Подключение поплавкового датчика через промежуточное реле

Данная статья – вторая часть статьи про разновидности и принципы работы датчиков. Кто не читал – рекомендую, там очень много тонкостей разложено по полочкам.

Здесь же я отдельно вынес такой важный практический вопрос, как подключение индуктивных датчиков с транзисторным выходом, которые в современном промышленном оборудовании – повсеместно. Кроме того,  приведены реальные инструкции к датчикам и ссылки на примеры.

Принцип активации (работы) датчиков при этом может быть любым – индуктивные (приближения), оптические (фотоэлектрические), и т.д.

В первой части были описаны возможные варианты выходов датчиков. По подключению датчиков с контактами (релейный выход) проблем возникнуть не должно. А по транзисторным и с подключением к контроллеру не всё так просто.

Рекомендую тем, кто интересуется, также мою статью про параллельное подключение транзисторных выходов.

• Схемы подключения датчиков PNP и NPN
• Подключение двухпроводных датчиков
• Как проверить индуктивный датчик?
• Замена датчиков
• Условное обозначение датчика приближения
• Цветовая маркировка выводов датчиков
• Система обозначений индуктивных датчиков
• Реальные датчики

Схемы подключения датчиков PNP и NPN

Отличие PNP и NPN датчиков в том, что они коммутируют разные полюсы источника питания. PNP (от слова “Positive”) коммутирует положительный выход источника питания, NPN – отрицательный.

Ниже для примера даны схемы подключения датчиков с транзисторным выходом. Нагрузка – как правило, это вход контроллера.

PNP выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “минусу” (0V), подача дискретной “1” (+V) коммутируется транзистором. НО или НЗ датчик – зависит от схемы управления (Main circuit)

NPN выход датчика. Нагрузка (Load) постоянно подключена к “плюсу” (+V). Здесь активный уровень (дискретный “1”) на выходе датчика – низкий (0V), при этом на нагрузку подается питание через открывшийся транзистор.

Призываю всех не путаться, работа этих схем будет подробно расписана далее.

На схемах ниже показано в принципе то же самое. Акцент уделён на отличия в схемах PNP и NPN выходов.

Схемы подключения NPN и PNP выходов датчиков

На левом рисунке – датчик с выходным транзистором NPN. Коммутируется общий провод, который в данном случае – отрицательный провод источника питания.

Справа – случай с транзистором PNP на выходе. Этот случай – наиболее частый, так как в современной электронике принято отрицательный провод источника питания делать общим, а входы контроллеров и других регистрирующих устройств активировать положительным потенциалом.

Подключение двухпроводных датчиков

Про параллельное подключение датчиков я писал на блоге несколько раз, ссылки в конце статьи. Но если с трехпроводными всё более-менее понятно (с релейными вообще нет проблем), то двухпроводные не могут работать в параллель, в отличие от трехпроводных.

Когда первый включается, на выход второго приходит напряжение, и он никак не может работать, поскольку брать питание ему не откуда. Ведь тока через датчик нет.

Вообще двухпроводные очень капризны к нагрузке и питанию, им нужен определенный уровень тока, и не с каждой нагрузкой они работают. Например, индуктивные нагрузки, импульсные PFC блоки питания и светодиодные лампы не могут обеспечить нормальную работу двухпроводных датчиков. Поэтому я не люблю их. Если нужно параллель, то решения три – 1. оставить один датчик 2. оставить два датчика, но чтобы они работали не в параллель, а каждый на свою нагрузку. 3. поставить трехпроводные датчики в параллель.

Как проверить индуктивный датчик?

Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:

• PNP NO
• PNP NC
• NPN NO
• NPN NC

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

• Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
• Изменение имеющейся схемы включения датчика.
• Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
• Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Если внутренней нагрузки в датчике нет, и коллектор “висит в воздухе”, то это называют “схема с открытым коллектором”. Эта схема работает ТОЛЬКО с подключенной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Бывают ситуации, когда нужного датчика нет под рукой, а станок должен работать “прям щас”.

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.

Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.

Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Условное обозначение датчика приближения

На принципиальных схемах индуктивные датчики (датчики приближения) обозначают по разному. Но главное – присутствует квадрат, повёрнутый на 45° и две вертикальные линии в нём. Как на схемах, изображённых ниже.

НО НЗ датчики. Принципиальные схемы.

На верхней схеме – нормально открытый (НО) контакт (условно обозначен PNP транзистор). Вторая схема – нормально закрытый, и третья схема – оба контакта в одном корпусе.

Цветовая маркировка выводов датчиков

Существует стандартная система маркировки датчиков. Все производители в настоящее время придерживаются её.

Однако, нелишне перед монтажом убедиться в правильности подключения, обратившись к руководству (инструкции) по подключению. Кроме того, как правило, цвета проводов указаны на самом датчике, если позволяет его размер.

Вот эта маркировка.

• Синий (Blue)  – Минус питания
• Коричневый (Brown) – Плюс
• Чёрный (Black) – Выход
• Белый (White)  – второй выход, или вход управления, надо смотреть инструкцию.

Система обозначений индуктивных датчиков

Тип датчика обозначается цифро-буквенным кодом, в котором зашифрованы основные параметры датчика. Ниже приведена система маркировки популярных датчиков Autonics.

