Датчик протечки воды: 3 обязательные элемента схемы

Реле протока: устройство и принцип работы

Основная работа датчика протока воды заключается в постоянном контроле и отключении насосной станции в том случае, если прибором обнаруживается, что мощность потока снизилась. Когда показатели снова возвращаются к нормальным значениям, он включает оборудование. Если говорить о самых востребованных конструкциях, то ими являются лепестковые реле, однако есть и другие разновидности приборов.

Лепестковые датчики протока воды

Это классические «защитники». Конструкция лепесткового датчика относительно проста. В состав таких устройств входит несколько важных элементов:

• входной, выходной патрубок;
• пружины, имеющие разную степень сжатия;
• клапан-лепесток с магнитом, он располагается на стенке внутри камеры;
• второй магнит: он создает обратную силу, возвращающую лепесток в исходную позицию, когда поток воды ослабевает;
• герконовый микропереключатель, или герконовое реле, чьи задачи — размыкание и замыкание электрической цепи.

После наполнения камеры жидкостью поток, вернее его сила, начинает воздействовать на клапан, смещающийся относительно оси. Лепесток сдавливает пружину. Благодаря магниту, находящемуся с другой стороны клапана, контакты переключателя замыкаются, включая насосное оборудование в работу.

Когда сила потока падает до нулевого значения, происходит обратный процесс: пружина клапана разжимается, лепесток с магнитом возвращаются в исходное положение. Переключатель также возвращается на прежнюю позицию, насос останавливается.

Главное достоинство лепесткового реле — простота, неприхотливость конструкции, которая гарантирует ее бесперебойную работу. Другие плюсы — практически мгновенные срабатывания устройства, отсутствие между ними задержек, отсутствие уменьшения давления подачи жидкости.

Пресс-контроль

Так называют датчик протока воды, который совмещен с реле давления. Этот прибор включит оборудование только в том случае, если уровень жидкости в камере достигнет определенного уровня. Его можно настроить, чаще используют значения, находящиеся в пределах 1-2 бар. Остановка оборудования происходит в течение 5-10 секунд.

Данные модели используют для защиты насосных станций. В этом случае их устанавливают на выходной патрубок насоса. Минус у совмещенных приборов есть, он касается насосов поверхностного типа. Если пресс-контроль установить на такое оборудование, то перед каждым пуском его придется вручную заполнять водой. Решить задачу помогут дополнительные обратные клапаны, но и они не самый лучший выход.

Термореле протока

Этот датчик протока воды имеет самую сложную конструкцию, а потому и такую же высокую цену. Принцип работы устройства основан на сравнении температур потока жидкости и значения, на которое настроены датчики прибора. Температура сенсоров чуть выше, чем у жидкости, это условие выполняется благодаря постоянному их подогреву за счет электричества.

Когда поток более холодной воды датчики охлаждает, это изменение сразу же фиксирует микропереключатель. Разница температур становится сигналом, запускающим насосное оборудование. Если поток воды прекращается, то температура сенсоров повышается до нормального уровня, поэтому контакты электросети и прибора размыкаются. Как правило, тепловыми реле протока оснащают модели насосов высокой ценовой категории.

Поплавковый выключатель, или реле уровня воды

Эти конструкции с полным правом можно отнести к категории «проще не бывает». Это простейший, утилитарный вариант, который знаком всем, кто когда-то наблюдал за работой поплавкового механизма, например, в бачке унитаза. Такой выключатель-«поплавок» устанавливают внутри источника, примерно на 200-250 мм выше, чем располагается насос.

Его принцип работы заключается не в контроле работы оборудования. Реле отслеживает уровень воды. Как только она опускается ниже того места, где расположен поплавковый выключатель, тот тоже опускается и выключает насос. Минус моделей — невозможность использования в узких, глубоких скважинах. Причина — трудность регулировки, которая состоит в изменении длины кабеля, к которому подвешено устройство. Для колодца, наоборот, этот «поплавок» подойдет идеально.

Более сложная схема, с регулятором чувствительности

Себестоимость такой схемы тоже минимальная. Выполняется на транзисторе КТ972А.

