Waterdetectorcircuit - Werkingsprincipe en basisprincipes

Als u een visvijver of een zwembad bezit, begrijpt u hoe een waterlek frustrerend kan zijn. Het zal u vragen om het water bij te vullen, wat vervelend, tijdrovend en duur is op de lange termijn. Daarom is het van groot belang om bij te houden of er een langzaam schadelijk lek is. Maar u hebt geen geavanceerde waterlekdetectiesystemen nodig om te weten wanneer er een probleem is. Een eenvoudig waterdetectorcircuit zal handig zijn bij het identificeren van een sanitairlek met veel gedoe. We gaan uitgebreid in op de dynamiek van dit eenvoudige project. Neem een ​​kijkje.

Schema waterdetectorcircuit

Hieronder staat een schematische weergave van deze schakeling. Schakelschema's kunnen verschillen, maar de basisweergave wordt hieronder geïllustreerd.

Figuur 1:een schema van een waterdetectorcircuit

Opmerking: Het hierboven geïllustreerde circuit gebruikt een LM339-vergelijker om de meetsondespanning en de referentiespanning V_REF te vergelijken . We gaan ervan uit dat je het circuit nodig hebt om de veranderingen in het waterpeil in een zwembad of vijver te controleren.

In de praktijk heeft u dus een detectiesonde en een grondsonde nodig, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Afbeelding 2:Illustratie installatie waterdetector

De sondes zijn in dit geval breadboard-jumpers.

Onderdelen circuit waterdetector

Uit het bovenstaande schema kunt u verschillende elektronische componenten identificeren. Ze omvatten:

R1 tot R5-ohm weerstanden

Q1- 2N3904 Transistor

C1, =0,1 uF condensator

Diode D1/ Groene LED

T1=BC557 PNP-transistor

U1- LM339 Comparator-IC

Hoe werkt het circuit？

Figuur 3:Een technicus die aan een circuit werkt

Zoals we eerder vermeldden en illustreerden in de circuits in de figuur, is de LM339-vergelijker erg belangrijk. Ook opmerkelijk is een spanningssonde die we eerder introduceerden als de sensorsonde.

Nu zal de spanning op deze sonde voornamelijk afhangen van of deze in contact is met water of niet.

In een open circuit is de voelsonde niet in contact met water. Vandaar dat, zoals weergegeven in het bovenstaande schema, de spanning op de meetsonde 5V zal zijn.

In dit geval is de ingangsimpedantie van de comparator erg hoog. Bijgevolg zal er een kleine stroom door R3 vloeien. Ook staat er nul spanning over deze weerstand. Daarom zullen de inverterende ingangsspanning van de comparator en de spanning van de sensorsonde 5V zijn.

Spanningsdeler

Maak vervolgens contact tussen de voelsonde en water. In dit geval zal er weerstand zijn tussen de grond en de sensorsonde. Vervolgens zal de weerstand een spanningsdeler vormen tussen de detectiespanning en de aardspanning.

We gaan naar deze weerstand verwijzen als WATER_.

Hier is een weergave van hoe u waterbestendigheid realiseert wanneer de sonde water raakt.

Figuur 4:Illustratie Waterbestendigheid

De circuitvergelijkingen voor de spanning bij de sensorsonde V_PROBE zijn:

Wanneer R_WATER kleiner is dan 1 MΩ, de spanning op de V_PROBE zal onder de 2,5V zijn. We gaan ervan uit dat water een weerstand heeft van minder dan 1 MΩ aangezien we geen gezuiverd water testen.

In dit geval is de soortelijke weerstand van zuiver water hoger dan die van ongezuiverd water.

Daarom is het mogelijk om te bepalen of de detectiesonde in contact is met water door de spanningsniveaus te controleren. Als deze hoger is dan 2,5 V, is de sonde niet in contact met water. Aan de andere kant, als het onder de 2,5V-drempel is, is er alle kans dat het in contact komt met water.

Onthoud dat de spanningsvergelijkingen hier mogelijk zijn omdat we een comparator hebben. Ook opmerkelijk is dat de referentiespanning waar we mee te maken hebben te danken is aan de twee 100 KΩ-weerstanden. In dit geval zijn de weerstanden R1 en R2 verantwoordelijk.

Hoe faciliteren zij dit proces? Let op, de kleine stroom vloeit naar de niet-inverterende ingang met hoge impedantie van de comparator. De twee weerstanden zullen dus een spanningsdeler creëren die een spanning van 2,5 V referentiespanning oplevert.

Figuur 5:Een poolexpert die routinematige onderhoudspraktijken uitvoert

Vergelijkers

Ook opmerkelijk is dat de LM339 vier vergelijkers heeft. In dit circuit is slechts één van de comparatoren nodig. Een ander belangrijk kenmerk van de LM339-comparators is dat ze open-collectoruitgangen hebben.

Dus wanneer de V_PROBE kleiner is dan de referentiespanning, maakt de comparator zijn uitgang zwevend. Omgekeerd zal de comparator zijn uitgang met aarde verbinden wanneer de spanning van de voelsonde de referentiespanning overschrijdt.

Een ander belangrijk onderdeel van dit elementaire waterdetectorcircuit is de transistor Q1. Eerder hebben we dat vermeld in scenario's waarin V_PROBE> V_REF , zal de uitgang van de comparator worden verbonden met de grond. Bijgevolg is er geen basisstroom via Q1.

Daarom bevindt de transistor zich in een afgesneden toestand. Het resultaat is dat er geen stroom door de LED gaat als het water van de sensorsonde af is. Het omgekeerde proces vindt plaats wanneer V_PROBE REF , t

De rol van R4 in dit prototype van de schakeling is om de transistor te verzadigen, waardoor de LED-detector wordt ingeschakeld. Dit gebeurt wanneer de detectiesonde in contact komt met water.

Het circuit testen？

Afbeelding 6:Een groene LED-knop

Na het aansluiten van het circuit, zoals we hierboven hebben benadrukt, is het nu tijd om het te testen. Plaats eerst de grondsonde in water en de detectiesonde niet in contact met water. U zult merken dat de groene LED uit blijft tijdens deze setup.

Plaats vervolgens de voelsonde op het wateroppervlak terwijl de grondsonde in het water blijft. De groene LED gaat branden.

Door deze twee eenvoudige tests kunt u bepalen of het circuit operationeel is of niet. Merk op dat we breadboard-draden hebben gebruikt als de sondes in dit circuit. Ze zijn geschikt voor een eenvoudig vochtsensorcircuit.

Voor een geavanceerd project is het absoluut noodzakelijk om te controleren of uw sondematerialen bestand zijn tegen corrosie. U hebt ook een upgrade van deze basiscomponenten nodig om de betrouwbaarheid van de detectie te verbeteren.

Is er een alternatief circuit？

Figuur 7:Een elektricien die een circuit monteert

Er is een alternatief circuit voor wat we hierboven hebben besproken. Het enige verschil met het alternatief is dat je de ingangen van de comparator moet verwisselen. Er zijn echter slechts enkele aanpassingen in het alternatieve circuit, aangezien de elektriciteitsconcepten vergelijkbaar zijn.

Conclusie

Het handhaven van een constant waterpeil is essentieel in tal van toepassingen. We hebben zojuist uitgelegd hoe we dat proces kunnen bereiken met behulp van een primair waterdetectiecircuit.

Je kunt het uitproberen als je schoolproject om te zien of wat we zojuist hebben uitgelegd werkt. Voel je ook vrij om ons in te schakelen terwijl je het project aanpakt door contact met ons op te nemen. We zullen je alle hulp bieden die je nodig hebt.