Система обозначений датчиков Autonics

Скачать инструкции и руководства на некоторые типы индуктивных датчиков

• Autonics_PR / Индуктивные датчики приближения. Подробное описание параметровэ, pdf, 135.28 kB, скачан: 3605 раз./

• Autonics_proximity_sensor / Каталог датчиков приближения Autonics, pdf, 1.73 MB, скачан: 2146 раз./

• Omron_E2A / Каталог датчиков приближения Omron, pdf, 1.14 MB, скачан: 2770 раз./

• ТЕКО_Таблица взаимозаменяемости выключателей зарубежных производителей / Чем можно заменить датчики ТЕКО, pdf, 179.92 kB, скачан: 2179 раз./

• Turck_InduktivSens / Датчики фирмы Turck, pdf, 4.13 MB, скачан: 2647 раз./

• pnp npn / Схема включения датчиков по схемам PNP и NPN в программе Splan/ Исходный файл., rar, 2.18 kB, скачан: 4240 раз./

Скачать книгу про датчики

• Алейников А.Ф. Гридчин В.А. Цапенко М.П. Датчики / Алейников А.Ф. Гридчин В.А. Цапенко М.П. Датчики. Рассмотрены все виды датчиков – теория и практика, pdf, 13.21 MB, скачан: 3814 раз./

Реальные датчики

Датчики – товар специфический, и в магазинах электрики такие не продают. Как вариант, их можно купить в Китае, на АлиЭкспрессе.

А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.

Всем спасибо за внимание, жду вопросов по подключению датчиков в комментариях!

Внимание! Автор блога не гарантирует, что всё написанное на этой странице – истина.За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!

Датчик освещения LXP-02 и LXP-03. Монтаж

В статье рассмотрим вопросы монтажа и подключения датчика освещенности. Также приведены электрические схемы наиболее популярных моделей датчиков света.

Напоминаю, что это устройство широко применяется в сфере домашней автоматики для включения/выключения электрического освещения в зависимости от уровня освещенности на улице. Названия могут быть разные – датчик света, датчик освещенности, светоконтролирующим выключателем или фотореле, но суть одна.

Подробно о таком датчике я рассказал в первой части статьи – Устройство и функции датчика освещенности. Там подробно рассмотрено его устройство, работа и характеристики.

Поэтому – сразу перехожу к делу:

• Подключение датчика освещенности
• Монтаж датчика освещения
• Настройка и калибровка
• Схемы датчиков освещения

Подключение датчика освещенности

Приведу три варианта схемы подключения, все они идентичны, разница только в способе отображения.

Схема по аналогии с датчиком движения

Схема подключения датчика освещенности полностью совпадает со схемой подключения датчика движения. Отличается только “начинка” датчиков.

Схема подключения датчика движения и датчика освещения

Схема взята из статьи про датчик движения, ссылка выше.

Схема подключения датчика света из инструкции

Вот как схема подключения датчика света приведена в инструкции:

Датчик освещения LXP. Схема подключения из инструкции

Подключение на основе фото датчика

Для тех, кто любит, чтобы всё было “на пальцах”, привожу такую картинку:

Схема подключения датчика света на основе фотографии

Небольшое пояснение по схемам подключения:

• На коричневый провод приходит фаза.
• На синий провод подключается ноль.
• На красный провод подключается нагрузка (первый вывод светильника).
• Второй вывод светильника подключается к нулю (туда же, куда и синий провод датчика)

Стоит добавить, что датчики света могут быть подключены так же, как и обычные выключатели – последовательно и параллельно, если есть необходимость. Пример можно увидеть в статье про параллельное включение двух датчиков движения.

Итак, с подключением разобрались, теперь

Монтаж датчика освещения

Казалось бы, чего тут премудрого? Прикрутил (см.картинку в начале статьи), подключил, настроил, и всё! Но бывает, место установки выбрано неудачно, и начинаются проблемы.

У нас на улице одно время уличные светильники вечером включались замысловато. Включатся, потухнут, опять включатся, и так с периодом около 1 минуты. Потом, с наступлением хорошей темноты, включались окончательно.

Настройка и калибровка

При настройке датчика освещенности важно использовать черный пакетик, который идёт в комплекте с датчиком. Этот пакетик служит для имитации ночи.

Кулечек для настройки датчика освещения

Из органов настройки в датчике освещенности – только регулятор уровня освещения (LUX). Он устанавливает уровень, про котором срабатывает внутреннее реле датчика.

Подробнее настройка уровня описывается в описании принципиальной схемы, ниже.

Есть простейшие датчики освещения (например, LXP-01), в котором вообще нет никаких регулировок. Есть продвинутые, где ещё есть регулятор времени задержки включения/выключения.

Ну, а теперь самое интересное –

Схемы датчиков освещения

Несомненно, для быстрого и легкого ремонта датчика освещенности нужна его схема, по которой сразу станет понятно, что куда подключено и как работает. Ниже привожу парочку схем датчиков и рекомендации по ремонту. Будут вопросы по ремонту – задавайте в комментариях.

Схема срисована именно с той платы, которая показана по ссылке в начале статьи. Стоит отметить, что производитель постоянно работает над улучшением своего устройства (цена/качество), поэтому схема может меняться.

Датчик освещения LXP-02. Схема электрическая принципиальная

Но принцип остается тот же:

Напряжение питания 220 Вольт поступает через клеммы L (фаза) и N (ноль).

Фазу и ноль можно “перепутать”, как в принципе можно (но не рекомендуется) выключать ноль, а не фазу в обычных выключателях. Страдает только безопасность и здравый смысл.

