Компактные погружные водяные насосы в основном используются в колодцах, аквариумах и фонтанах. Если в насосе закончится вода и он продолжит работать (проблема известная как сухой ход) он может выйти из строя. Эта схема защищает погружные водяные насосы от работы всухую с помощью соответствующих электродов контроля уровня. Контур определяет отсутствие воды и постоянно контролирует уровень жидкости, чтобы предотвратить работу всухую.
Электроника защиты водяного насоса состоит из двух электродов, датчика уровня воды, электромагнитного реле и схемы управления этим реле. Поддерживающие компоненты необходимы для предотвращения повторного запуска, если защита насоса используется в неспокойной воде.
Рекомендуемое напряжение питания составляет 5 В. Хотя можно использовать устройство и с более высоким напряжением, просто потребуется небольшая модификация. Готовую электронику можно разместить в миниатюрном корпусе (через корпус проходят электроды уровня, образованные из двух коротких жестких медных проводов). Не забудьте также гидроизолировать корпус и соединения любым подходящим эпоксидным клеем.
Схема защиты для водяного насоса
В качестве драйвера реле используется легкодоступная и недорогая микросхема 555. Выход (контакт 3) может быть как источник, так и приемник тока до 200 мА, а внутренний триггер срабатывает между своими двумя состояниями внутренних компараторов, подключенных к двум входам датчиков на контактах 2 и 6. Когда эти контакты подключаются к напряжению выше 2/3 напряжения питания, выход переключается на низкий уровень (0 В); когда ниже 1/3 напряжения питания, выходной сигнал становится высоким. Поскольку микросхема 555 может нормально работать при 5 В, она хороша для управления небольшим низковольтным реле.
Работа всухую очень опасна для погружных насосов, ведь двигатели их предназначены для работы под водой. Они также используют воду в качестве теплоотвода. Если уровень воды падает и насос работает всухую, двигатель перегревается и сгорает. Для защиты от работы всухую обычно используется датчик, который погружен в воду немного выше уровня насоса. Когда уровень воды падает ниже чувствительного элемента, ожидается срабатывание защиты. Поскольку этот подход имеет некоторые ограничения, в качестве альтернативы часто используется метод обнаружения пониженного тока. Можно также предложить защиту от сухого хода путем измерения тока двигателя, который изменяется на таком ходу.
Техника обнаружения минимального тока
Погружной электронасос представляет собой устройство, в котором герметичный двигатель плотно соединен с корпусом насоса. Вся конструкция погружается в перекачиваемую воду. Погружные насосы выталкивают воду на поверхность, в отличие от струйных насосов, которые должны вытягивать воду. Поскольку двигатель потребляет небольшой ток в ситуациях сухого хода, нетрудно установить схему для отключения двигателя при достижении заданного значения минимального тока. Большим преимуществом этого метода является то, что конструкция использует сам двигатель в качестве датчика и не требует дополнительных внешних детекторов, таких как электроды уровня жидкости.
Недорогие простые модули датчиков тока доступны от различных производителей. Первый (слева) на рисунке – это полноценный модуль датчика переменного тока на 50 А с выходным реле. Второй (справа) – это коммутационная плата для полностью интегрированного линейного датчика тока ACS758 на основе эффекта Холла. ACS758 выдает аналоговое напряжение (40 мВ / А), которое изменяется линейно с измеренным током. Эти типы специальных датчиков тока позволяют контролировать ток нагрузки в схеме защиты водяного насоса в целях защиты.
Защитный модуль на операционном усилителе MCP6282
Но если вы ищете дешевое средство измерения переменного тока, вот проект на базе двухканального операционного усилителя MCP6282. Операционный усилитель обеспечивает широкую полосу пропускания для тока. Этот чип имеет коэффициент усиления на полосу пропускания 5 МГц (GBWP) и запас по фазе 65 °. Он также работает от источника питания с низким напряжением 2,2 В и потребляет ток покоя 450 мкА. Кроме того, MCP6282 поддерживает размах входных и выходных сигналов с диапазоном синфазного входного напряжения от VDD + 300 мВ до VSS – 300 мВ. Так что выбор теперь есть – купить готовый блок защиты или собрать схему для защиты насоса своими руками.
