В загородном доме, особенно не предназначенном для постоянного проживания, утечка из водопровода может иметь весьма серьёзные последствия. На рынке защитных систем есть много готовых решений, тем не менее, сегодня речь пойдёт о самостоятельном построении схемы защиты от протечек.
Общее описание системы
Существует две основные топологии систем защиты от протечек. Главное отличие между ними — способ передачи сигнала между датчиком, контроллером и исполнительными устройствами. Системы, использующие проводную передачу, более просты и надёжны, но их не всегда удобно использовать при значительной удалённости мест вероятных протечек друг от друга, когда из-за значительной длины кабеля сигнал может не распознаваться контроллером. В свою очередь беспроводные системы не требуют прокладки кабелей, благодаря чему при монтаже не будут нарушены декоративные отделочные покрытия, однако стоит такая защита дороже.
В проводных системах связь между датчиком протечки и контроллером осуществляется по трёхжильному проводу. Кроме того, к управляющему выходу контроллера подключаются исполнительные устройства: электрические клапаны отсечки, устройства световой и звуковой сигнализации. При желании схема может быть дополнена устройствами связи для оповещения пользователя через мобильную или домашнюю беспроводную сеть.
Принципиальная схема защиты от протечек воды: 1 — блок управления; 2 — радиомодуль; 3 — шаровой электропривод; 4 — вводные краны; 5 — проводные датчики; 6 — радиодатчики
Главное отличие беспроводной системы в том, что совместно с датчиком затопления устанавливается модуль радиосвязи. При этом не требуется проводного соединения между контроллером и датчиком, однако сам детектор протечки и передатчик нуждаются в стабилизированном питании от внешнего блока или батарейки. Запирающие клапаны также могут управляться по радиоканалу, однако зачастую этого не требуется, ведь гораздо проще установить контроллер рядом с исполнительным устройством.
Выбор контроллера
Мозгом системы служит электронный блок управления. Его основная функция — безошибочно распознать изменение уровня сигнала от датчика и подать напряжение на исполнительное устройство. При этом важно, чтобы контроллер имел функцию восстановления из аварийного режима после устранения причины протечки. Как видно, логика работы контроллера достаточно проста, а потому использоваться могут даже простейшие устройства, в том числе кустарного изготовления. В целом можно предложить три варианта.
Релейные модули — наиболее простой класс управляющих устройств для подключения одного или двух датчиков. Имеется ряд недостатков: отсутствие сохранения состояния при отключении питания, необходимость преобразования сигнала от датчика до корректного уровня и обеспечения схемы шунтированием с ручным сбросом для удержания в режиме аварии. Тем не менее, это наиболее бюджетный вариант построения схемы. В качестве подходящих решений можно привести релейные модули Omron и платы расширения Arduino, а также более дорогостоящие программируемые реле типа ОВЕН ПР110 для подключения до 12 датчиков.
Программируемое реле ОВЕН ПР110
Программируемые логические контроллеры — наиболее универсальный тип управляющих устройств, позволяющих реализовать более сложные алгоритмы работы системы защиты от протечек и взаимосвязать их с другими комплексами автоматизации. В этих же целях могут применяться дешёвые одноплатные компьютеры типа Arduino, с помощью которых могут быть реализованы такие функции, как принудительный слив воды из бака стиральной машины.
Один из каналов контроллера домашней автоматизации или охранно-пожарной сигнализации может использоваться для подключения датчика затопления. Единственная проблема заключается в несоответствии типа или уровня сигнала на выходе датчика, поэтому часто возникает необходимость дополнить схему усилителем или одноканальным дискретным преобразователем.
Пример схемы защиты от протечек на Ардуино
Простейшее управляющее устройство может быть изготовлено и собственноручно из распространённых электронных компонентов. Усиление сигнала от датчика может быть реализовано на транзисторах с пометкой Logic Level (серия IRL), использующих для управления очень низкие напряжения (порядка 2–3 В) и способных коммутировать до 20 А тока нагрузки. Во избежание случайных срабатываний между затвором и истоком устанавливается резистор подтяжки на 300–500 Ом. Схему желательно дополнить: ограничить управляющий сигнал стабилитроном на 50–70% максимального напряжения затвор-исток, а также снабдить шунтом с делителем напряжения между истоком и затвором для удержания ключа в открытом состоянии. В разрыв цепи шунта необходимо установить размыкающую кнопку сброса аварии. Такая схема может иметь практически неограниченное количество транзисторов и, соответственно, управлять рядом исполнительных устройств и индикаторов.
Датчики протечки
Детектор протечки имеет простое, если не сказать примитивное устройство. Два его основных элемента — пара электродов, при намокании которых замыкается цепь, а также усилитель сигнала, в качестве которого обычно используется биполярный транзистор с низким током насыщения. Питание датчика осуществляется по двум проводам, по третьему аварийный сигнал передаётся к управляющему блоку. Некоторые датчики имеют встроенный звуковой и световой сигнализаторы, также в одном корпусе может устанавливаться гальванически развязанный коммутатор в виде реле для подачи питания напрямую на исполнительное устройство.
Устройство датчиков протечки воды GIDROLOCK
Наиболее распространёнными, в первую очередь благодаря своей дешевизне (около 500 руб./шт.), считаются датчики «H2O Контакт», «Водолей-Р» и Equation. Они имеют несколько исполнений для подключения как к аналоговым входам управляющих устройств, так и к входам типа «сухой контакт» в нормально открытом и нормально закрытом состояниях. Детекторы имеют встроенную сигнальную индикацию, но их главный недостаток в том, что они не способны коммутировать значительную нагрузку, то есть не могут напрямую управлять клапанами.
