Датчик замерзания воды
Датчик замерзания водопровода
Здравствуйте дорогие читатели. Продолжаем разговор о самодельном водопроводе и на очереди датчик замерзания, ну или датчик образования льда, как будет удобно, а ну или датчик замерзания воды в трубе водопровода.
Зная физические свойства воды и льда, человек давно использует их в своей практической деятельности. Так, например, иногда применяется прокладка голых электрических проводов прямо по льду, так как электропроводность сухого льда и снега весьма мала. Она во много раз меньше электропроводности воды. Примеси оказывают значительное влияние на электропроводность воды и почти не изменяют электропроводности льда. Электропроводность химически чистой воды обусловлена частичной диссоциацией молекулы воды на ионы H+ и OH–. Основное значение для электропроводности и воды и льда имеют перемещения ионов H+ («протонные перескоки»). Низкая электропроводность водяного льда обусловлена тем, что в обычных условиях в нем практически не содержится ни свободных носителей заряда, ни атомов, которым не хватает электрона, т.н. «дырок». Вот на этом и основана работа датчика замерзания воды.
Для изготовления датчика нам потребуется сварить из полипропиленовых труб и соответствующей арматуры деталь, показанную на фото 1. Длина датчика у меня 250мм, но этот датчик у меня предполагался быть экспериментальным, поэтому и длина можно сказать «на вырост», мало ли, что в голову придет в процессе изготовления и испытаний. Пока в голове только то, что задумывалось с самого начала, поэтому вы можете сделать длину датчика короткой, как показано на фото 4. По правде сказать это та же деталь, что и на фото 1, я ее укоротил в фоторедакторе. Соединительные муфты (фото 3) имеют внутренние резьбы, если хотите можно применить и наружные. Еще потребуются две контактные шайбы с лепестком из отожженной меди. Любуемся фото 2. Толщина моих шайб 0,5мм. Этот датчик я конструировал для отводных шлангов (фото 4), но ничего не мешает вставить его в разрыв водопроводной трубы.
Работает датчик следующим образом. Когда в трубе вода, то между контактами 1 и 2 протекает ток (фото 4,5). На фото 5 видно, что сопротивление между этими контактами равно 26,1 кОм. Для наглядности я в датчик налил воды и закрыл отверстия заглушками. Как только на поверхности металла внутри датчика начнет появляться пленка льда, так сопротивление между контактами возрастет на порядки. Все датчик сработал! А дальше уж дело автоматики, а она может многое – пищать, звенеть, включать, выключать. Все зависит от того, что нужно делать в конкретном случае, что бы не разморозить систему. Задумок много, но это уже другая история. Если водопровод готов и из стальных труб, то в качестве зондов можно применить запасти от старого транзистора и именно ГТ701А (у него остеклованные контакты в основание впаяны и их легко вытащить, нагрев основание бывшего транзистора мощным паяльником фото 6). В трубе сверлятся два отверстия по диаметру остеклованного контакта. Облуживаются мощным паяльникам, а затем в эти отверстия впаиваются контакты. Здесь есть один нюанс, электропроводность упадет тогда, когда весь зонд, находящийся внутри трубы покроется льдом. От сюда вывод – чем короче внутренняя часть зонда, тем раньше сработает датчик (чем меньше толщина льда на внутренней стенке трубы) и сообщит о том, что вода в трубе начинает замерзать.
На десерт предложу простенькую схемку сигнализатора. См. рисунок 1. Пока вода в трубе не замерзла вход 2 микросхемы DD1 будет находиться под низким потенциалом, т.е. на нем будет логический «0». Как только сопротивление датчика увеличится, на выводе 2 появится логическая «1», которая разрешит работу генератора пачек импульсов и в динамике послышатся сигналы первого в мире искусственного спутника Земли. А дальше уж ваши проблемы. Успехов всем. А, еще не много. В блоке автоматики моего водопровода у PIC16F628A остались еще свободные порты, не знаю, чье желание возникнет быстрее – ваше или мое, тогда допишу программу применительно еще и к этому датчику. Предполагаю, что при срабатывании датчика будут открываться электроклапан, включаться насос и по обратке вода побежит обратно в скважину до тех пор, пока не растает лед. И так до весны. До свидания. К.В.Ю.