Σε πολλά σπίτια και σε άλλους δημόσιους χώρους, χρησιμοποιείται υπόγειο νερό, το οποίο αντλείται μέχρι τις εναέριες δεξαμενές χρησιμοποιώντας αντλίες νερού που ελέγχονται από ηλεκτρικούς κινητήρες. Ο έλεγχος των αντλιών είναι συχνά αναγκαιότητα για την αποφυγή σπατάλης νερού.
1. Επικοινωνήστε με τον ελεγκτή στάθμης νερού
Εδώ ένα απλό κύκλωμα για τον έλεγχο των αντλιών νερού. Όταν η στάθμη του νερού στο δεξαμενή πάνω από το κεφάλι υπερβαίνει το απαιτούμενο επίπεδο, η αντλία απενεργοποιείται αυτόματα και σταματά τη διαδικασία άντλησης, αποτρέποντας έτσι την υπερχείλιση του νερού. Χρησιμοποιεί ένα ρελέ για να διακόψει την παροχή ρεύματος στην αντλία νερού.
Το κύκλωμα κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τα ακόλουθα στοιχεία:
- CMOS IC CD4001 : Είναι ένα ευέλικτο IC 14 ακίδων που περιέχει 4 πύλες NOR. Κάθε πύλη NOR έχει δύο εισόδους και μία έξοδο. Έτσι, το IC έχει 8 ακίδες εισόδου και 4 ακίδες εξόδου, έναν ακροδέκτη Vcc (συνδεδεμένος με τροφοδοσία θετικής τάσης) και ένα Vss (συνδεδεμένο σε αρνητική τροφοδοσία). Τα βασικά χαρακτηριστικά του περιλαμβάνουν - Μέγιστη τάση τροφοδοσίας: 15V, Ελάχιστη τάση τροφοδοσίας: 3V, Μέγιστη ταχύτητα λειτουργίας: 4MHz. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε γεννήτριες τόνων, ανιχνευτές μετάλλων κ.λπ.
- Τρανζίστορ BC547 : Είναι ένα διπολικό τρανζίστορ διακλαδώσεων NPN και χρησιμοποιείται κυρίως για σκοπούς ενίσχυσης και αλλαγής. Τα χαρακτηριστικά του περιλαμβάνουν μέγιστο κέρδος ρεύματος 800. Χρησιμοποιείται στη διαμόρφωση CE όταν χρησιμοποιείται ως ενισχυτής.
- Μπαταρία : Παρέχεται τροφοδοσία DC 9V μέσω μπαταρίας για την ενεργοποίηση του κυκλώματος.
Το κύκλωμα χρησιμοποιεί ένα CMOS IC CD 4001/4011 για την οδήγηση του ρελέ. Η πύλη εισόδου 1 χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του καθετήρα για την ανίχνευση της στάθμης του νερού. Ο ένας ανιχνευτής συνδέεται με την πύλη 1 του IC και ο άλλος αισθητήρας στο έδαφος. Όταν ο ανιχνευτής Α που συνδέεται με την πύλη 1 του IC επιπλέει, η είσοδος της πύλης 1 παραμένει υψηλή και ο πείρος εξόδου 4 πηγαίνει ψηλά και το τρανζίστορ του ρελέ οδήγησης. Το ρελέ θα ενεργοποιηθεί. Η παροχή ρεύματος της αντλίας νερού συνδέεται μέσω των κοινών και των επαφών ΟΧΙ του ρελέ έτσι ώστε όταν ενεργοποιείται το ρελέ, λειτουργεί η αντλία νερού. Το LED υποδεικνύει τη λειτουργία του ρελέ. Όταν η στάθμη του νερού αυξάνεται και έρχεται σε επαφή με τους ανιχνευτές Α και Β, η έξοδος του IC γίνεται χαμηλή και το ρελέ απενεργοποιείται για να σταματήσει η άντληση.
