входить до трёх датчиков, один или два электрических клапана, блок питания и центральное управляющее устройство. Подобные комплекты поставляются на рынок под торговыми марками Neptun, «Аквасторож» и Gidrolock.

Система защиты от протечек воды «Аквасторож Классика 2х20»

Исполнительные и вспомогательные устройства

Третий элемент системы — устройство, перекрывающее водопровод при обнаружении протечки. В этих целях используются либо моторизованные шаровые краны, либо электромеханические клапаны.

Шаровые краны с мотором управляются по трёхпроводной схеме, поэтому зачастую их удаётся применять только в системах, управляемых полноценным контроллером, ведь помимо сигнала на закрытие требуется подать открывающий сигнал при восстановлении исходного состояния системы. Впрочем, сигнал на открывание может подаваться через обратный контакт реле или вручную через кнопку — своего рода замена сброса аварии.

Электромеханические клапаны нормально открытого типа однократно срабатывают при подаче управляющего сигнала и перекрывают проток. При этом напряжение на управляющем канале может оставаться неограниченное время, ведь во время срабатывания цепь размыкается контактной группой, механически связанной со штоком клапана. Нужно помнить, что именно нормально открытый клапан после срабатывания защиты остаётся в таком положении даже при исчезновении питания и взводится вручную после устранения протечки.

Исполнительные устройства не обязательно должны быть специализированными, подойдут любые краны или клапаны для водопроводных систем. Однако необходимо обратить внимание на рабочий диапазон напряжений, ведь некоторые релейные модули не могут управлять постоянным током, а коммутирующие выводы контроллеров могут работать только при ограниченном напряжении и силе тока.

Также в схеме могут присутствовать вспомогательные устройства:

1. Модули радиосвязи — комплект из передатчика и приёмника, например, серии MX на 433 МГц, позволит создать беспроводную связь между датчиком и управляющим блоком, используя оборудование, предназначенное для построения систем с проводной связью.
2. Усилители и модуляторы сигнала предназначены для согласования логических уровней между датчиками и блоком управления. В качестве усилителей наиболее популярны одноплатные модули на базе микросхемы LM358, для преобразования сигнала — модульные ЦАП/АЦП на PCF8591.
3. Промежуточные реле будут полезны, если релейная группа управляющего блока не позволяет коммутировать токи значительной величины. Наиболее предпочтительны реле, рассчитанные на низкое управляющее напряжение — 24 или 36 В.

Сборка схемы и монтаж

Нет никакой сложности в монтаже системы защиты от протечек, если используется готовый комплект: все элементы полностью совместимы, разъёмы подходят друг к другу, имеется подробная инструкция. Сборки индивидуальной конфигурации реализовать сложнее, поэтому рассмотрим топологию системы защиты с двумя датчиками и беспроводной связью.

В качестве датчика затопления будет использован «H2O Контакт» в четырёхпроводном исполнении с нормально открытым контактом. Коричневый (+) и белый (-) провода подключаются к источнику питания — батарейке на 9 В. Один из оставшихся проводов подключается к плюсу питания, другой — к контакту TX DATA радиопередатчика MX-FS-03V. К контактной площадке ANT на плате передатчика нужно припаять 10-15 см медного провода, свёрнутого в спираль. Датчик крепится шурупами или на двухсторонний скотч, электроды должны быть плотно прижаты к полу. Провод от датчика прокладывается по стене к небольшому пластиковому корпусу, в котором размещаются радиопередатчик и источник питания.

Схема подключения системы защиты от протечек с двумя датчиками и беспроводной связью

Радиоприёмник MX-05V устанавливается возле управляющего устройства, в качестве которого будет использован программируемый релейный модуль FRM01. Клемма радиоприёмника RX подключается ко входу IN модуля усилителя LM358, клеммы GND и VCC — к отрицательному и положительному источнику питания 5 В. Модуль усилителя также нуждается в питании 12 В через клеммы VCC и GND. Выход из модуля усилителя подключается на входную клемму релейного модуля IN, который также подключается к источнику питания 12 В (схема защищена от переполюсовки).

В качестве исполнительного устройства рекомендуется использовать шаровый кран NT9047 с напряжением питания 24 В, который устанавливается на входе водопроводной магистрали. Нейтральный провод крана подключается к минусу источника питания, провод закрывающего контакта — к нормально открытому выходу реле, открывающего — к нормально закрытому. Реле необходимо настроить согласно инструкции — установить функцию № 10. Как видно, вся сборка требует для работы три уровня напряжения, что решается покупкой нескольких дешёвых блоков питания на 5, 12 и 24 В, последний — с током до 2 А.

Видео по теме