Далее постоянное напряжение питает остальную схему, которая работает так. На выходе резистивного делителя 68к – VR – Фоторезистор формируется напряжение, обратно пропорциональное освещённости. Подстроечный резистор VR с сопротивлением 1 МОм – это та самая “крутилка”, с помощью которой устанавливается желаемый уровень срабатывания.

Не факт, что в таких схемах ставят фоторезистор, может стоять и фотодиод, но принцип тот же.

Хотите экономить электроэнергию – ставьте максимальное сопротивление, крутите его по часовой (LUX-), и он будет срабатывать тогда, когда будет уже совсем темно.

А хотите, чтобы освещение на улице включалось от малейшей тучки – крутите регулятор в другую сторону (LUX+).

При наступлении темноты освещенность падает, сопротивление фоторезистора растёт, напряжение на базе транзистора растёт. И достигает такого уровня, что транзистор открывается, через коллектор протекает ток, достаточный для включения реле КА. Реле своими контактами включает нагрузку, которая подключается через вывод LOAD.

При этом загорается светодиод, а конденсатор 47 мкФ в цепи базы сглаживает все процессы, чтобы реле слишком быстро не щёлкало, например, если его перекрывает ветка дерева, колеблющаяся от ветра.

В заключение – схема более мощной модели, LXP-03:

Датчик освещения LXP-03. Схема электрическая

Тут схема та же, отличия перечислю:

• Схема питания ограничивает напряжение в фазной цепи.
• Диодный мост с фильтром – такой же как и в предыдущей схеме, я неудачно ее изобразил.
• вместо одного стабилитрона – два последовательно, но напряжение питания схемы – то же, +24В.
• Используется составная схема на двух комплиментарных транзисторах, поскольку реле более мощное, ток его катушки больше.

Зная принцип работы схемы, её легко отремонтировать. А если хотите подробнее разобраться в ремонте, то в статье про ремонт датчика движения пошагово расписана методика и философия ремонта подобных устройств.

Всё, всем удачи!

В данной статье рассмотрена схема датчика движения LX-02 (SEN15) производства китайской фирмы Camelion, а также схема его подключения. В этой линейке есть ещё две модели датчиков: LX-01, который отличается от двух других отсутствием регулятора освещенности, и LX-03, который отличается повышенной выходной мощностью (до 3 кВт) за счет применения более мощного реле на выходе.

Существует также и датчик LXP-02. Отличия от LX-02 существенные – и в конструкции, и в схемотехнике. Но только, конечно, не в принципе действия.

В конце статьи будет приведена инструкция к данным датчикам движения.

• Устройство датчика движения
• Схемы датчиков движения
• Подключение датчика движения
• Инструкция к датчику движения
• Ещё одна схема датчика
• Внешний вид датчика движения

Устройство датчика движения

Конструкция датчика содержит две части – неподвижную, которая крепится к поверхности, и подвижную. Подвижная часть имеет две степени свободы и может поворачиваться на 30-400 в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В разобранном виде датчик движения LX-02 выглядит вот так:

Вид плат со стороны деталей

Вид с обратной стороны (со стороны пайки деталей):

Вид плат датчика движения со стороны пайки

В устройстве применяются основные детали:

• датчик движения – PIR D203S или 1VY7015
• реле SHD-24VDC-F-A.

Со стороны ключа микросхемы – регулировка освещенности, рядом – регулировка времени включения.

Схемы датчиков движения

Схема датчика выглядит примерно так.

Схема датчика движения LX-02 и аналогов

Вот ещё подобная схема, но более простая. Это схема охранного датчика.  Выражаю благодарность источнику – www.guarda.ru.

В различных моделях датчика схема может незначительно изменяться, но принцип работы один. Коротко его можно описать так.

Сигнал с пиродатчика (чаще всего применяется 1vy7015) поступает на усилитель, далее работает компаратор, с выхода которого сигнал через транзистор идет на катушку реле. Реле своими контактами включает-выключает нагрузку.

4 микросхемы, изображенные на схеме, не должны вводить в заблуждение – на самом деле, это одна микросхема, в корпусе которой 4 операционных усилителя с общим питанием.

Третья схема приведена в конце статьи.

Подключение датчика движения

Для подключения датчика движения нужно чуть больше навыков, чем для подключения обычного выключателя. Перепутав выводы датчика, можно сжечь и сам датчик, и электропроводку. Особенно, если она неправильно защищена.

У меня такое было, когда в инструкции были указаны одни цвета проводов, а реально – другие.

Датчик движения и датчик освещенности (фотореле, или сумеречное реле) подключаются совершенно одинаково, поэтому на схеме ниже источником воздействия указан свет.

Выводы для подключения датчика движения и датчика освещения

Схема подключения датчика движения и освещенности.

Как видно, данная схема подключения не отличается от схемы включения лампочки через обычный выключатель. Разница только в том, что при подключении участвует ещё и нулевой провод, и в том, что на выключатель воздействует человеческая рука, а на датчик – движение или свет.

Как подключить датчик движения, показано также на схеме в инструкции (ниже).

На схеме указаны и цвета проводов. Также обозначения выводов обычно выштампованы на корпусе около каждого вывода.

Цвет выводов для подключения датчика LX:

• коричневый (черный) – вход фазы (для включения освещения и питания внутренней схемы)
• голубой (зеленый, синий) – ноль для питания электронной схемы датчика, для питания освещения не используется.
• красный – выход фазы (подключение нагрузки)

Нагрузка (лампочка) подключается к нулю и выходу.

