Подключение датчиков давления для Arduino BMP180, 280, BME280

Как подключить датчик давления к водопроводу и электропитанию

Устройство (РД, РМ) вкручивается в переходник с помощью накидной гайки (резьбовое соединение американского типа) – это позволяет при подключении оставить корпус в фиксированном положении, не поворачивая его вокруг своей оси. В таком устройстве резиновая прокладка под накидной гайкой обеспечивает герметичность соединения, но есть и другие типы устройств с неподвижным соединением, имеющим внешнюю или внутреннюю резьбу без прокладок. В этом случае для герметизации используется льняное волокно или специальная нить для гидроизоляции сантехнической арматуры, вариант установки уплотнителя из популярной ленты ФУМ не очень эффективен – его часто нарезают острыми нитками.

Подключение устройства к переменному напряжению 220 вольт не вызывает особых трудностей: два конца одного из силовых кабелей электронасоса подключаются к клеммам М1 и М2 и фиксируются винтами, если в силовой имеется заземляющий провод питания, подключается к блоку, расположенному в нижней части корпуса, через прижимную пластину и винт.

Рис. 8 Реле в автоматизации погружных насосов – схема подключения с помощью пятиходовой арматуры

Датчики на основе МЭМС

Есть три типа датчиков давления, которые измеряют абсолютное, дифференциальное и относительное давление .

Абсолютное давление, как и барометрическое давление, измеряется датчиком абсолютного давления. Давление измеряется относительно вакуума.

Перепад давления, как и перепад давления на дифференциальных расходомерах, измеряется датчиком перепада давления (рис. 1).

Рис. 1. Схема датчика перепада давления .

Относительное давление измеряется относительно эталонного значения. Примером может служить измерение артериального давления относительно атмосферного давления. Относительное давление – это, по сути, форма дифференциального давления. Манометром измерьте давление, превышающее атмосферное .

Вторичные преобразователи емкостного типа также используются в датчиках давления. В таких устройствах вся поверхность мембраны действует как пластина конденсатора. Одно неподвижное металлическое основание используется как пластина конденсатора, другая пластина представляет собой гибкую мембрану круглой формы, закрепленную по окружности. Мембрана прогибается под давлением. При деформации мембраны среднее расстояние между пластинами конденсатора уменьшается, что приводит к увеличению емкости .

Использование технологии MEMS позволяет получать микромеханические и оптические сборки меньших размеров, чем это возможно при использовании традиционных технологий. Преимуществом МЭМС является электронная часть и электрические соединения с датчиками и механизмами, выполненные по интегрированной технологии и имеющие небольшие размеры. Высокая воспроизводимость чувствительных элементов и их интегральное изготовление вместе со схемой обработки могут значительно повысить точность измерения. Благодаря интегрированной технологии надежность МЭМС превосходит надежность аналогичной системы, которая собирается из дискретных компонентов. Оптические системы также более надежны и долговечны, так как они размещены в герметичном корпусе и защищены от воздействия внешней среды. Использование MEMS снижает стоимость как механической, так и электронной части устройства, поскольку электроника обработки и MEMS интегрированы в единую подложку, что позволяет избежать дополнительных подключений и, в некоторых случаях, использования адаптации схем.

Область применения датчиков уровня воды

Датчики давления Arduino bmp280, bmp180, bme280Рис. 1 Принцип работы поплавкового датчика уровня (ДУ)

  • Большой накопительный бак для воды также может быть необходим для бытового водоснабжения, если расход воды в водозаборном баке очень мал или производительность самого насоса не может обеспечить потребление воды, соответствующее требуемому уровню. В этом случае также необходимы приборы контроля уровня жидкости для автоматической работы системы водоснабжения.
  • Система контроля уровня жидкости также может использоваться при работе с устройствами, не имеющими защиты от сухого хода от скважинного насоса, датчика давления воды или поплавкового выключателя, при откачке грунтовых вод из подвалов и помещений с уровнем ниже поверхности земли.

Устройство и конструктивные особенности

Датчик давления устанавливается как отдельное устройство в большинстве АСУ, он также входит в блоки управления насосным оборудованием 2-го и 3-го поколения, где вся автоматика находится в одном корпусе.

Простое и недорогое механическое устройство содержит следующие элементы:

  1. Корпус со стандартным ниппелем 1/4 дюйма или 8 мм, расположенным у основания для подключения к водопроводу, и съемной крышкой, защищающей механические части, электрические клеммы и винты отделки от повреждений и проникновения влаги.
  2. Мембрана с внутренними пластинами и пружинными контактами, переключающими электрическую цепь.
  3. Большой и малый регулировочные винты с пружинами, определяющие верхний предел давления размыкания контактов и разницу (дельту) между порогами включения и выключения устройства.
  4. Винтовые клеммные колодки для подключения контактов насоса (обозначены M1, M2), электрических кабелей (L1 и L2) и заземления.