Αρχικά όταν τα Α και Β δεν είναι συνδεδεμένα, δηλ. Η στάθμη του νερού είναι χαμηλή, ο ακροδέκτης εισόδου 1 του IC είναι λογικός υψηλός και σύμφωνα με τον πίνακα αλήθειας πύλης NOR, η έξοδος στο pin3 θα είναι στο λογικό χαμηλό. Εφόσον το pin3 είναι βραχυκυκλωμένο στους ακροδέκτες 5 και 6, ως εκ τούτου η είσοδος σε άλλη πύλη NOR θα είναι λογικά χαμηλά σήματα. Αυτό δίνει ένα λογικό υψηλό σήμα στον αντίστοιχο πείρο εξόδου 4. Καθώς το ρεύμα ρέει μέσω της αντίστασης στη βάση του τρανζίστορ, αρχίζει να λειτουργεί και λειτουργεί ως κλειστός διακόπτης. Το ρελέ που συνδέεται με τον συλλέκτη του τρανζίστορ ενεργοποιείται και οι επαφές ΝΟ συνδέονται με την κοινή επαφή και η αντλία νερού τροφοδοτείται από το δίκτυο και αρχίζει να λειτουργεί.
Τώρα όταν η στάθμη του νερού αυξάνεται στη δεξαμενή έτσι ώστε οι αισθητήρες Α και Β να συνδέονται μέσω του νερού, το ρεύμα ρέει μέσω αυτών (Καθώς το νερό είναι αγωγός) και οι ακίδες 1 και 2 συνδέονται μέσω των Α και Β στην αρνητική τροφοδοσία της μπαταρίας .
Ο ακροδέκτης εξόδου 3 είναι, συνεπώς, σε λογικό υψηλό επίπεδο, αναγκάζοντας τους ακροδέκτες εισόδου της άλλης πύλης NOR να βρίσκονται σε λογικό υψηλό επίπεδο και έτσι ο αντίστοιχος ακροδέκτης εξόδου4 βρίσκεται σε λογικό χαμηλό επίπεδο. Το τρανζίστορ διακόπτεται λόγω έλλειψης ρεύματος πόλωσης και το ρελέ απενεργοποιείται αντίστοιχα και η παροχή ρεύματος στο δεξαμενή νερού διακόπτεται.
δύο. Ελεγκτής στάθμης νερού χωρίς επαφή
Εκτός από την τεχνική που συζητήθηκε παραπάνω, μπορεί να υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να ελέγξετε τη στάθμη του νερού στη δεξαμενή ανιχνεύοντας τη χρησιμοποιώντας την τεχνική υπερήχων. Σε αντίθεση με την προηγούμενη μέθοδο, αυτό δεν απαιτεί καμία επαφή με τη δεξαμενή νερού .
Το σύστημα αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη
- Ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό DC για μετατροπή της τροφοδοσίας AC σε ρυθμιζόμενη τάση DC χρησιμοποιώντας ανορθωτές και φίλτρα γέφυρας.
- Μια μονάδα υπερήχων που αποτελείται από έναν πομπό υπερήχων και έναν δέκτη για να ανιχνεύσει την κατάσταση στάθμης νερού της δεξαμενής.
- Ένας μικροελεγκτής που λειτουργεί ως μονάδα ελέγχου.
