Самодельный датчик уровня жидкости


Самодельный датчик уровня жидкости

О простом датчике уровня жидкости со звуковой индикацией.

Попросили меня изготовить такой датчик, точнее только электронную начинку. Корпус и электроды заказчик берётся изготовить сам. Не знаю, может ли это кому-нибудь пригодиться, но раз уже пришлось такую штуку изготовить, решил поделиться соображениями.


Самые интересные ролики на Youtube

Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube

Электрическая схема датчика уровня жидкости.


Предполагается, что в качестве датчика будут использоваться два металлических стержня погружаемых в жидкость.


Работа датчика основана на способности большинства жидкостей проводить электрический ток.


Высокая чувствительность датчика обеспечивается использованием логической микросхемы КМОП, основой которой являются униполярные (полевые) транзисторы с изолированным затвором.


Применённая в устройстве микросхема К561ЛА7 содержит четыре элемента «И-НЕ».


На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор прямоугольных импульсов, работающий на частоте около 3-х Гц. На картинке эпюра снятая на 4-той ножке микросхемы.


Наклон горизонтальных полок сигнала связан с тем, что скриншоты получены с экрана виртуального осциллографа, построенного на базе бюджетной аудиокарты. Стоит заметить, что найдётся мало аппаратных аналоговых осциллографов, которые способны вообще показать такую эпюру. О том, как построить такой осциллограф за пару часов, очень подробно написано в этой статье.





 Генератор, собранный на элементах DD1.3 и DD1.4, работает на частоте около 1кГц. Эпюра с 11-той ножки микросхемы.




Работает схема следующим образом. Когда погружаемый датчик соприкасается с жидкостью, конденсатор C1 заряжается и запускает генератор DD1.1 – DD1.2, который, в свою очередь, каждые 350 миллисекунд запускает генератор на DD1.3 – DD1.4. В результате на выходе устройства появляется прерывистый звуковой сигнал, эпюра которого изображена на картинке.


Чувствительность устройства можно отрегулировать подбором резистора R1. Чем больше его величина, тем выше чувствительность.


Конденсатор C1 защищает высокоомный вход микросхемы от помех.




Транзистор VT1 на схеме приведённой выше – составной. Его можно заменить двумя транзисторами VT1, VT2.


Напряжение питания схемы 3… 15 Вольт. Если напряжение питания выше 5 - 6 Вольт, то можно ограничить ток транзистора и динамика, включив последовательно с динамической головкой балластный резистор.



Макетирование и монтаж.


Так как предполагалось делать довольно плотный монтаж, то перед окончательной сборкой схема была настроена на макете путём подбора номиналов резисторов R2 и R3 до приятного на слух соотношения частот обоих генераторов.





Это монтажный чертёж платы датчика уровня жидкости для сборки на стандартной макетной плате.



Схема собрана на отрезке макетной платы размером 20х25мм. Соединения выполнены одножильным изолированным монтажным проводом. Для крепления платы к корпусу предусмотрено одно отверстие.






Для удобства соединения с фурнитурой, выводы платы выполнены в виде медных штырьков. На картинке схема подключений питания, погружаемого датчика и динамической головки.




А это устройство, подготовленное для вручения заказчику.





Нашли ошибку в тексте?Выделите ошибочный текст мышкой и нажмите Ctrl + Enter
Спасибо за помощь!

Комментарии (15)

23041967Апрель 13th, 2011 at 06:26

Все Ваши фото сделанных Вами предметов освещены профессионально, без лишних бликов и теней. Как Вы их освещаете? Лайткуб самодельный или световой конус?

adminАпрель 13th, 2011 at 09:00

23041967
Есть некоторые наработки и в этой области. Опишу как-нибудь подробно. Тем более что я не очень давно изготовил самодельную 3D штангу для крепления камеры над рабочим столом.

Что касается света, то конечно никаких лайт кубов я не использую, так как это бы было неудобно. Всё снимаю прямо на рабочем месте, просто подложив лист белой бумаги. Но, у меня четыре стационарных источника света по 100 дж или около того. Два из них точно ориентированы так, что отрезки расстояния до точки съёмки точно сходятся под объективом камеры, которую можно прикрутить к жёсткому креплению. Короче, всё это проще показать, чем рассказать, что я обещаю сделать… в этом году.