Рис. 5 Схема реле на примере модели RD 2

Возможные неисправности датчиков и их признаки

Основным признаком неисправности датчика является отсутствие на мониторе информации об уровне давления в колесе. Причинами могут быть ограниченность используемого аккумулятора, слабый сигнал информации, механический сбой при установке. Как правило, необходимо заменить неисправный датчик на новый. В случае слабого информационного сигнала с сенсорной антенны рекомендуется повернуть, чтобы определить наиболее эффективное положение. Замена батарей часто является технически сложной операцией, требует подгонки шины, когда датчик находится внутри, и может не дать ожидаемого результата.

Основные неисправности датчиков:

  • возможна подрезка всех внешних и внутренних латунно-резиновых датчиков;
  • соединение алюминиевого внешнего датчика с латунным вентилем;
  • ложное срабатывание системы АБС при длительном повороте.

В некоторых системах TPMS недостатками являются:

  • низкая яркость и уменьшенное количество дисплеев;
  • отображение показателей одиночной шины с необходимостью вызова на экран данных других колес нажатием кнопки;
  • помехи от магнитолы, рации при отправке информации на экран;
  • необходимость шиномонтажа для замены батарей внутреннего датчика;
  • риск кражи внешних датчиков;
  • отсутствие настроек параметров давления;
  • невозможность отключить звуковой сигнал;
  • несоответствие размеров вилки прибора и прикуривателя автомобиля;
  • требование дополнительной балансировки при установке внешних датчиков.

Проведенные испытания продемонстрировали высокое качество следующих нестандартных систем контроля давления в шинах,

с внутренними датчиками:

  • CRX-1006 (высокое качество, надежное исполнение);
  • TPMS CRX-1001 (информация в реальном времени, большие числа, большая емкость аккумулятора);
  • TPMS-201 (простая настройка);
  • Паркмастер 4-03 (установка модуля монитора в прикуриватель, яркость дисплея);

с внешними датчиками:

  • CRX-1041 (быстрая установка, широкий диапазон параметров давления);
  • CRX-1002 (защита от коррозии и кражи).

Системы контроля давления в шинах становятся незаменимыми для повышения безопасности и долговечности транспортных средств. В настоящее время в некоторых странах законодательно определено производство машин с установкой этой опции. На рынке автомобилисты могут самостоятельно выбрать и установить датчики давления в шинах TPMS с учетом своих бюджетных возможностей, уровня качества исполнения и контроля необходимых параметров.

Конструктивные особенности

Как уже упоминалось выше, существуют как механические, так и электронные реле давления воды. У обоих основным рабочим органом является мембрана, которая служит одной из стенок их внутренней емкости, в которую поступает вода. Отклоняясь под напором воды, мембрана воздействует на другие элементы датчика, в результате чего устройство активируется.

Устройство мембранного датчика давления

Элементами, на которые воздействует перегородка в механических датчиках, являются контакты, которые при замыкании или размыкании включают и выключают насосное оборудование. Электронный датчик давления работает по несколько иному принципу. Деформация мембраны в таком устройстве преобразуется в аналоговый электрический управляющий сигнал, который затем усиливается, оцифровывается и отправляется в блок автоматического управления для работы трубопровода.

Механические датчики давления, также называемые контактными датчиками давления, используются чаще, чем электронные. Объясняется это как простотой конструкции такого устройства, так и его более доступной стоимостью. В частности, механические датчики давления воды регулярно устанавливаются в бытовых системах отопления и водоснабжения.

Устройство реле давления бытовой воды

Механический датчик устроен следующим образом:

  • патрубок, с помощью которого прибор соединяется с элементами трубопровода;
  • мембрана;
  • связаться с группой;
  • две пружины разного диаметра, с помощью которых устанавливается максимальный и минимальный уровень давления, при котором устройство должно работать.

Датчик давления снят

Пружина большего диаметра, установленная в механических датчиках, определяет уровень давления воды в трубопроводе, при котором устройство будет работать и отключать подающий насос. Вторая пружина отвечает за нижнюю границу срабатывания датчика, а точнее диапазон значений, после которого датчик включится и запустит насос, подающий воду в трубопровод.

Механические датчики предназначены для регулировки степени сжатия обеих пружин. Сжатие пружины большего размера увеличивает давление воды, при котором устройство будет работать. Если пружина меньшего диаметра сжимается сильнее, разница давлений между уровнями срабатывания увеличивается.