Стоит отметить, что такая цветовая маркировка не является обязательной для производителя. Даже у одного производителя одинаковые выводы могут иметь разные цвета проводов. Поэтому надо обращаться к инструкции, а в случае сомнений – разбирать датчик и смотреть подключение проводов на плате.

Инструкция к датчику движения

Поскольку в данной статье рассмотрена модель LX-02 (SEN15), инструкция на этот датчик приведена ниже.

Вот в принципе и всё, что я хотел рассказать про устройство и схему датчика движения.

Кстати, у меня есть ещё несколько статей касательно этой темы:

Тема ремонта датчика раскрыта в статье Ремонт датчика движения своими руками. Пошаговое руководство. Там же приведена и рассмотрена схема датчика движения на специализированной микросхеме

Ещё одна схема датчика

Читатель Александр из г. Королев в декабре 2014 г. прислал ещё одну схему датчика движения, которую срисовал с платы собственноручно. Фото также прилагается.

А вот осциллограммы, поясняющие работу схемы:

Осциллограмма 1 работы схемы датчика

Осциллограмма 2 работы датчика движения

Плата датчика движения. Модель платы – 94vo-d

Александр, спасибо! Успехов в работе!

Внешний вид датчика движения

Ещё пара фото, как может выглядеть плата датчика движения в разобранном виде.

Плата датчика движения. Сторона пайки

Плата датчика движения. Вид со стороны деталей

Сигнализатор уровня в системах автоматики

При автоматизации различных процессов довольно часто возникает задача управления уровнем жидкости в резервуаре. Как правило, необходимо поддерживать уровень в заданных пределах, управляя включением/выключением насоса или открытием/закрытием клапана подачи или слива. Во всех этих случаях возникает необходимость регистрировать достижение жидкостью заданного уровня. Для этой задачи как нельзя лучше подходит поплавковый датчик уровня.

Поплавковый выключатель (или «реле уровня»)

Поплавковый датчик часто называют «реле уровня». Действительно, принцип действия поплавкового выключателя очень похож на принцип действия электромагнитного реле .

Реле уровня, как и обычное реле, имеет нормально-открытый (НО) и нормально-закрытый(НЗ) контакты, которые меняют свои состояния на противоположные при срабатывании устройства. Однако, в отличие от электромагнитного реле, срабатывание поплавкового датчика происходит при его «всплывании» (при достижении жидкостью уровня, на котором расположен поплавок).

Основные параметры поплавковых датчиков

При выборе поплавкового датчика для конкретного применения, необходимо ориентироваться на следующие основные параметры:

1. Метод установки датчика

Датчик может устанавливаться на вертикальную (а) или горизонтальную (б) поверхность.

При проектировании места установки необходимо также учитывать длину погружаемой части: она должна быть достаточной для регистрации требуемого уровня жидкости.

2. Для работы в каких средах предназначен датчик

Необходимо также учитывать материал, из которого изготовлен датчик. Он должен быть совместим с рабочей средой. Для работы в бытовых системах в водной среде подойдёт любой датчик, в том числе и пластмассовый. Для агрессивных по химическому составу сред и работы при высоких температурах применяют корозионно- и термо-устойчивые датчики.

3. Длина погружной части

Длинна погружной части определяет, какой максимальный уровень может быть измерен. Этот параметр должен рассматриваться относительно места предполагаемой установки.

4. Максимально коммутируемый ток

Необходимо учитывать, что при использовании поплавкового датчика для включения/выключения силового оборудования (например насоса), через контакты датчика проходит весь питающий ток. Превышение максимально-допустимого уровня коммутируемого тока приведёт к перегреву и выходу из строя электрической части датчика. Поэтому при выборе реле уровня, необходимо выяснить номинальный ток коммутируемого оборудования.

5. Количество регистрируемых уровней

Один датчик может регистрировать сразу несколько уровней. По сути, это несколько датчиков в одном конструктивном исполнении.

Поплавковый датчик — выключатель насоса

Классическим применением реле уровня — является управление включением и выключением насосов. На следующем рисунке показаны два способа включения датчика уровня в цепь насоса: для работы на наполнение резервуара и на откачку.

Как уже было сказано, реле уровня имеет НО и НЗ — контакт. На рисунке коричневый и синий провод образуют нормально-открытый контакт, а чёрный и синий — нормально-закрытый.

В первом случае (режим откачки воды) насос запитан через НО-контакт (не замкнут в нижнем положении датчика). Когда уровень жидкости достигнет заданной отметки (датчик всплывёт), его НО-контакт замкнётся, включит насос в работу, и начнётся откачка жидкости. Насос будет работать до тех пор, пока датчик снова не опустится

В случае работы насосы на заполнение — ситуация обратная. Насос запитан через НЗ-контакт датчика. Это означает, что когда датчик находится в нижнем положении, этот контакт замкнут и насос работает, происходит заполнение резервуара жидкостью. Как только датчик всплывёт, его НЗ-контакт разомкнётся и отключит насос.

Регистрация уровня воды в закрытом резервуаре (сигнализатор уровня)

Поплавковые датчики часто используют для сигнализации уровня жидкости в закрытом резервуаре. Контакты датчиков коммутируют сигнальные лампы на шкафу управления. Для этих целей также может быть использован специализированный прибор — сигнализатор уровня. В этом случае сигналы от датчиков заводят на входы прибора. На рисунке приведён пример регистрации уровня воды с помощью сигнализатора уровней САУ-М6 компании «ОВЕН».

