Документ описывает датчик утечки воды, его преимущества и низкую стоимость в сравнении с промышленными аналогами. Устройство эффективно обнаруживает протечки и предотвращает затопления, работая по простому алгоритму с использованием микросхемы LM358. Включены технические детали схемы и принципы работы датчика.

1. Электронные датчики. Датчик утечки воды
Моногаров С.И., Иванников А.А.
Актуальность данной работы заключается в широком применении
датчиков в промышленности и быту. Но интерес к данной работе вызван
высокой стоимостью датчиков выпускаемых в промышленности. Почему и
было решено найти среди радиолюбительских схем, схемы, аналогичные по
техническим характеристикам промышленным, но имеющим более низкую
стоимость. Так например датчик СКЛ-5 в розничной продаже стоит около 1500
рублей, в то время как себестоимость деталей собранного собственноручно
датчика составляет около 200 рублей, плюс некоторые затраты на блок питания
и корпус.
Это устройство реагирует на присутствие воды на чувствительном
элементе (зонде) и позволяет обнаружить, к примеру, протекание кровли (тогда
его размещают под изоляцией на краю ската). Датчик также предупреждает
затопление подвала, регулируя работу насоса, предотвращает непредвиденное
размораживание холодильника/1/.
Сфера применения: контроль протечек воды (затопления водой) в
промышленных и офисных зданиях в зонах, не имеющих контроля над
состоянием систем водоснабжения, отопления и кондиционирования, в
пространствах под фальшполами; в бытовых условиях (квартиры, коттеджи) и
многих других.
При этом сам принцип работы датчика протечки воды достаточно прост и
основан на хорошо отлаженном алгоритме действий, запускаемом при
обнаружении утечки воды. Так, например, при нарушении герметичности
трубы или затоплении любого другого рода, сначала происходит фиксация
утечки датчиком, затем сигнал об этом посылается на контроллер, который, в
ходе закрытия клапанов, прекращает подачу воды в жилое помещение. И все
это – за две-три секунды. Так что, целесообразность применения датчика
протечки воды, что называется, налицо!

2. На рисунке 1.1 представлена блок-схема датчика, состоящего из
генератора низких частот, зонда датчика утечки, выпрямителя, компаратора и
реле.
Рисунок 1.1 Блок схема датчика утечки воды
Схема датчика создана на основе микросхемы LM358, состоящей из двух
операционных усилителей. Первый операционный усилитель (DA1A)
используется в режиме мультивибратора, то есть формирует прямоугольный
сигнал генератора НЧ, гармоники которого фильтруются конденсатором С2 до
того, как он поступает на зонд. После прохождения через зонд (при опущенных
в воду контактах зонда) ток выпрямляется и проходит на компаратор,
основанный на втором операционном усилителе DA1B, после сравнения
компаратор выдает управляющий сигнал на транзистор, который открывается и
подает напряжение на реле.
X2
R10
47kΩ 5V
D2 TRA3
R9 LED1 VCC
R5 1N4148 K2 R
K1 T
D1 220kΩ C
1N4001 10kΩ R1
470Ω 5V
X1
8 DA1A REL1
V1 3 C2 D3 8 DA1B
12 V C4 Клавиша = A R12 T1
1 5
47µF R4 5V
2
10µF J1 1MΩ 1N4148 7
C1 6 10kΩ
4 LM358AN
R7 10nF BC337
4 LM358AN
10kΩ R2
R8
1MΩ R3
47kΩ
C3 1MΩ
R11 RP1
1nF
47kΩ 100kΩ 50%
Key=S
Рисунок 1.2 Принципиальная электрическая схема, смоделированная в
программе Multisim 11.0

3. Если проводники зонда покрываются водой, то на принимающем
проводнике появляется переменный сигнал, а на конденсаторе С1 постоянное
напряжение. С этого момента смещение неинвертирующего входа DA1B
больше, чем пороговое напряжение входа инвертирующего, и компаратор
перебрасывается: включается реле и загорается светодиод LED1.
Единственная регулировка заключается в подстройке резистора RP1 таким
образом, чтобы диод загорался, когда оба проводника зонда покрываются
водой.
Зонд может быть реализован в виде двух жестких электрических кабелей,
расположенных параллельно друг другу . Коаксиальный кабель типа
телевизионного позволит объединить оба проводника в один кабель: жила
кабеля выполняет функцию одного проводника, а его экран образует второй
проводник.
Использование печатной платы является третьим очень практичным
вариантом: область, покрытая медью, разрезается, чтобы образовать две зоны,
которые затем облуживаются для сохранения проводимости.