Принцип работы аналогичен предыдущему варианту, с одним отличием. Сформированный сигнал о наличии протечки (после открытия эмиттерного перехода транзистора), вместо сигнального устройства (светодиод или звуковой элемент), подается на обмотку реле. Подойдет любое слаботочное устройство, типа РЭС 60. Главное, чтобы напряжение питания схемы соответствовало характеристикам реле. А уже с его контактов, информацию можно подавать на исполнительное устройство: система «умный дом», сигнализация, GSM передатчик (на мобильный телефон), аварийный электромагнитный клапан.

Дополнительное преимущество такого исполнения — возможность настройки чувствительности. С помощью переменного резистора регулируется ток перехода «коллектор-база». Вы можете настроить порог срабатывания от появления росы или конденсата, до полноценного погружения датчика (контактной пластины) в воду.

Типовая комплектация защитной системы

Наибольшую популярность в среде потребителей получили следующие системы сигнализации о протечках, работающие по одинаковому принципу:

• Нептун;
• Аквасторож;
• Gidrolock.

В представленных системах применяются шаровые краны с электромагнитным или электромеханическим клапаном диаметром ½, ¾, 1 дюйм. Устройства не только обеспечивают перекрытие крана, но и информируют о протечке.

Любая типовая система сигнализации о протечках состоит из следующих стандартных компонентов: контроллера – блока управления (1), шарового крана с электроприводом (2), датчиков (3) (+)

Системы протечки воды могут быть интегрированы с системами «Умный дом».

В комплекс защиты от протечки входят:

1. Шаровые краны, оснащенные электроприводом. Они предназначены для полной или частичной блокировки контуров водоснабжения или отопления на случай протечки. Устройство монтируется непосредственно после вводных вентилей.
2. Контроллер, представляющий собой блок управления. Предназначен для выполнения всего одной операции – перекрытие крана с электроприводом после получения и обработки сигнала с одного из датчиков. Помимо этого контроллер отвечает за оповещение о протечке и питание датчиков. Контроллер может быть установлен в любом удобном, но при этом доступном месте.
3. Датчики протечки. При попадании влаги подают сигнал о протечке. Подключаются исключительно к безопасным источникам энергии. Устанавливаются датчики в местах, чаще всего угрожающих утечками: под душевыми кабинами и раковинами, за унитазами, возле стиральных машин, в местах подключения гибких шлангов и т.д.

Датчики могут быть автономными, как в системе Gidrolock, так и энергозависимыми, как в более дешевой защите «Нептун».

В системе сигнализации об утечке применяются шаровые краны с электроприводом. Единственный минус в том, что подобные устройства нужны и для горячей, и для холодной воды, т.к. система не реагирует на температуру протекающей жидкости

В автономных системах водоснабжения функцию крана с электроприводом может выполнять насос, который отключается после поступления сигнал с датчика о протечке. Но и в этом случае нежелательно пренебрегать установкой шарового крана, оснащенного электроприводом.

Даже если насос выключится, и прекратится подача воды из скважины или колодца, то при отсутствии запорного входного шарового крана не будет обеспечена полная защита системы от протечки.

Это связано с тем, что в неисправную систему может поступать вода из гидроаккумулятора. Поэтому установка «управляемого крана» считается необходимостью.

Датчик защиты от протечек: преимущества

Новейшие системы имеют много преимуществ:

1. Охранные приспособления довольно легко устанавливаются на объекте. Дополнительных лишних действий для установки не требуется.
2. При срочной необходимости можно купить дополнительное оборудование и установить на объекте.
3. Быстрая и функциональная система оповещения. Владелец недвижимости моментально может узнать о состоянии своего имущества и предотвратить неожиданной протечки.
4. Индивидуальный подход к каждому потребителю. Не используются типичные схемы и решения. К каждому потребителю индивидуально прорабатываются схемы установки.
5. Работники Центральной системы круглосуточно наблюдают за поступающими запросами, а также в любой момент времени готовы приехать в место назначения за десять минуть и устранить проблему.
6. Проводное соединение между датчиками.
7. Возможность обслуживать сразу несколько датчиков.
8. Настройка происходит с помощью смартфонов.
9. Сигнал об опасности сразу после 20 секунд после срабатывания тревоги.