Поплавковый выключатель для электронасосов

Для предотвращения «сухоходности» насосов существует много различных методик управления. Применение поплавкового выключателя уровня воды является одним из наиболее доступных и действенных способов обезопасить аппаратуру от возможных поломок. Бесспорное преимущество его использования – возможность одномоментного применения в двух ипостасях – в качестве исполнительного элемента управления оборудованием и в роли контролера, определяющего уровень воды.

Поле деятельности выключателей уровня воды весьма широкое, например, в системах, отвечающих за снабжение водой и водоотведение. Поплавки-переключатели обслуживают колодцы, накопительные резервуары, используются во всевозможных емкостях. Применяются они и в системах канализации.

Поплавки на монтажной штанге

В одном резервуаре может располагаться до нескольких выключателей, у каждого из которых своя функция: один управляет вспомогательным насосом, другой – основным, третий выступает в роли аварийного датчика уровня воды, четвертый следит за переливом. В любом случае количество поплавков определяется числом подключаемых насосов, а также потребностью системы в защитных устройствах. Крепеж нескольких поплавков производится на особой монтажной штанге. В её роли можно с успехом использовать трубу из пластика, надежно закрепленную в резервуаре. Поплавки-переключатели фиксируются на штанге поодаль друг от друга с таким расчетом, чтобы не мешать работе соседа. Крепление кабеля каждого выключателя выполняется креплением хомутами. Бывают ситуации, когда необходимостью диктуется применение сразу нескольких штанг для крепления поплавков. С учетом условий работы и особенностей проекта определяется количество поплавков- переключателей, нужное для организации работ той или иной системы.

Существует два типа поплавковых выключателей:

• Легкий – для системы, управляющей водоснабжением либо отведением воды;
• Тяжелый — предназначенный для управления дренажными либо фекальными насосами.

Поплавковый выключатель в действии

Перед тем как подключить вновь приобретенный поплавковый выключатель к насосу, целесообразно убедиться в совместимости их технических характеристик. Элементарный способ настройки работы выключателя для электронасосов – внутри резервуара с водой.

Последовательная схема подключения поплавкового выключателя:

• Выполняется прикрепление специального грузила (из комплекта) к кабелю поплавка.
• На краю резервуара осуществляется надежная фиксация кабеля.
• Регулируется амплитуда свободного хода поплавка-переключателя для настройки наибольшего и наименьшего уровня, при достижении которого поплавок-переключатель сработает.
• К насосу поплавок-переключатель подключается в последнюю очередь.

При опасности зависания поплавка или препятствии его свободному ходу в емкости подключение проводить нельзя.

Основные функции, выполняемые поплавковым выключателем:

• Поплавок, подключенный к насосу, выполняющему задачу заполнения емкости, выполнит отключение при всплытии и подключение при достижении нижней отметки.
• Для автоматической станции: включение при достижении верхней отметки уровня жидкости и отключение на нижней (достижении дна емкости).
• Клапаны либо задвижки, имеющие сервопривод: выключатель даст сигнал к закрытию при нахождении в верхней позиции (полная емкость) и распахнет путь воде при достижении нижней позиции.
• Диспетчерский пункт: мониторинг избытка и недостатка воды.

Возможно подведение двух насосных аппаратов к одному поплавку: функция первого насоса – наполнение резервуара в момент нижнего расположения поплавка, миссия второго – выкачивание воды в момент верхнего расположения. Схема эффективна лишь в случае бесперебойной подачи воды в резервуар. Некоторые варианты подключения выключателей для предотвращения насосов от «сухого хода».

Роль сигнализаторов в дренажных насосах

Дренажный насос с поплавковым выключателем широко применяется и в промышленности, и в быту. Сфера его использования – очистка колодцев, удаление грязной жидкости и др. В дренажном насосе поплавок наделен функцией включать и выключать привод автоматически. В сточные воды переключатель опускают посредством удлиненного кабеля вместе с трубой для забора жидкости. В комплект дренажного насоса вертикального типа входит вертикальный поплавок-переключатель с функцией откачки жидкости из замкнутого пространства. Такой дренажный насос может, например, осушать неработающие трубопроводы.

Конструкция и принцип работы выключателя

Конструкция поплавка: электро-переключатель и шар из стали, размещенные во внутренней полости пластмассового корпуса. Длина кабеля варьируется от 3 до 10 м. В момент достижения поплавком-переключателем верхней отметки контакты переключателя замкнутся, обеспечивая включение насоса. Стоит поплавку спуститься до нижней отметки, стальной шарик воздействует на рычажок переключателя, меняя его расположение. Цепь размыкается, и система выключается.

Схема подключения поплавкового выключателя: к переключателю подключен кабель с тремя проводами. Различаются они цветом, зачастую бывают черными, голубыми и коричневыми. Черным цветом отмечен общий провод.

В верхнем расположении поплавка-переключателя замыкаются контакты общего провода и нормально закрытого, обозначенного коричневым цветом. На минимальной отметке цепь замыкается с участием общего провода и нормально открытого, обозначенного голубым цветом. Изоляция провода, не использующегося в схеме в данный момент, должна быть очень надежной. Подразумевается, что в условиях водной среды кабель должен обладать достаточной влагостойкостью, а пластиковый корпус – герметичностью. Вывод кабеля имеет оснащение для снятия механического напряжения и надежно загерметизирован. Полимерная смола, заполняющая полость кабельных вводов, исключает попадание влаги внутрь. И последнее слово в пользу поплавкового переключателя – цена, которая обычно варьируется от 300 до 500 рублей. Сочетание приятной цены с надежностью делает покупку поплавкового выключателя оптимальным вариантом обеспечения защиты от нежелательных поломок дорогостоящего оборудования, каким являются бытовые и промышленные насосы.

Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ-Т

Предназначены для простых задач контроля предельного уровня жидкостей. Эффективны в случаях когда измерение уровня другими датчиками (кондуктометрическими, ультразвуковыми, датчиками давления, ротационными и вибрационными датчиками) невозможно технически или неоправданно дорого в силу их высокой стоимости.

Поплавковые датчики уровня (сигнализаторы уровня) ПДУ-Т могут работать как совместно с приборами ОВЕН САУ-М6, САУ-М7.Е, САУ-МП, САУ-У, так и самостоятельно, управляя исполнительными механизмами, через промежуточное реле или контактор.

Наличие в серии ПДУ-Т нескольких вариантов конструктивного исполнения и материалов позволит выбрать датчик уровня, который наиболее оптимально подойдет под Вашу задачу по способу монтажа, материалу погружной части, коммутационной функции выхода и т.д.

Способы установки поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т

ПДУ-Т1хх, ПДУ-Т3хх, ПДУ-Т5хх:

В поплавок датчиков вмонтирован постоянный магнит, а в штоке датчика, по которому перемещается поплавок, встроен геркон.

Когда поплавок погружается в жидкость он начинает перемещаться по штоку, вызывая срабатывание геркона и датчик таким образом сигнализирует от достижении жидкостью предельного уровня. В зависимости от конструктива датчики ПДУ-Т устанавливаются в емкость горизонтально или вертикально (см. рис. 1).

Рис.1. Пример монтажа поплавковых датчиков уровня (сигнализаторов уровня) ПДУ-Т1хх, ПДУ-Т3хх, ПДУ-Т5хх

В состав поплавковых датчиков ПДУ-Т601-х входят: поплавок с контактной группой (NO+NC) и шариком внутри, кабель определенной длины, зависящей от модификации датчика и груз, который одевается на кабель. Кабель через герметичный ввод соединен с поплавком. Груз расположенный на кабеле предназначен для установки точки переключения состояния контактов (установки верхнего уровня).

Датчик подвешивается за провод так, чтобы поплавок находился на высоте желаемого нижнего уровня жидкости в емкости. В таком положении шарик, расположенный в корпусе датчика нажимает на контакты, замыкая один контакт и размыкая другой относительно общего провода. Груз, расположенный на кабеле датчика, опускается на высоту желаемого верхнего уровня. При заполнении емкости жидкость поднимает поплавок вверх и при пересечении поплавком уровня, на котором расположен груз, шарик перекатывается и переключает контакты в противоположное состояние (см. рис.2).

Реле контроля уровня для автоматизации насосных установок

Кроме электрических аппаратов общего применения (пускатели, промежуточные реле, переключатели и т. д.) при автоматизации насосных установок применяют специальные устройства контроля и управления, например, реле давления, реле контроля уровня, струйные реле и др.

Реле контроля уровня регулируют работу пускателей насоса и клапанов для управления уровнями жидкости. Такие устройства способны поддерживать установленный уровень воды в емкостях.

Современные реле контроля уровня жидкости — электронные устройства, чаще всего модульного исполнения, получающие сигналы от датчиков, обрабатывающие их по определенному алгоритму и комммутирующие подключенные к выходным контактам реле исполнительные элементы (электромагнитные клапаны, электродвигатели насосов).

Так как максимальный коммутируемый ток выходных цепей электронных реле контроля уровня обычно не превышает 10 А, то для коммутации мощных нагрузок необходимо ипользовать магнитные пускатели. В этом сучае реле уровня управляет катушкой пускателя, а пускатель своими силовыми контактами управляет исполнительными элементами насосной установки.

Электронные реле контроля уровня работают с электродными и поплавковми датчиками, манометрами, радиоактивными датчиками и т. д.

Электродный датчик уровня

Используется для того, чтобы контролировать уровень электропроводных жидкостей. Принцип работы: контроль сопротивления воды между однополюсными погруженными электродами, для чего применяется переменное напряжение.

Состоит из одного маленького электрода и двух длинных электродов, укрепленных в коробке зажимов. Один маленький электрод – это контакт верхнего уровня воды, а длинные – нижнего уровня воды. Соединение датчика с реле уровня и со схемой управления двигателем насоса выполняется проводами.

Если вода соприкасается с маленьким электродом, происходит выключение пускателя насоса. Когда уровень понижается до длинных электродов, насос включается.

Используется для того, чтобы контролировать уровень воды в неагрессивных жидкостях. В открытую емкость погружается поплавок, который подвешивается на гибком тросе и уравновешивается грузом. На тросе закрепляются две переключающие опоры, с помощью которых при предельных уровнях воды в емкости коромысло контактного устройства поворачивается. Это коромысло замыкает контакты, которые включают или отключают электродвигатель насоса.

В случае с закрытой емкостью поплавок связывается своим рычагом с осью рычага. Ось с определенным уплотнителем пропускается в пространство через стенку корпуса, где находится контактная часть датчика. Через стенку емкости выполняется вывод проводов от контактов.

В большинстве случаев, подходящие датчики идут в комплете с реле уровня. Потребителю после приобретения такого набора необходимо только правильно все подключить и настроить.