Принцип регулирования механического датчика давления

Установка и настройка

Стандартные системы контроля давления, установленные на заводах, не требуют дополнительных действий. Нужно только периодически проверять работоспособность узлов системы.

На ниппеле вместо защитных колпачков установлена ​​дополнительная система в виде датчиков с цветной информацией об уровне давления.

Система фрилансера в виде внешних датчиков с передачей информации требует установки приемника в консоли и подключения к одному из устройств кабины с экраном.

Система с внутренними датчиками требует установки датчиков внутри шин вместо клапанов, предварительной настройки агрегата на минимальный и максимальный уровни давления, установки сигнализации.

Регистрация, активация электронных датчиков выполняется по кругу: сначала левое переднее колесо, затем переднее правое, заднее правое и заднее левое колеса.

Стандартные и устанавливаемые самостоятельно системы обеспечивают качественный контроль давления в соответствии с техническим уровнем продукта.

Проверка датчика давления в шинах

Показания датчика проверяются путем измерения контрольного давления с помощью обычных манометров. Их точность составляет 0,1 бар, что вполне достаточно. Более тщательная проверка датчиков и всей системы проводится специальными приборами. Если аварийный сигнал низкого давления остается активным, рекомендуется выполнить следующие операции:

  • визуально внимательно осмотрите колесо на предмет дефектов;
  • в шинной мастерской прокачать до требуемых параметров;
  • проехать некоторое время со скоростью не более 80 км / ч.

Сигнал об ошибке должен прекратиться, и система будет работать нормально.

Сброс датчика давления в шинах

Если ошибка на мониторе не исчезнет, ​​рекомендуется полностью спустить и накачать колесо, а также перезапустить программное обеспечение системы контроля давления (бортовой компьютер, специальный блок монитора и т.д.).

Отключение датчика давления в шинах

В случае неисправности одного из датчиков, перед его заменой допускается его выключение. Датчик давления отключается согласно инструкции системы. В этом случае система продолжает контролировать оставшиеся 3 колеса. Если нет кнопки отключения звукового сигнала, допустимо отключение неисправного датчика от блока.

Пример работы частотника на демонстрационном стенде

Во всем мире преобразователи частоты давно используются для управления насосами. К сожалению, в России эта методика пока не прижилась. Мы расскажем, в чем прелесть этих небольших и простых ящиков и какую огромную пользу они предлагают потребителю при использовании в частной системе водоснабжения.

Что такое преобразователь частоты? Как правило, в системах водоснабжения домовладельцы используют погружные колодезные насосы. Эти насосы управляются реле давления и гидроаккумуляторами различной мощности.

Реле давления имеет два порога: верхний и нижний. При таком устройстве водопровода в момент включения помпы очень сильно падает давление и потребителю некомфортно. Ему неудобно, потому что давление меняется. Особенно это чувствуется при принятии душа. Владельцы коттеджей это хорошо знают, так как уже столкнулись с этой проблемой. Для тех, кто собирается оборудовать водопровод, эта информация поможет представить ожидаемый эффект.

Как повысить комфорт, чтобы давление в системе было постоянным? Решение этой проблемы есть. Это применение преобразователя частоты. Многие компании поставляют преобразователи частоты Italtecnica. Эта компания производит преобразователи частоты с однофазными насосами серии SIRIO ENTRY. Эти преобразователи частоты могут управлять однофазными насосами мощностью до 1,5 киловатт.

Какие модели датчиков бывают

Различают механические и электронные модификации датчиков, для бытового водоснабжения погружными электронасосами и насосными станциями бюджетной и средней ценовой категории, в основном используются механические модели данного устройства. Их отличает высокая надежность, простота конструкции, простота установки и регулировки.

Использование дорогостоящих электронных датчиков давления в обычных системах водозабора только для размыкания контактов не имеет смысла, электроника рассчитана на плавную регулировку режимов работы насосного оборудования.

Рис. 6 устройств автоматического управления со встроенными датчиками

Электронные датчики воды

Электронные датчики гидравлического давления используются в автоматическом управлении насосным оборудованием 3-го поколения с преобразователем частоты; они являются частью электронных контроллеров, состоящих из небольшого блока.

Электронное устройство заменяет все дискретные элементы системы автоматики – реле сухого хода и давления, манометр, гидроаккумулятор большого объема, обеспечивает плавный пуск электродвигателя и электронное регулирование скорости вращения вала электродвигателя насоса. В этом устройстве аналоговый сигнал снимается с электронного датчика, значение напряжения которого зависит от давления, и затем преобразуется в электронной схеме управления в напряжение с широтно-импульсной модуляцией, подаваемое на обмотку двигателя насоса.