Датчики протечки воды: 1 — «Водолей-Р»; 2 — «H2O Контакт»; 3 — Equation
Более совершенные, но и более дорогие (от 1,5 до 2,5 тыс. руб.) датчики — Ajax LeaksProtect, Ezviz T10, Neptun RSW+ и другие устройства беспроводного типа. Как правило, эти детекторы питаются от батарейки типа «Крона», у некоторых моделей продолжительность автономной работы может достигать двух лет. Большинство детекторов рассчитаны на работу в составе системы защиты того же производителя, для некоторых указывается рабочая частота и есть возможность настройки для подключения к универсальным радиоприёмникам. Определённая часть автономных моделей работает в режиме сигнализатора — издаёт звуковой сигнал или отправляет уведомление по мобильной связи при обнаружении протечки.
Беспроводные датчики протечки воды: 1 — Ajax LeaksProtect; 2 — Ezviz T10; 3 — Neptun RSW+
В обиходе наибольшую популярность приобрели не отдельные датчики, а комплекты для монтажа систем защиты от протечек. В них может входить до трёх датчиков, один или два электрических клапана, блок питания и центральное управляющее устройство. Подобные комплекты поставляются на рынок под торговыми марками Neptun, «Аквасторож» и Gidrolock.
Система защиты от протечек воды «Аквасторож Классика 2х20»
Исполнительные и вспомогательные устройства
Третий элемент системы — устройство, перекрывающее водопровод при обнаружении протечки. В этих целях используются либо моторизованные шаровые краны, либо электромеханические клапаны.
Шаровые краны с мотором управляются по трёхпроводной схеме, поэтому зачастую их удаётся применять только в системах, управляемых полноценным контроллером, ведь помимо сигнала на закрытие требуется подать открывающий сигнал при восстановлении исходного состояния системы. Впрочем, сигнал на открывание может подаваться через обратный контакт реле или вручную через кнопку — своего рода замена сброса аварии.
Шаровой кран с электроприводом GIDROLOCK PROFESSIONAL
Электромеханические клапаны нормально открытого типа однократно срабатывают при подаче управляющего сигнала и перекрывают проток. При этом напряжение на управляющем канале может оставаться неограниченное время, ведь во время срабатывания цепь размыкается контактной группой, механически связанной со штоком клапана. Нужно помнить, что именно нормально открытый клапан после срабатывания защиты остаётся в таком положении даже при исчезновении питания и взводится вручную после устранения протечки.
Электромагнитный клапан для воды
Исполнительные устройства не обязательно должны быть специализированными, подойдут любые краны или клапаны для водопроводных систем. Однако необходимо обратить внимание на рабочий диапазон напряжений, ведь некоторые релейные модули не могут управлять постоянным током, а коммутирующие выводы контроллеров могут работать только при ограниченном напряжении и силе тока.
Также в схеме могут присутствовать вспомогательные устройства:
- Модули радиосвязи — комплект из передатчика и приёмника, например, серии MX на 433 МГц, позволит создать беспроводную связь между датчиком и управляющим блоком, используя оборудование, предназначенное для построения систем с проводной связью.
- Усилители и модуляторы сигнала предназначены для согласования логических уровней между датчиками и блоком управления. В качестве усилителей наиболее популярны одноплатные модули на базе микросхемы LM358, для преобразования сигнала — модульные ЦАП/АЦП на PCF8591.
- Промежуточные реле будут полезны, если релейная группа управляющего блока не позволяет коммутировать токи значительной величины. Наиболее предпочтительны реле, рассчитанные на низкое управляющее напряжение — 24 или 36 В.
Сборка схемы и монтаж
Нет никакой сложности в монтаже системы защиты от протечек, если используется готовый комплект: все элементы полностью совместимы, разъёмы подходят друг к другу, имеется подробная инструкция. Сборки индивидуальной конфигурации реализовать сложнее, поэтому рассмотрим топологию системы защиты с двумя датчиками и беспроводной связью.
В качестве датчика затопления будет использован «H2O Контакт» в четырёхпроводном исполнении с нормально открытым контактом. Коричневый (+) и белый (-) провода подключаются к источнику питания — батарейке на 9 В. Один из оставшихся проводов подключается к плюсу питания, другой — к контакту TX DATA радиопередатчика MX-FS-03V. К контактной площадке ANT на плате передатчика нужно припаять 10–15 см медного провода, свёрнутого в спираль. Датчик крепится шурупами или на двухсторонний скотч, электроды должны быть плотно прижаты к полу. Провод от датчика прокладывается по стене к небольшому пластиковому корпусу, в котором размещаются радиопередатчик и источник питания.
Схема подключения системы защиты от протечек с двумя датчиками и беспроводной связью
Радиоприёмник MX-05V устанавливается возле управляющего устройства, в качестве которого будет использован программируемый релейный модуль FRM01. Клемма радиоприёмника RX подключается ко входу IN модуля усилителя LM358, клеммы GND и VCC — к отрицательному и положительному источнику питания 5 В. Модуль усилителя также нуждается в питании 12 В через клеммы VCC и GND. Выход из модуля усилителя подключается на входную клемму релейного модуля IN, который также подключается к источнику питания 12 В (схема защищена от переполюсовки).
В качестве исполнительного устройства рекомендуется использовать шаровый кран NT9047 с напряжением питания 24 В, который устанавливается на входе водопроводной магистрали. Нейтральный провод крана подключается к минусу источника питания, провод закрывающего контакта — к нормально открытому выходу реле, открывающего — к нормально закрытому. Реле необходимо настроить согласно инструкции — установить функцию № 10. Как видно, вся сборка требует для работы три уровня напряжения, что решается покупкой нескольких дешёвых блоков питания на 5, 12 и 24 В, последний — с током до 2 А.
Видео по теме
Источник: youtube.com/Remontkv.pro