Далее приведены устройства, отличающиеся высокой надежностью и отличными эксплуатационными параметрами.

Реле РКУ-1М – контролирует уровень жидкости и используется в автоматике регулирования наполнения и слива емкостей и в схемах защиты. Основные характеристики: максимальная коммутируемая мощность 3,5 Вт, питание 220В, число датчиков 3, один переключающий контакт, максимальное расстояние от датчика к реле 100 м.

Рис. 1. Реле РКУ-1М

Рис. 2. Схема подключения насоса к РКУ-1М

Реле уровня воды РОС-301 – контролирует три уровня электропроводных жидкостей по независимым трем каналам в одной или разных емкостях.

Рис. 3. Реле РОС-301

Реле одноуровневое уровня воды PZ-828 – обладает регулируемой чувствительностью, напряжение — 230В, максимальный ток выходных цепей — 16А. В устройстве используется переключающий контакт.

Рис. 4. Реле PZ-828

Рис. 5. Схемы подключения реле PZ-828 (напрямую к нагрузке и через магнитный пускатель)

Двухуровневое реле PZ-829 представляет собой автомат, имеющий регулируемую чувствительность. Данное электронное устройство пособно на двух уровнях контролировать наличие жидкости.

Трехуровневое реле PZ-830 – контролирует и поддерживает установленный уровень токопроводящей жидкости управляя электродвигателем насосной установки. Трехуровневый автомат способен на трех уровнях контролировать наличие жидкости, где третий уровень является аварийным.

Рис. 6. Схема подключения четырехуровневого реле уровня PZ-830

Четырехуровневое реле PZ-832 – контролирует и поддерживает уровень токопроводящих жидкостей в емкостях, водонапорных башнях, бассейнах и т. д. управляя электродвигателями насосов.

Реле уровня жидкости, оснащенное тремя датчиками EBR-1 – электронное модульное реле, обладающее максимальным расстоянием между датчиками в 100 метров. Его можно применять для общественных водоемов (управление наполнением и сливом емкости или колодца). К механизму подключаются датчики, поставляемые вместе с реле контроля уровня жидкости.

Основные характеристики: мощность 3,5 VA, три датчика, максимальная чувствительность 50 КОм, питание 230 V, рабочая температура -100С – +450С, защита IP20.

Реле, оснащенное шестью датчиками EBR-2 – специально разработанное модульное реле контроля, применяемое в колодцах и резервуарах. Также данное реле обладает множеством настроек, уведомлением о достижении минимального и максимального показателей уровня воды, датчики имеют высокую чувствительность к электропроводности жидкости.

В комплект входят шесть датчиков. Благодаря стоимости данное реле контроля является идеальным вариантом для современного контролирования уровня воды.

Устройство, схема и подключение промежуточного реле

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Промежуточные электромагнитные реле применяются во многих электронных и электрических схемах и предназначены для коммутации электрических цепей. Они используются для усиления и преобразования электрических сигналов; запоминания информации и программирования; распределения электрической энергии и управления работой отдельных элементов, устройств и блоков аппаратуры; сопряжения элементов и устройств радиоэлектронной аппаратуры, работающих на различных уровнях напряжений и принципах действия; в схемах сигнализации, автоматики, защиты и т.п.

Промежуточное электромагнитное реле представляет собой электромеханическое устройство, которое может коммутировать электрические цепи, а также управлять другим электрическим устройством. Электромагнитные реле делятся на реле постоянного и переменного тока.

Работа электромагнитного реле основана на взаимодействии магнитного потока обмотки и подвижного стального якоря, который намагничивается этим потоком. На рисунке показан внешний вид промежуточного реле типа РП-21.

Устройство реле.

Реле представляет собой катушку, обмотка которой содержит большое количество витков медного изолированного провода. Внутри катушки находится металлический стержень (сердечник), закрепленный на Г-образной пластине, называемой ярмом. Катушка и сердечник образуют электромагнит, а сердечник, ярмо и якорь образуют магнитопровод реле.

Над сердечником и катушкой расположен якорь, выполненный в виде пластины из металла и удерживаемый при помощи возвратной пружины. На якоре жестко закреплены подвижные контакты, напротив которых расположены соответствующие пары неподвижных контактов. Контакты реле предназначены для замыкания и размыкания электрической цепи.

Как работает реле.

В исходном состоянии, пока на обмотку реле не подано напряжение, якорь под воздействием возвратной пружины находится на некотором расстоянии от сердечника.

При подаче напряжения в обмотке реле сразу начинает течь ток и его магнитное поле намагничивает сердечник, который преодолевая усилие возвратной пружины, притягивает якорь. В этот момент контакты, закрепленные на якоре, перемещаясь, замыкаются или размыкаются с неподвижными контактами.

После отключения напряжения ток в обмотке исчезает, сердечник размагничивается, и пружина возвращает якорь и контакты реле в исходное положение.

Контакты реле.

В зависимости от конструктивных особенностей контакты промежуточных реле бывают нормально разомкнутые (замыкающие), нормально замкнутые (размыкающие) или перекидные.

Нормально разомкнутые контакты.

Пока напряжение питания не подано на катушку реле, его нормально разомкнутые контакты всегда разомкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты замыкаются, замыкая электрическую цепь. На рисунках ниже показана работа нормально разомкнутого контакта.

Нормально замкнутые контакты.