Устройство является недорогим и незаменимым в местах, где высокий риск протечки воды.

Далее рассмотрим один из самых популярных и востребованных продуктов от немало известной фирмы Xiaomi. Данная компания предлагает свой датчик протечки воды Aqara Flood Sensor для посудомоечной и стиральной машин в квартире или доме.

Датчик протечки на микросхеме LM7555

Этот радиоэлемент является аналогом микросхемы LM555, только с меньшими параметрами потребления энергии. Информация о наличии влаги поступает с контактной площадки, обозначенной на иллюстрации, как «датчик»:

Для повышения порога срабатывания, ее лучше выполнить в виде отдельной пластины, соединенной с основной схемой проводами с минимальным сопротивлением.

Оптимальный вариант на фото:

Если вы не хотите тратить деньги на покупку подобного «концевика», его можно вытравить самостоятельно. Только обязательно покройте оловом контактные дорожки, для повышения коррозийной устойчивости.

Как только между дорожками появляется вода, пластина становится замкнутым проводником. Через встроенный в микросхему компаратор начинает протекать электрический ток. Напряжение быстро возрастает до порога срабатывания, при этом открывается транзистор (который выполняет роль ключа). Правая часть схемы — командно исполнительная. В зависимости от исполнения, происходит следующее:

1. Верхняя схема. Срабатывает сигнал на так называемом «бузере» (пищалке), и светится опционально подключенный светодиод. Есть еще один вариант использования: несколько датчиков объединяются в единую параллельную схему с общим звуковым сигнализатором, а светодиоды остаются на каждом блоке. При срабатывании звукового сигнала, вы безошибочно определите (по аварийному свечению), какой именно блок сработал.
2. Нижняя схема. Сигнал от датчика поступает на электромагнитный аварийный клапан, расположенный на стояке подачи воды. В этом случае, вода перекрывается автоматически, локализуя проблему. Если вас в момент аварии нет дома, потоп не случится, материальные потери будут минимальными.

Схему можно выполнить по макету печатной платы, которая одинаково подойдет как для LM7555, так и для LM555. Устройство питается от напряжения 5 вольт.

На самом деле, идеальный вариант — использование зарядного устройства от старой мобилки.

Себестоимость подобной самоделки не превышает 50–100 рублей (на покупку деталей). При наличии в запасниках старой элементной базы, можно свести затраты к нулю.

Корпус — на ваше усмотрение. При таких компактных размерах, найти подходящую коробочку не составит труда. Главное, чтобы от общей платы до контактной пластины датчика, расстояние было не более 1 метра.

Сценарии автоматизации

Приборы, находящиеся в системе «умный дом» нуждаются в сценарии автоматизации. Для прибора, фиксирующего утечку воды, существует два триггера:

• «Сухо»;
• «Затопление».

Каждый из них запускает определенный сценарий. Как только прибор обнаруживает протечку, то есть срабатывает триггер «Затопление», производится перекрытие водоснабжения. Подобный сценарий помогает сократить возможный ущерб, однако требуется электронный клапан.

Поверх обычных вентилей устанавливаются устройства, которые закрывают воду, когда на них подается электричество. Они работают от электросети в 220 вольт.

Чтобы клапан воспринимался системой «умного дома», питание подключается либо через смарт-выключатель от Aqara, либо через розетку от ZigBee.

Схема сигнализатора протечки воды

Можно использовать разные варианты исполнения системы от протечек. Наиболее популярный – «Нептун», «Аквасторож», «Ardvino» и «Gidrolock». Работают они за схожим принципом. Устанавливаются приборы на шаровые смесители при электроприводе. Элементы безопасности не только перекрывают воду, но и сигнализируют пользователя о наличии проблемы с помощью звука или света. Данные механизмы отлично уживаются с системой «умный дом».

