Wassermelderschaltung – Funktionsprinzip und Grundlagen

Wenn Sie einen Fischteich oder ein Schwimmbad besitzen, wissen Sie, wie frustrierend ein Wasserleck sein kann. Es fordert Sie auf, das Wasser immer wieder nachzufüllen, was mühsam, zeitaufwändig und auf lange Sicht teuer ist. Daher ist es von großer Bedeutung, zu verfolgen, ob es sich um ein langsam schädliches Leck handelt. Aber Sie brauchen keine ausgeklügelten Wasserleck-Erkennungssysteme, um zu wissen, wann ein Problem vorliegt. Eine einfache Wasserdetektorschaltung wird sich als praktisch erweisen, um ein Rohrleck mit viel Aufwand zu identifizieren. Wir werden die Dynamik dieses einfachen Projekts ausführlich diskutieren. Schauen Sie mal rein.

Schaltplan des Wassermelders

Unten ist eine schematische Darstellung dieser Schaltung. Schaltpläne können abweichen, die prinzipielle Darstellung ist jedoch unten abgebildet.

Abbildung 1:Schaltplan eines Wassermelders

Hinweis: Die oben dargestellte Schaltung verwendet einen LM339-Komparator, um die Messsondenspannung und die Referenzspannung V_REF zu vergleichen . Wir gehen davon aus, dass Sie die Schaltung benötigen, um die Änderungen des Wasserstands in einem Schwimmbad oder Teich zu überprüfen.

In der Praxis benötigen Sie also eine Sense-Sonde und eine Massesonde, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Abbildung 2:Illustration zur Einrichtung des Wassermelders

Die Sonden sind in diesem Fall Steckbrückendrähte.

Schaltkreiskomponenten des Wassermelders

Aus dem obigen Schema können Sie mehrere elektronische Komponenten identifizieren. Dazu gehören:

R1 bis R5-Ohm-Widerstände

Q1- Transistor 2N3904

C1, =0,1 uF Kondensator

Diode D1/ Grüne LED

T1=BC557 PNP-Transistor

U1- LM339 Komparator-IC

Wie funktioniert die Schaltung？

Abbildung 3:Ein Techniker arbeitet an einem Stromkreis

Wie bereits erwähnt und in den Schaltungen in der Abbildung dargestellt, ist der LM339-Komparator sehr wichtig. Bemerkenswert ist auch eine Spannungssonde, die wir zuvor als Sense-Sonde eingeführt haben.

Jetzt hängt die Spannung an dieser Sonde hauptsächlich davon ab, ob sie mit Wasser in Kontakt kommt oder nicht.

Bei einem offenen Stromkreis kommt die Sensorsonde nicht mit Wasser in Kontakt. Daher beträgt die Spannung an der Messsonde, wie im obigen Schema dargestellt, 5 V.

In diesem Fall ist die Eingangsimpedanz des Komparators sehr hoch. Folglich fließt ein winziger Strom durch R3. Außerdem liegt an diesem Widerstand Nullspannung an. Daher betragen die invertierende Eingangsspannung des Komparators und die Messsondenspannung 5 V.

Spannungsteiler

Als nächstes stellen Sie Kontakt zwischen der Sensorsonde und Wasser her. In diesem Fall gibt es einen Widerstand zwischen Masse und der Messsonde. Anschließend bildet der Widerstand einen Spannungsteiler zwischen der Messspannung und der Massespannung.

Wir werden diesen Widerstand als WATER _bezeichnen.

Hier ist eine Darstellung, wie Sie die Wasserdichtigkeit realisieren, wenn die Sonde Wasser berührt.

Abbildung 4:Darstellung der Wasserbeständigkeit

Die Schaltungsgleichungen für die Spannung an der Sensorsonde V_PROBE sind:

Wenn R_WASSER kleiner als 1 MΩ ist, die Spannung an der V_PROBE wird unter 2,5 V liegen. Wir gehen davon aus, dass Wasser einen Widerstand von weniger als 1 MΩ hat, da wir kein gereinigtes Wasser testen.

In diesem Fall ist der spezifische Widerstand von reinem Wasser höher als der von ungereinigtem Wasser.

Daher ist es möglich festzustellen, ob die Sensorsonde mit Wasser in Kontakt ist, indem ihre Spannungspegel überprüft werden. Wenn es über 2,5 V liegt, hat die Sonde keinen Kontakt mit Wasser. Wenn es andererseits unter der 2,5-V-Schwelle liegt, besteht die Möglichkeit, dass es mit Wasser in Kontakt kommt.