RaulМай 14th, 2012 at 09:37

Admin подскажите пожалуйста мне схему для индикации контрольной лампы уровня топлива, по изменению сопротивления датчика. Индикация должна срабатывать при сопротивлении 250 Ом и выше, тк при увеличении уровня сопротивеление датчика уменьшается. В сети я нашел одну схемку о ней даже есть положительные отзывы, но кажется она рассчитана на обратное изменение сопротивления датчика (меньше уровень, меньше сопротивление), или я ошибаюсь?

adminМай 14th, 2012 at 11:05

Raul, Вы правы, в данной схеме лампа будет загораться при снижении сопротивления потенциометра. Правда, схема не содержит порогового устройства и накал лампы будет плавно увеличиваться в некотором диапазоне изменения сопротивления потенциометра.

А вот, чтобы понять, что будет в это время показывать, так называемый, «показометр», нужно знать его сопротивление и ток полного отклонения стрелки. Кроме этого, на схеме у «показометра» три вывода. Для чего третий вывод, идущий к корпусу, мне неясно.

Но, если эта схема рассчитана на определённый автомобильный стрелочный прибор и стандартный датчик уровня топлива, то для изменения логики включения индикаторной лампы достаточно внести небольшое изменение в схему, изменив проводимость ключевого транзистора с NPN на PNP.

RaulМай 14th, 2012 at 17:50

Спасибо, да эта схема предназначена для автомобильного индикатора. То что лампа будет загораться постепенно это не страшно, только вопрос как установить порог этого срабатывания, регулировкой R3? А можно ли схему упростить, оставив только один ключевой транзистор n-p-n, рассчитанный на ток ~ 100mA (мощность лампы 1Вт). На показания указателя эта схема влиять думаю будет минимально, ведь входное сопротивление транзистора на порядок больше измерительного резистора.

adminМай 14th, 2012 at 18:44

Raul, да можно упростить. Тогда нужно заменить транзистор более мощным, так как у большинства КТ315 предельный ток всего 60мА. Либо установить светодиод вместо лампы.

Порог тут регулировать нечем, так как эта схема не является пороговым устройством (имеющим два устойчивых состояния). Когда напряжение на базе VT1 превысит 0,6 Вольта, а ток базы будет достаточен для открытия транзистора, тогда начнёт течь ток и через лампу. Но, возможно, что потенциометр R1 имеет специфическую зависимость сопротивления от угла поворота, заточенную специально под данную схему. Например, когда топлива становится слишком мало, то сопротивление резко снижается и базовый ток также резко нарастает.

RaulМай 14th, 2012 at 19:28

Сопротивление резистора уменьшается с увеличением уровня топлива, поэтому как я понимаю и ток через указатель растет с увеличением топлива и стрелка откланяется сильнее, т.е. прибор работает как типичный стрелочный указатель. Почему у него три вывода незнаю, схему его найти не удалось, кое где встречал описание что это указатель термоэлектрический, на биметаллической пластине. Его отличительная особенность достаточно медленная реакция на изменение напряжения. Видимо для того чтоб указатель не скакал на ходу )).
По схеме, думаю без регулировки адекватную работу индикации не устроить (конечно попробовать нужно ). В руководствах указано что лампа резерва топлива загорается когда сопротивление резистора 250 Ом и больше. А если для создания 2-х устойчивых состояний применить логические элементы, только как настроить порог срабатывания, ведь делитель тут не применишь, изменятся показания указателя. Есть какой нибудь выход?

adminМай 14th, 2012 at 21:33

Raul, да, что-то я напутал с бензином. :) Но, схема правильная.

Чтобы понять, как будет себя вести схема при изменении сопротивления потенциометра в районе 250 Ом, нужно знать сопротивление «показометра» или величину напряжения на движке потенциометра, когда уровень топлива достиг критического уровня.

В качестве порогового элемента можно применить компаратор. Только это добавит намного больше элементов, чем используется в этой схеме.

RaulМай 15th, 2012 at 09:52

Величину напряжения при нужном уровне я замерю это не проблема, просто хочется схему с возможностью регулировки порога срабатывания. Тут появилась идея использовать в качестве ключа стабилитрон регулируемый, например TL431. Думаю напряжение на резисторе R1 будет больше 2,5В в интересующий меня момент, в этом случае с помощью R3 установить порог срабатывания VD1. Тогда в момент пробоя стабилитрона, VT1 должен перейти в насыщение и лампа резко загорится. Конечно есть недостаток, стрелка указателя после этого момента замрет на месте, а может если ток через VD1 окажет влияние и немного отклонится в сторону увелечения, но тут впринципе показания стрелочного прибора будут неинтересны.
Вообще схема работоспособна как думаете?