Элементы схемы датчиков протечки:

• Контроллер;
• Датчик утечки воды;
• Шаровой водопроводный кран с электроприводом.

Контроллер используется для расшифровки сигнала, который поступает от датчиков и напряжения электропривода. Элемент питает остальные детали конструкции и подает сигнал о проблемы. Монтаж контроллера можно выполнить в любом месте. Главное, чтобы на прибор не попала вода.

Датчик утечки реагирует на влагу и подает сигнал контроллеру. Для его подключения используется только безопасные источники питания, чтобы не возникло аварийных ситуаций при случайном касании пластин. Монтируется в местах вероятных протечек: рядом с сантехникой.

Шаровые краны используются для блокировки работы системы водоснабжения или отопления. Защитные меры будут проводиться до устранения неприятной ситуации, когда будет обеспечен отток жидкости. Монтаж устройства происходит после водных вентилей. Установка должна проводиться профессионалами, так как соединение предусматривает использование специального силового кабеля.

Нюансы расположения датчика воды на полу

Вариантов применения датчиков достаточно много. Существует много задач, с которыми может справиться небольшой прибор. Но сама система достаточно проста.

Цели использования датчиков:

1. Обнаружение затопления ванной;
2. Предотвращения утечек в подвалах, где высокий уровень залегания грунтовых вод;
3. Контроль кухонной сантехники;
4. Монтаж в районах, где высокий риск затопления домов;
5. Устранения проблем с протечкой системы отопления.

Установка датчиков проходит в наиболее опасных местах. Это уголки под сантехникой, батареями. Но при этом случайное попадание воды на прибор должно сводиться к минимуму. В противном случае сигнализатор будет срабатывать постоянно без причины.

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.

Обзор Xiaomi Aqara

Комплектация датчика воды от Сяоми очень простая — сам прибор, батарея к нему, а также инструкция. Внешне он напоминает беспроводную кнопку. Изготовлен из пластика высокой прочности, а сзади у него располагаются два контакта. Именно они отвечают за определение протечки. Батарея вставляется так же сзади.

Чтобы обеспечить работоспособность датчика Xiaomi Aqara, достаточно установить одну батарейку типа CR2032. Крышка батарейного отсека обеспечена резиновой прокладкой и накрепко завинчивается, чтобы не допустить влагу, даже если устройство полностью будет погружено в воду.

Электронная система противодействия затоплению

 Электронная система состоит как минимум из трёх блоков. Это датчик протечки, устанавливаемый на полу помещения, блок управления и исполнительный механизм.

Работает такая система следующим образом: при появлении влаги замыкается цепь между электродами датчика. Это даёт команду блоку управления подать питающее напряжение на электрический привод, который и перекрывает подачу воды. Датчик протечки и блок управления можно изготовить самостоятельно. В качестве исполняющего механизма понадобится электроклапан или шаровый кран с сервоприводом.

Изготовления датчика

Простейший датчик протечки – это два расположенных на некотором удалении друг от друга проводника. Однако, согласитесь, что оголённые провода на полу ванной или туалета будут смотреться как минимум нелепо, а как максимум предоставлять опасность поражения электрическим током. Поэтому можно изготовить датчик, протравив дорожки на печатной плате из фольгированного текстолита, а в качестве корпуса использовать кнопку от дверного звонка.

Использование корпуса дверного звонка в качестве датчика протечки

Работу следует выполнять в следующем порядке:

• Вырезать плату по размеру кнопки;
• Методом ЛУТ или с помощью фоторезиста необходимо вытравить на поверхности плат дорожки;
• Залудить печатные проводники при помощи паяльника;
• Припаять к проводникам скобы в качестве ножек;
• Подключить соединительный провод;
• Установить печатную плату в корпус кнопки звонка.

Схема печатной платы

 Электрическая схема блока управления

Питание системы осуществляется при помощи небольшого аккумулятора напряжением 12В. Главным требованием к источнику питания является его низкий саморазряд. Так как ток, потребляемый схемой в дежурном режиме ничтожно мал, то подзаряжать аккумулятор придется буквально пару раз в год.