Нормально замкнутые контакты работают наоборот: пока реле обесточено, они всегда замкнуты. При подаче напряжения реле срабатывает и его контакты размыкаются, размыкая электрическую цепь. На рисунках показана работа нормально разомкнутого контакта.

Перекидные контакты.

У перекидных контактов при обесточенной катушке средний контакт, закрепленный на якоре, является общим и замкнут с одним из неподвижных контактами. При срабатывании реле средний контакт вместе с якорем перемещается в сторону другого неподвижного контакта и замыкается с ним, одновременно разрывая связь с первым неподвижным контактом. На рисунках ниже показана работа перекидного контакта.

Многие реле имеют не одну, а несколько контактных групп, что позволяет осуществлять управление несколькими электрическими цепями одновременно.

К контактам промежуточных реле предъявляются особые требования. Они должны иметь малое переходное сопротивление, большую износоустойчивость, малую склонность к привариванию, высокую электропроводность и большой срок службы.

В процессе работы контакты своими токоведущими поверхностями прижимаются друг к другу с определенным усилием, создаваемым возвратной пружиной. Токоведущая поверхность контакта, соприкасающаяся с токоведущей поверхностью другого контакта называется контактной поверхностью, а место перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется электрическим контактом.

Соприкосновение двух поверхностей происходит не по всей кажущейся площади, а лишь отдельными площадками, так как даже при самой тщательной обработке контактной поверхности на ней все равно будут оставаться микроскопические бугорки и шероховатости. Поэтому общая площадь соприкосновения будет зависеть от материала, качества обработки контактных поверхностей и усилия сжатия. На рисунке показаны контактные поверхности верхнего и нижнего контактов в сильно увеличенном виде.

В месте перехода тока с одного контакта в другой возникает электрическое сопротивление, которое называется переходным сопротивлением контакта. На величину переходного сопротивления существенное влияние оказывает величина контактного нажатия, а также сопротивление окисных и сульфидных пленок, покрывающих контакты, так как они являются плохими проводниками.

В процессе длительной работы поверхности контактов изнашиваются и могут покрываться налетами копоти, окисными пленками, пылью, непроводящими частицами. Также износ контактов может быть вызван механическими, химическими и электрическими факторами.

Механический износ происходит при скольжении и ударах контактных поверхностей. Однако главной причиной разрушения контактов являются электрические разряды, возникающие при размыкании и замыкании цепей в особенности цепей постоянного тока с индуктивной нагрузкой. В момент размыкания и замыкания на контактных поверхностях происходят явления плавления, испарения и размягчения контактного материала, а также перенос металла с одного контакта на другой.

В качестве материалов для контактов реле применяют серебро, сплавы твердых и тугоплавких металлов (вольфрам, рений, молибден) и металлокерамические композиции. Наибольшее применение получило серебро, обладающее малым контактным сопротивлением, высокой электропроводностью, хорошими технологическими свойствами и относительно невысокой стоимостью.

Следует помнить, что абсолютно надежных контактов нет, поэтому для повышения их надежности применяют параллельное и последовательное включение контактов: при последовательном включении контакты могут разорвать большой ток, а параллельное включение повышает надежность замыкания электрической цепи.

Электрическая схема реле.

На принципиальных схемах катушка электромагнитного реле изображается прямоугольником и буквой «К» с цифрой порядкового номера реле в схеме. Контакты реле обозначаются этой же буквой, но с двумя цифрами, разделенными точкой: первая цифра указывает на порядковый номер реле, а вторая на порядковый номер контактной группы этого реле. Если же на схеме контакты реле расположены рядом с катушкой, то их соединяют штриховой линией.

Запомните. На схемах контакты реле изображают в состоянии, когда на него напряжение еще не подано.

Электрическую схему и нумерацию выводов реле производитель указывает на крышке, закрывающей рабочую часть реле.

На рисунке видно, что выводы катушки обозначены цифрами 10 и 11, и что реле имеет три группы контактов: 7 — 1 — 4 8 — 2 — 5 9 — 3 — 6

Здесь же под электрической схемой указаны электрические параметры контактов, показывающие, какой максимальный ток они могут пропустить (коммутировать) через себя.

Контакты данного реле коммутируют переменный ток не более 5 А при напряжении 230 В, и постоянный ток не более 5 А при напряжении 24 В. Если же через контакты пропускать ток больше указанного, то они очень скоро выйдут из строя.

На некоторых типах реле производитель дополнительно нумерует выводы со стороны присоединений, что очень удобно.

Для удобства эксплуатации, замены и монтажа реле применяют специальные колодки, которые устанавливаются на стандартную DIN-рейку. В колодках предусмотрены отверстия для контактов реле и винтовые контакты для подключения внешних проводников. Винтовые контакты имеют нумерацию контактов, которая соответствует нумерации контактов реле.

Также на катушках реле указывают род тока и рабочее напряжение обмотки реле.

На этом пока закончим, а во второй части рассмотрим основные параметры и подключение электромагнитных реле, где на примерах простых схем разберем работу реле.

До встречи на страницах сайта. Удачи!

1. И. Г. Игловский, Г. В. Владимиров – «Справочник по электромагнитным реле», Л., Энергия, 1975 г. 2. М. Т. Левченко, П. Д. Черняев – «Промежуточные и указательные реле в устройствах релейной защиты и автоматики», Энергия, Москва, 1968, (Б-ка электромонтера, вып. 255). 3. В. Г. Борисов, – «Юный радиолюбитель», Москва, «Радио и связь» 1992 г.