- Ένα τρανζίστορ και μια μονάδα MOSFET που σχηματίζει τη μονάδα μεταγωγής
- Ένα ρελέ για τον έλεγχο της εφαρμογής του ρεύματος στην αντλία
- Μια αντλία που είναι το φορτίο
Διάγραμμα μπλοκ ελεγκτή στάθμης νερού
Ο αισθητήρας υπερήχων ανιχνεύει τη στάθμη του νερού στη δεξαμενή μεταδίδοντας σήματα υπερήχων προς τη δεξαμενή. Το νερό στη δεξαμενή αντανακλά πίσω τα υπερηχητικά σήματα, τα οποία λαμβάνονται από τον δέκτη. Το υπερηχητικό ή το σήμα ήχου που λαμβάνεται μετατρέπεται σε ηλεκτρικούς παλμούς σήματος που εφαρμόζονται στον Μικροελεγκτή. Αυτοί οι παλμοί υποδηλώνουν τη στάθμη του νερού στη δεξαμενή. Καθώς η στάθμη του νερού μειώνεται κάτω από ένα ορισμένο επίπεδο, η μονάδα υπερήχων δίνει μια ένδειξη μέσω του ηλεκτρικού σήματος και ο Μικροελεγκτής οδηγεί αναλόγως το τρανζίστορ σε κατάσταση απενεργοποίησης, γεγονός που με τη σειρά του αναγκάζει το MOSFET να ενεργοποιηθεί και συνεπώς το ρελέ ενεργοποιείται και η αντλία είναι αναμμένο. Σε περίπτωση που η στάθμη του νερού είναι πάνω από το επίπεδο κατωφλίου, ο Μικροελεγκτής απενεργοποιεί αναλόγως το ρελέ μέσω της διάταξης τρανζίστορ και MOSFET, έτσι ώστε να απενεργοποιηθεί η αντλία.
3. Ένας ψηφιακός δείκτης στάθμης νερού
Αυτό το σύστημα χρησιμοποιείται μόνο για να ανιχνεύσει τη στάθμη του νερού σε μια δεξαμενή και να εμφανίσει την ένδειξη σε μια οθόνη 7 τμημάτων.
Εδώ τοποθετείται μια δεξαμενή κυκλώματος που αποτελείται από μια παράλληλη διάταξη αγώγιμων συρμάτων. Αυτά τα καλώδια χρησιμεύουν ως είσοδος στον Κωδικοποιητή Προτεραιότητας που παράγει έξοδο BCD με βάση τις αναγνώσεις εισόδου. Ο Priority Encoder οδηγεί ένα σύνολο τρανζίστορ τα οποία με τη σειρά τους παρέχουν είσοδο στο BCD σε 7 τμήματα Αποκωδικοποιητής που χρησιμοποιεί το σήμα BCD για να οδηγήσει την οθόνη LED 7 τμημάτων.
Έξυπνος δείκτης στάθμης υπερυψωμένης δεξαμενής
Όταν η μονάδα εισαγωγής τοποθετείται στη δεξαμενή νερού, το ρεύμα ρέει μέσω των καλωδίων που βυθίζονται στο νερό και συνεπώς ο αντίστοιχος αριθμός εισόδων βρίσκεται σε υψηλή λογική κατάσταση. Ο κωδικοποιητής λαμβάνει αυτήν την είσοδο και με βάση το επίπεδο προτεραιότητας των εισόδων, δίνει έναν ψηφιακό κωδικό εξόδου που αντιστοιχεί στην είσοδο με την υψηλότερη προτεραιότητα.
Έτσι, εάν το ρεύμα ρέει μέσω όλων των καλωδίων, δηλαδή η δεξαμενή είναι πλήρης, ο κωδικός εξόδου θα αντιστοιχεί στο υψηλότερο επίπεδο. Εδώ η μονάδα εισόδου ή η κλίμακα χωρίζεται σε 10 επίπεδα από 0 έως 9. Σε περίπτωση που όλες οι είσοδοι στον Κωδικοποιητή είναι σε υψηλή κατάσταση, η έξοδος είναι επίσης ένα σήμα υψηλής λογικής που οδηγεί όλα τα τρανζίστορ σε κατάσταση ON, έτσι ώστε όλα τα Οι είσοδοι στον αποκωδικοποιητή BCD σε 7 τμήματα βρίσκονται σε κατάσταση χαμηλής λογικής. Ο αποκωδικοποιητής BCD to 7 segment απλώς λειτουργεί ως μετατροπέας και έτσι δίνει ένα υψηλό λογικό σήμα σε όλες τις εξόδους του και έτσι το υψηλότερο επίπεδο 9 εμφανίζεται στην οθόνη.