Схема управления закрытием шарового крана работает следующим образом. В дежурном режиме тока через датчик нет, транзисторы закрыты, реле обесточено. При появлении воды на базе транзистора VT1 появляется напряжение смещения, вследствие чего транзистор открывается и подаёт питание на базу более мощного транзистора VT2. В свою очередь открытый транзистор VT2 управляет электромагнитным реле, которое подаёт питание на исполняющий механизм.

Пример схемы управления закрытием шарового крана

В электрической схеме можно использовать транзисторы структуры n-p-n с любой маркировкой. Транзистор VT2 должен быть средней мощности. Резисторы R1, R2 – маломощные.

Усовершенствованная электрическая схема показана на следующем рисунке. Она рассчитана на подключение двух мотор-редукторов.

Пример усовершенствованной электрическая схемы

 Исполняющий механизм

Конечно же, исполняющий механизм можно собрать самостоятельно, используя для этого подходящий мотор-редуктор и концевые выключатели. Однако проще и надёжнее будет приобрести шаровой кран с сервоприводом заводского изготовления. Приобретая такое устройство, убедитесь в том, что его конструкцией предусмотрены концевые выключатели, размыкающие цепь в крайних положениях.

Конечно, цена этих приборов намного выше пластиковых собратьев, но и надежность их работы не вызывает нареканий.

Исполнительный механизм

После присоединения датчика, блока управления и электрического крана к источнику питания, производят испытание системы. Для этого наливают немного воды на место установки датчика.

Рейтинг датчиков протечки воды

Составить рейтинг лучших датчиков протечки воды помогли эксперты, которые провели тестирование, позволяющее выявить все достоинства и недостатки электронных устройств. Также специалистами были рассмотрены отзывы покупателей, использующих технику на протяжении долгого времени. Отбор номинантов в ТОП происходил по следующим критериям:

• Принцип работы;
• Тип соединения;
• Система питания;
• Сопряжение с другими устройствами;
• Материал корпуса;
• Длина и качество провода;
• Площадь работы;
• Функционал;
• Цена.

Изучив все перечисленные параметры эксперты смогли составить полные обзоры номинантов, попавших в ТОП. Для удобства читателей все они представлены в категориях, определяющих их тип.

Лучшие накопительные водонагреватели

Интерфейс датчика протечки Xiaomi

Интерфейс плагина, благодаря которому можно управлять прибором, отслеживающим утечку воды, содержит следующие вкладки:

• «Сценарии», где находятся настроенные пользователем варианты реакций на триггеры;
• «Лог», куда заносятся данные о срабатывании устройства.

В верхнем углу справа есть еще одна кнопка, благодаря которой можно перейти на вкладку «Дополнительные настройки». Здесь пользователю доступен переключатель, активирующий сигнализацию на шлюзе, если произошла протечка воды.

В случае срабатывания прибора на шлюзе появится красная индикация и оповестит о неполадках звуковым сигналом.

Прибор от Сяоми отличается надежностью и стабильностью, ложных срабатываний у этих девайсов практически не случается, потому рекомендуется оставить переключатель сигнализации в активном состоянии.

Вкладка «Автоматизация» предоставляет доступ к настроенным сценариям. «Общие настройки» дают возможность подобрать прибору новое имя в системе или же перенести группу устройств.

В условиях срабатывания у пользователя два варианта решения:

• «Обнаружена утечка воды»;
• «Неполадка устранена».

Даже если интерфейс русифицирован не полностью, разобраться в этом не составит труда.

При обнаружении утечки воды на смартфон пользователя приходит автоматическое уведомление. Дополнительно прописывать этот момент в сценариях не требуется.

Сяоми предлагает настроить звуковое оповещение шлюза, установив специальный рингтон, который будет относиться именно к протечкам. Для этого нужно отключить оповещение в «Дополнительных настройках» и добавить на шлюз дополнительный рингтон. Это делается во вкладке «Настройки рингтона». Можно выбрать одну из имеющихся настроек звука и подтвердить действие кнопкой «Добавить». Допускается даже запись с диктофона или мелодия из памяти смартфона.