RaulМай 15th, 2012 at 10:03

А может быть схему совсем упросить, по току вроде бы 431 должен выдержать 100mA.

adminМай 15th, 2012 at 10:44

Raul

…в этом случае с помощью R3 установить порог срабатывания VD1.

Сомневаюсь, что что-то получится. Порог срабатывания можно было бы попытаться установить, подобрав стабилитрон или стабистор по напряжению стабилизации. Только, порог, при этом, всё равно будет размытым. Стабилитрон, это же не динистор, у которого есть только два состояния — открыто и закрыто.

Думаю напряжение на резисторе R1 будет больше 2,5В в интересующий меня момент…

Вы лучше обрисуйте всю задачу. Вы хотите построить датчик уровня жидкости с ноля или переделать уже существующий? Не стыкуются ваши данные никак у меня в голове. Я бы решил, что вы хотите заменить оригинальный узел поплавка в бензобаке на суррогатный с другими параметрами, но это тоже нелогично, так как, тогда бы ваш показометр начал бы врать. Поэтому, не зная параметров показометра, сложно судить о том, какое влияние на его показания окажет цепь резистора R3, особенно, если он уже показывает чёрт знает что.

Обычно, когда в схеме есть приборы вроде вашего показометра, схему просто макетируют, и все вопросы сразу снимаются. Ведь шкала показометра размечена не только с учётом передаточной характеристики потенциометра, конструкции поплавка, но, возможно, и формы бензобака. Насколько мне известно, современные бензобаки могут иметь довольно хитрую форму.

RaulМай 15th, 2012 at 12:23

Проблема у меня в том что стрелочный указатель работает как надо, а вот сигнальная лампа не загорается при снижении уровня, там видимо произошел обрыв контакта который замыкается поплавком при определенном уровне. Теперь я хочу зажигать лампу через схему, при увелечении измерительного сопротивления до 250 Ом и далее.

adminМай 15th, 2012 at 13:03

Raul, пока не прояснилось.

…там видимо произошел обрыв контакта, который замыкается поплавком при определенном уровне.

Если замкнуть контакты поплавка, то показометр покажет полный бак.

Я исходил из того, что когда сопротивление потенциометра возрастёт, то ток потечёт через показометр в базу транзистора, что его и откроет. Если предположить, что при определённом повороте движка резистора сопротивление резко увеличится, то это и приведёт к зажиганию лампы. Порогом, в данном случае, будет служить переход база-эмиттер транзистора.

Чтобы внести изменения в схему, нужно знать напряжение на базе транзистора VT1 и величину тока, текущего через резистор R3. А так, можно ещё долго гадать.

Какое отношение схема, которую Вы нашли в сети, имеет к вашей оригинальной схеме?

RaulМай 18th, 2012 at 20:46

Если замкнуть контакты поплавка, то показометр покажет полный бак.

Да именно так и происходит.

…что при определённом повороте движка резистора сопротивление резко увеличится

Нет никакого резкого изменения сопротивления нет, меняется все плавно во всем диапазоне.
Собрал и протестировал уже на машине, я вот эту схему (2 детальки красным цветом)

Все работает четко, порог срабатывания резкий и при этом настраивается. Вобщем то чего и хотелось, взамен штатной цепи (пунктиром).
Сейчас настроил на срабатывание, при остатке 5л, при этом сопротивление R1 = 285 Ом, а напряжение на нем 5,44 В. Пока подтвердился единственный недостаток, напряжение в бортовой сети при заведенном двигателе возрастает до 13,5 В, а на стоянке 12,2 В. Соответственно на пороге срабатывания лампа загорится только на ходу, ну это нормально, хуже было б если наоборот ))

adminМай 19th, 2012 at 12:20

Raul, изящное решение! Даже не подумал, что вместо того, чтобы подбирать стабилитрон, его можно «отрегулировать». :)

Оставить комментарий

Вы должны войти для отправки комментария.

Загрузка...