Denken Sie daran, dass die Spannungsvergleiche hier möglich sind, da wir einen Komparator haben. Bemerkenswert ist auch, dass die Referenzspannung, mit der wir es zu tun haben, den beiden 100-kΩ-Widerständen zu verdanken ist. In diesem Fall sind die Widerstände R1 und R2 verantwortlich.

Wie erleichtern sie diesen Prozess? Beachten Sie, dass der winzige Strom in den hochohmigen, nichtinvertierenden Eingang des Komparators fließt. Somit bilden die beiden Widerstände einen Spannungsteiler, der eine Spannung von 2,5 V Referenzspannung liefert.

Abbildung 5:Ein Poolexperte, der routinemäßige Wartungspraktiken durchführt

Komparatoren

Bemerkenswert ist auch, dass der LM339 vier Komparatoren hat. Bei dieser Schaltung ist nur einer der Komparatoren notwendig. Ein weiteres wichtiges Merkmal der LM339-Komparatoren ist, dass sie Open-Collector-Ausgänge haben.

Wenn also die V_PROBE kleiner als die Referenzspannung ist, macht der Komparator seinen Ausgang schwebend. Umgekehrt verbindet der Komparator seinen Ausgang mit Masse, wenn die Spannung der Messsonde die Referenzspannung übersteigt.

Eine weitere wichtige Komponente dieser grundlegenden Wasserdetektorschaltung ist der Transistor Q1. Wir haben das bereits in Szenarien erwähnt, in denen V_PROBE> V_REF , wird der Ausgang des Komparators mit Masse verbunden. Folglich fließt kein Basisstrom über Q1.

Daher befindet sich der Transistor in einem Sperrzustand. Folglich wird kein Strom durch die LED fließen, wenn Wasser von der Messsonde entfernt ist. Der umgekehrte Prozess findet statt, wenn V_PROBE REF , t

Die Rolle von R4 in diesem Schaltungsprototyp besteht darin, den Transistor zu sättigen und folglich den LED-Detektor einzuschalten. Dies geschieht, wenn die Sensorsonde mit Wasser in Kontakt kommt.

So testen Sie die Schaltung？

Abbildung 6:Eine grüne LED-Taste

Nachdem Sie die Schaltung angeschlossen haben, wie wir oben hervorgehoben haben, ist es jetzt an der Zeit, sie zu testen. Setzen Sie zuerst die Erdungssonde in Wasser und die Sensorsonde nicht in Kontakt mit Wasser. Sie werden feststellen, dass die grüne LED während dieser Einrichtung aus bleibt.

Platzieren Sie als nächstes die Sensorsonde auf der Wasseroberfläche, während die Bodensonde im Wasser bleibt. Die grüne LED leuchtet auf.

Durch diese beiden einfachen Tests können Sie feststellen, ob die Schaltung betriebsbereit ist oder nicht. Beachten Sie, dass wir in dieser Schaltung Steckdrähte als Sonden verwendet haben. Sie eignen sich für eine einfache Feuchtigkeitssensorschaltung.

Bei einem anspruchsvollen Projekt ist es unerlässlich zu prüfen, ob Ihre Sondenmaterialien korrosionsbeständig sind. Außerdem benötigen Sie ein Upgrade dieser grundlegenden Komponenten, um die Erkennungszuverlässigkeit zu verbessern.

Gibt es eine alternative Strecke？

Abbildung 7:Ein Elektriker, der einen Stromkreis zusammenbaut

Es gibt eine alternative Schaltung zu dem, was wir gerade oben besprochen haben. Der einzige Unterschied zur Alternative besteht darin, dass Sie die Eingänge des Komparators tauschen müssen. Allerdings gibt es nur wenige Anpassungen in der alternativen Schaltung, da die Stromkonzepte ähnlich sind.

Schlussfolgerung

Die Aufrechterhaltung eines konstanten Wasserstands ist in zahlreichen Anwendungen unerlässlich. Wir haben gerade herausgearbeitet, wie dieser Prozess unter Verwendung einer primären Wasserdetektorschaltung erreicht werden kann.

Sie können es als Ihr College-Projekt ausprobieren, um zu sehen, ob das, was wir gerade erklärt haben, funktioniert. Zögern Sie nicht, uns zu engagieren, wenn Sie das Projekt angehen, indem Sie sich an uns wenden. Wir werden Ihnen alle Hilfe leisten, die Sie benötigen.