Сценарий может выглядеть так:

• выполняется условие — наличие протечки;
• запускается инструкция — проигрывается звонок и включается подсветка.

Второй сценарий настраивается для ситуации, когда протечка устранена, при выполнении условия подсветка шлюза отключается.

Иные сценарии можно настроить самостоятельно по аналогии с описанными.

Датчик протечки Xiaomi Aqara Flood Sensor

Данное устройство создано для предотвращения протечек воды в местах высокой вероятности протечки, а также для своевременного оповещения пользователя об опасности. При установке специального оборудования дополнительно данный датчик может перекрывать воду самостоятельно.

Диаметр звукового датчика составляет 5 см, а толщина – полтора сантиметра. Данное оборудование состоит из anti-UV материала (пыле и водонепроницаемого материал), который хорошо подходит для долгого контакта с водой. Уровень защиты устройства IP67, который позволяет погрузить на глубину до полуметра и в это же время работать в полном объеме.

Пользователей данного устройства с автоматическим перекрыванием привлекли следующие преимущества:

1. Автономный датчик бренда Xiaomi имеет малый размер, что позволяет расположить его в любом нужном месте. Стоит только положить датчик на определенное место, и он будет работать в полном объеме.
2. Датчик Aqara Water Leak Sensor работает с помощью приложения для Android и iOS. Процесс включения является быстрым и легким в управлении.
3. При использовании определенных устройств (электромагнитного клапана) датчик может моментально дать сигнал о перекрытии воды.
4. Мгновенное срабатывание. Наличие конструктора Акара помогает обнаружить возможность утечки уже тогда, когда вода достигает уровня 0.5 мм. После этого поступит звуковой сигнал и уведомление на смартфон пользователя.
5. Корпус Aqara Water Leak Sensor состоит из анти-УФ-материала, что позволяет избежать потери цвета.
6. Датчик также обладает высоким уровнем заряда. Одна батарейка может питать энергию на протяжении двух лет.

Возможные проблемы с Xiaomi Aqara и их решение

Одной из частых сложностей с прибором является отсутствие режима сопряжения. Обычно такая неприятность случается, когда датчик пытаются повторно подключить к шлюзу. Даже удержание кнопки не решает вопроса. Наблюдается световая индикация определенной периодичности, а когда пользователь отпускает кнопку, она гаснет.

У прибора не предусматривается кнопки сброса, потому пользователи нередко не понимают, что делать в сложившихся обстоятельствах.

Чаще всего разгадкой является запоминание датчиком ZigBee-сети. Как только прибор ее засекает, он отказывается переходить в режим сопряжения.

Чтобы подключить девайс повторно, нужно выполнить определенные действия:

• шлюз отключается от электропитания — это позволяет устранить ZigBee-сеть;
• на корпусе прибора зажимается центральная кнопка. Не обнаружив сеть, датчик перейдет в режим сопряжения, о чем скажет частая индикация. Однако отпускать кнопку рано;
• активность режима – двадцать секунд. Требуется в этот период подключить шлюз и подождать, пока он произведет инициализацию, затем войти в приложение MiHome и провести добавление девайса стандартным способом.

Отпустить кнопку устройства нужно в тот момент, когда таймер сопряжения возникнет на экране смартфона. Простой порядок действий помогает интегрировать датчик в сеть.

Еще одним вариантом, который позволяет избавиться от проблемы, станет изъятие батареи. Продержать устройство без элемента питания нужно не менее двух часов. Если же и это не дало никакого эффекта, рекомендуют также отключить все устройства, использующие протокол ZigBee и подключить их повторно, первым синхронизировав с сетью именно сенсор протечки.

Если все же были зафиксированы ложные срабатывания устройства, рекомендуется помещать его на салфетку. Так можно обеспечить замыкание контактов только в том случае, когда утечка действительно стоит внимания.

Подводя итог, следует отметить, что китайский концерн предлагает отличное дополнение к системам «умного дома», благодаря которому существенно повышается безопасность и проще контролировать происходящее. Даже если случилась авария, негативных последствий легко избежать.