Довольно простая задача на первый взгляд автоматизировать подкачку воды в накопительный бак для системы полива. Однако в процессе разработки захотелось добавить несколько довольно актуальных сервисных функций, так что от простого решения пришлось отказаться. Для решения задачи был выбран довольно популярный контроллер PIC12F675. На нём был реализован алгоритм управления от внешних датчиков (выбор датчиков ограничен только их функцией — они должны работать на замыкание), также была введена функция контроля залипания этих датчиков и введено ограничение по времени работы подкачки(на случай неисправности датчика верхнего уровня). Есть индикация аварийного завершения работы (по ограничению времени) и развязка входов от датчиков уровня оптопарами типа 4N35.
Основные технические характеристики:
Напряжение питания — 220В
Ток коммутации реле 16А (при 250 В)
Тип датчиков — герконовый
Ограничение по времени работы в случае неисправности датчик, — от 5 минут до — 1 час
Собственное потребление — около 4 Ватт
Принципиальная схема
Описание работы принципиальной схемы:
Основой схемы является микроконтроллер PIC12F675. Блок питания сделан с раздельными обмотками на 12в каждая. Одна запитывает контроллер и реле а другая для питания оптопар.
Это позволило разделить эти части схемы гальванически что увеличивает её надёжность. Контроллер запитан через стабилизатор напряжения 7805 с соответствующими навесными элементами. Оптопары включены по стандартной схеме. Вывод 4 МК(микроконтроллера) получает сигнал от датчика нижнего уровня воды. А вывод 3 МК от датчика верхнего уровня. Вывод 3 МК управляет реле. К выводу 5 присоединён светодиод — индикатор различных состояний схемы. переменным резистором устанавливается время задержки автоотключения системы до одного часа.
При включении МК проверяет состояние датчиков и резистора. Если включён датчик нижнего уровня, то проверяется и датчик верхнего уровня. Если датчик верхнего уровня включён, то схема делает сброс и повторяет проверку снова до тех пор, пока датчик верхнего уровня не будет отключён — это позволяет избежать неправильной работы схемы при залипании верхнего датчика. Далее если включен только нижний датчик, то проверяется состояние резистора который устанавливает время задержки автоотключения, данные об этом устанавливают время задержки до 1 часа пропорционально положению движка резистора. Минимальное время задержки вносится программно — не менее 5 минут. Чтобы избежать частого срабатывания контактов реле. После чего включается реле — соответственно включается насос и заполняет бак. По заполнении бака срабатывает датчик верхнего уровня и реле отключается. Если датчик сломан и не сработал, то тогда отключение произойдёт по таймеру который устанавливается переменным резистором. По опустошении бака датчик верхнего уровня размыкается и далее замыкается датчик нижнего уровня. Весь цикл повторяется. Светодиод при заполнении бака показывает по секундную индикацию обратного отсчёта времени. При автоотключении по времени начинает светится постоянно указывая на неисправность. В этой схеме возможно сделать доработку и установить дополнительную защиту по датчику сухого хода (по желанию).
Используемые элементы и взаимозаменяемость:
С схеме применены оптопары 4n34 и АОТ128А , стабилизатор напряжения 7805, можно заменить на 78L05. Реле OMRON G2RG — можно заменить любым на 12В напряжения срабатывания и достаточно мощными контактами на ваш насос. Сам насос желательно включить через автоматический выключатель. Транзистор — любой средней мощности n-p-n.
Настройка устройства
После сборки проверить напряжение питания микроконтроллера — 5 вольт. Срабатывание светодиода проверить подачей напряжения на соответствующий вывод микроконтроллера (МК должен быть снят!) . После чего установить микроконтроллер (МК) в панельку и проверить работу с датчиками при минимальном положении переменного резистора. Далее установить необходимое время задержки отключения.
По цене деталей стоимость не превышает 3.0 у.е.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| МК PIC 8-бит | PIC12F675 | 1 | ||||
| Линейный регулятор | LM7805 | 1 | 78L05 | |||
| TR | Транзистор | MPC3788 | 1 | Любой NPN средней мощности | ||
| 2xDA | Оптопара | 4N35M | 2 | 4N34, АОТ128А | ||
| 2xVD | Диодный мост | 2 | ||||
| VD | Диод | 1 | ||||
| Светодиод | 1 | |||||
| C1, ?, ? | Конденсатор | 0.1 мкФ | 3 | |||
| C2, ?, ? | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 3 | |||
| Резистор | 100 Ом | 2 | ||||
| Резистор | 510 Ом | 2 | ||||
| Резистор | 1 кОм | 2 | ||||
| Резистор | 1.5 кОм | 2 | ||||
| Резистор | 5 кОм | 1 | ||||
| Резистор | 50 кОм | 2 | ||||
| Резистор | 100 кОм | 2 | ||||
| Переменный резистор | 100 кОм | 1 | ||||
| TV1 | Трансформатор | 220 В — 2×12 В | 1 | |||
| K | Реле | OMRON G2RG — 12 В | 1 | Ток коммутации — 16 А при 250 В | ||
| FU1 | Плавкий предохранитель | 1 | ||||
| 2xXT | Разъём | 2 контакта | 2 | |||
| Геркон | 2 | Датчики | ||||
| M1 | Двигатель насоса | 1 | ||||