В быту широко известны и используются специальные блоки частотного регулирования SU 301 от Grundfos, которые работают в паре с погружными электронасосами серии SQ, другими известными моделями и производителями являются Active Driver (DAB), Sirio Entry (Italtecnica).

Рис. 7 Подключение датчика к водопроводу и электросети

Принцип работы

Рассмотрим датчик давления PM, установленный в единой системе водоснабжения, он работает следующим образом:

Давление, создаваемое скважинным или скважинным насосом, способствует заполнению линии водой, которая давит на резиновую мембрану, расположенную за штуцером реле давления.

Внутри устройства на эластичной мембране расположена пластина с заостренными коническими выступами по краям; когда мембрана вдавливается в глубину устройства, пластина одновременно перемещается, и ее концы нажимают на пластину, что размыкает электрические контакты внутри корпуса.

Поскольку к контактам подключаются один или два провода силового кабеля электронасоса, цепь размыкается и отключается питание электродвигателя, то устройство перестает работать.

При использовании бытовой воды давление в трубопроводе снижается, мембрана реле возвращается в исходное положение, снимая давление на пластину, и контакты внутри устройства замыкаются: начинает работать электронасос и качает воду в трубопроводе.

Рис. 4 Датчик давления воды RM снят

Установка

Учитывая, что большинство датчиков расхода воды являются конструктивными элементами устройств, их установка необходима только в случае замены в случае выхода из строя. Однако бывают ситуации, когда датчик расхода воды необходимо устанавливать отдельно, например, когда возникает необходимость увеличить давление подачи воды.

Ведь часто возникают ситуации, когда давление в системе центрального водоснабжения недостаточное, и для того, чтобы включить газовый котел в режиме горячего водоснабжения, необходимо создать хороший напор. В этом случае устанавливается дополнительный циркуляционный насос, оснащенный датчиком расхода воды.

В этом случае датчик устанавливается после насоса, поэтому, когда вода начинает двигаться, датчик включает насос и давление воды повышается.

Регулировка и настройка

В домашнем использовании потребитель часто отдает предпочтение недорогим и надежным моделям домашнего производства: датчикам серии РД-5, РМ-5 и их различных модификациям, для того, чтобы выбранный прибор работал корректно, необходимо правильно отрегулировать параметры линии. Заводские настройки для реле включения-выключения и, следовательно, пороговые значения срабатывания насоса для этих устройств составляют 1,4 – 2,8 бар.

Датчики давления Arduino bmp280, bmp180, bme280

Рис. 9 Технические характеристики наиболее распространенных типов реле

Если внутренняя магистраль имеет большую протяженность или трубопровод находится в многоэтажном доме, то необходимо заново отрегулировать верхний и нижний пределы реле. При необходимости проведения операций настройки встроенный манометр выполняет роль контрольно-измерительного прибора, по которому регистрируются показания, операции настройки выполняются в следующей последовательности:

  • Электронасос отключается от сети, верхняя крышка устройства снимается, чтобы получить доступ к двум подпружиненным регулировочным винтам, большая пружина отвечает за верхний порог срабатывания, а маленькая может регулировать разницу между пределами. Поворачивая гайку на большой пружине, получается изменение верхнего порога давления: поворот по часовой стрелке увеличивает верхний рабочий предел, поворот в противоположном направлении, когда пружина ослабевает, предел уменьшается.
  • При регулировке с помощью большой пружины гайка на большом винте делается несколько оборотов в нужном направлении, после чего включается электронасос и момент его остановки фиксируется на манометре.
  • Если показания не совпадают с требуемыми, сливают воду из внутреннего водопровода и ждут повторного включения электронасоса – при достижении порога минимального давления срабатывает реле.
  • Операция периодически повторяется до тех пор, пока давление остановки электронасоса не примет желаемое значение по показаниям стрелки манометра.
  • После установки верхнего порога регулируется минимально допустимый нижний предел, помня при этом, что разница между уровнями срабатывания порога должна быть не менее 1,5 бар.
  • Поворачивая гайку на винте в ту или иную сторону, можно установить дельту, после регулировки вода сливается из полной линии, и по показаниям манометра момент включения реле помпа зарегистрирована. Если требуемый нижний предел не достигается, регулировку и слив воды повторяют несколько раз, пока не будет достигнута желаемая разница не менее 1,5 бар.

Следует отметить, что чем больше разница между порогами, тем реже включается насос, а при работе насоса в этом режиме увеличивается продолжительность его работы и другой автоматики.

Рис. 10 Установка и регулировка датчика давления воды

Варианты датчиков

В целях безопасности было принято решение об обязательном установлении стандартных систем в США и странах ЕС, а также вызвано производство систем для самостоятельной установки.

Датчики бывают механические и электронные, с внутренней и внешней установкой, с прямым или косвенным управлением.

Штатный датчик давления в шинах

Стандартные датчики устанавливаются на заводе-изготовителе во время производства машин и подключаются к компьютерному блоку. Информация об определенном уровне давления отображается на дисплее или в зеркале заднего вида. В случае выхода датчика из строя замена возможна только на аналогичную модель. Используются высокоточные внутренние датчики.

Кроме того, на автомобильных заводах широко практикуется использование датчиков тормозной системы ABS для обнаружения снижения давления с помощью программ по изменению скорости вращения плоского колеса. Это значительно дешевле, но определяется только факт недостаточного давления, без фиксации реального уровня.

Внешние датчики давления в шинах

В мире налажено производство систем, в которых используются внешние и внутренние датчики для установки в машины.

Самыми простыми являются системы с датчиками, которые устанавливаются на ниппель. Уровень давления может быть передан водителю несколькими способами:

  • соответствующий цвет колпачков сенсора (зеленый при давлении выше 2 бар, желтый – от 1 до 2 бар и красный – ниже 1 бар);
  • через Bluetooth в салон или мобильное устройство Android или iOS;
  • на прилагаемом мониторе.

Главный недостаток – невозможность получить информацию о давлении во время движения.

TPMS с внутренними датчиками

Внутренние датчики, приобретаемые в дополнение к установке системы управления, аналогичны датчикам штатных систем. Они расположены внутри колеса вместо клапанов. Отсутствие программного обеспечения требует покупки дополнительного монитора или использования канала Bluetoth для трансляции информации в салон или на ваше мобильное устройство. Система обеспечивает высокую точность данных и позволяет производить дальнейшую корректировку информационных сигналов. Установка датчиков и их обслуживание требует шиномонтажа.

Рекомендации по установке

При размещении датчика давления в магистрали необходимо соблюдать следующие рекомендации:

  • Для правильной работы прибора температурный диапазон, в котором он используется, не должен превышать -4 – +40 С.
  • Автоматика находится не только в доме, но и в приямке кессона; после насоса в линию следует установить фильтры тонкой и глубокой очистки воды – это предотвратит засорение арматуры с мембраной грязью, что может привести к неправильной работе устройства.
  • Многие устройства рассчитаны на работу только с холодной водой, при эксплуатации ее температура не должна превышать допустимых пределов, например, не более +55 С для моделей RD.
  • Мощность подключенного через устройство электронасоса не должна превышать значений, указанных в паспортных данных: нарушение этого правила может привести к залипанию контактов и выходу реле из строя.

Рис. 11 Пример расположения гидравлического реле с глубинным электронасосом

Датчик или реле давления – основное устройство, обеспечивающее автоматическую работу водозаборного оборудования; он входит в состав любой электронасосной станции или водопровода с глубинным электронасосом. Его установка и настройка не представляет особых трудностей даже для неподготовленного домовладельца, а соблюдение элементарных правил размещения и установки обеспечит бесперебойную работу устройства в течение десяти лет.

Виды

Сегодня наибольшее применение нашли два типа датчиков расхода воды: датчик Холла и герконовое реле.

Датчик проточной воды, основанный на принципе действия датчика Холла (также называемого расходомером), представляет собой небольшую турбину, на которой установлен магнит. Когда турбина вращается, магнит создает магнитное поле и, как турбина на гидроэлектростанции, генерирует небольшие электрические импульсы, которые поступают на панель управления котла. Скорость вращения турбины зависит от скорости подачи воды, чем больше расход, тем резче импульсы. Таким образом, благодаря датчику Холла можно сигнализировать не только о расходе воды, но и о расходе воды.

Датчик протока воды в язычке – это датчик, основанный на принципах магнита. В принципе, этот датчик выглядит так: внутри композитной камеры находится магнитный поплавок, при повышении давления воды поплавок перемещается по камере и воздействует на геркон.

Геркон, представляющий собой не что иное, как две магнитные пластины в безвоздушной камере, размыкается под действием магнитного поля поплавка, а плата управления переключает работу котла в режим горячего водоснабжения.

Датчик уровня тростниковой воды:

Расходомер воды:

Источник – https://mr-build.ru/newsanteh/datcik-davlenia-vody.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: