Em uma casa de campo, especialmente não destinada a residência permanente, um vazamento de um sistema de abastecimento de água pode ter consequências muito graves. Existem muitas soluções prontas no mercado de sistemas de proteção, no entanto, hoje vamos falar sobre a autoconstrução de um esquema de proteção de vazamento.
Descrição geral do sistema
Existem duas topologias principais para sistemas de proteção contra vazamentos. A principal diferença entre eles é o método de transmissão do sinal entre o sensor, controlador e atuadores. Os sistemas que utilizam transmissão por fio são mais simples e confiáveis, mas nem sempre são convenientes para uso quando os locais de prováveis vazamentos estão distantes uns dos outros, quando, devido ao comprimento considerável do cabo, o sinal pode não ser reconhecido pelo controlador. Por sua vez, os sistemas sem fio não requerem cabeamento, de forma que os acabamentos decorativos não sejam danificados durante a instalação, mas esta proteção é mais cara.
Em sistemas com fio, a comunicação entre o sensor de vazamento e o controlador é realizada por meio de um fio de três fios. Além disso, dispositivos executivos são conectados à saída de controle do controlador: válvulas de corte elétricas, dispositivos de alarme de luz e som. Se desejado, o esquema pode ser complementado com dispositivos de comunicação para alertar o usuário por meio de uma rede sem fio móvel ou doméstica.
Diagrama esquemático da proteção contra vazamentos de água: 1 – unidade de controle; 2 – módulo de rádio; 3 – acionamento por bola elétrica; 4 – torneiras de entrada; 5 – sensores com fio; 6 – sensores de rádio
A principal diferença entre o sistema sem fio é que um módulo de comunicação de rádio é instalado junto com o sensor de inundação. Isso não requer uma conexão com fio entre o controlador e o sensor, mas o próprio detector de vazamento e o transmissor precisam de uma fonte de alimentação estabilizada de uma unidade externa ou bateria. As válvulas de bloqueio também podem ser controladas por rádio, mas muitas vezes isso não é necessário, pois é muito mais fácil instalar o controlador próximo ao atuador.
Seleção de controlador
O cérebro do sistema é a unidade de controle eletrônico. Sua principal função é reconhecer com precisão a mudança no nível do sinal do sensor e a tensão de alimentação para o atuador. Nesse caso, é importante que o controlador tenha a função de restaurar do modo de emergência após a eliminação da causa do vazamento. Como você pode ver, a lógica do controlador é bastante simples e, portanto, até os dispositivos mais simples, inclusive os de artesanato, podem ser usados. Em geral, três opções podem ser propostas.
Módulos de relé são a classe mais simples de dispositivos de controle para conectar um ou dois sensores. Existem várias desvantagens: a falta de salvar o estado quando a energia é desligada, a necessidade de converter o sinal do sensor para o nível correto e fornecer ao circuito um bypass com reset manual para mantê-lo no modo de emergência. No entanto, esta é a opção mais econômica para a construção de um circuito. As soluções adequadas incluem módulos de relé Omron e placas de expansão Arduino, bem como relés programáveis OWEN PR110 mais caros para conectar até 12 sensores.
Relé programável ARIES PR110
Os controladores lógicos programáveis são o tipo mais versátil de dispositivos de controle que permitem implementar algoritmos mais complexos para o sistema de proteção contra vazamentos e interconectá-los com outros sistemas de automação. Para os mesmos fins, podem ser usados computadores de placa única baratos, como o Arduino, com a ajuda dos quais funções como drenagem forçada de água do tanque de uma máquina de lavar podem ser implementadas..
Um dos canais de um controlador de automação residencial ou um alarme de incêndio e segurança pode ser usado para conectar um sensor de inundação. O único problema é uma incompatibilidade no tipo ou nível do sinal na saída do sensor, então muitas vezes torna-se necessário complementar o circuito com um amplificador ou um conversor discreto de canal único..
Um exemplo de esquema de proteção contra vazamento em um Arduino
O dispositivo de controle mais simples pode ser feito com suas próprias mãos a partir de componentes eletrônicos comuns. A amplificação do sinal do sensor pode ser implementada em transistores marcados com Logic Level (série IRL), que usam tensões muito baixas (cerca de 2-3 V) para controle e são capazes de comutar até 20 A de corrente de carga. Um resistor pull-up de 300–500 ohm é instalado entre o gate e a fonte para evitar disparo acidental. É aconselhável complementar o circuito: limitar o sinal de controle com um diodo zener a 50–70% da tensão máxima da porta-fonte e também fornecer um shunt com um divisor de tensão entre a fonte e a porta para manter a chave aberta. No circuito aberto do shunt, é necessário instalar um botão de disparo para reinicializar o acidente. Esse circuito pode ter um número quase ilimitado de transistores e, conseqüentemente, controlar uma série de dispositivos executivos e indicadores..
Sensores de vazamento
O detector de vazamento possui um dispositivo simples, se não primitivo. Seus dois elementos principais são um par de eletrodos, quando úmidos, que fecha o circuito, e um amplificador de sinal, que geralmente é um transistor bipolar com baixa corrente de saturação. O sensor é alimentado por dois fios, o terceiro é usado para transmitir o sinal de alarme para a unidade de controle. Alguns sensores têm dispositivos de sinalização de som e luz embutidos, e uma chave isolada galvanicamente na forma de um relé também pode ser instalada em um alojamento para fornecer energia diretamente para o atuador.
Dispositivo para sensores de vazamento de água GIDROLOCK
Os mais comuns, principalmente devido ao seu baixo custo (cerca de 500 rublos / peça), são os sensores “Contato H2O”, “Aquário-R” e Equação. Possuem várias versões para conexão tanto a entradas analógicas de dispositivos de controle quanto a entradas do tipo “contato seco” nos estados normalmente aberto e normalmente fechado. Os detectores possuem indicação de sinal embutida, mas sua principal desvantagem é que eles não conseguem comutar uma carga significativa, ou seja, não podem controlar válvulas diretamente..
Sensores de vazamento de água: 1 – “Vodoley-R”; 2 – “Contato H2O”; 3 – Equação
Sensores mais avançados, mas também mais caros (de 1,5 a 2,5 mil rublos) – Ajax LeaksProtect, Ezviz T10, Neptun RSW + e outros dispositivos sem fio. Como regra, esses detectores são alimentados por uma bateria do tipo “Krona”, em alguns modelos a vida útil da bateria pode ser de até dois anos. A maioria dos detectores são projetados para funcionar como parte do sistema de proteção do mesmo fabricante, para alguns a frequência de operação é indicada e existe a possibilidade de configuração para conexão com receptores de rádio universais. Uma determinada parte dos modelos autônomos funciona em modo de alarme – emite um bipe ou envia uma notificação via comunicação móvel quando um vazamento é detectado.
Sensores sem fio de vazamento de água: 1 – Ajax LeaksProtect; 2 – Ezviz T10; 3 – Neptun RSW+
Na vida cotidiana, os mais populares não são os sensores individuais, mas os kits para instalação de sistemas de proteção contra vazamentos. Eles podem incluir até três sensores, uma ou duas válvulas elétricas, uma fonte de alimentação e uma unidade de controle central. Esses kits são fornecidos ao mercado sob as marcas registradas Neptun, Aquastorozh e Gidrolock.
Sistema de proteção contra vazamento de água “Aquastorozh Classic 2×20”
Dispositivos executivos e auxiliares
O terceiro elemento do sistema é um dispositivo que bloqueia o abastecimento de água quando um vazamento é detectado. Para tanto, são utilizadas válvulas de esfera motorizadas ou eletromecânicas..
As válvulas de esfera com um motor são controladas de acordo com um circuito de três fios, portanto, muitas vezes podem ser usadas apenas em sistemas controlados por um controlador completo, porque, além do sinal de fechamento, um sinal de abertura é necessário quando o sistema é restaurado ao seu estado original. Porém, o sinal de abertura pode ser dado através do contato de retorno do relé ou manualmente através do botão – uma espécie de substituto para o reset do alarme.
Válvula de esfera elétrica com GIDROLOCK PROFESSIONAL
As válvulas eletromecânicas normalmente abertas operam uma vez quando um sinal de controle é aplicado e fecham o fluxo. Nesse caso, a tensão no canal de controle pode permanecer indefinidamente, pois durante a operação, o circuito é aberto por um grupo de contato conectado mecanicamente à haste da válvula. Deve-se lembrar que é a válvula normalmente aberta que, após a proteção ser acionada, permanece nesta posição mesmo se a fonte de alimentação falhar e é carregada manualmente após a eliminação do vazamento.
Válvula solenóide para água
Os atuadores não precisam ser especializados; quaisquer torneiras ou válvulas para sistemas de encanamento servirão. No entanto, é necessário prestar atenção à faixa de tensão de operação, pois alguns módulos de relé não podem controlar a corrente contínua, e as saídas de chaveamento dos controladores só podem funcionar com tensão e corrente limitadas.
Além disso, dispositivos auxiliares podem estar presentes no circuito:
- Módulos de comunicação de rádio – um conjunto de um transmissor e um receptor, por exemplo, a série MX a 433 MHz, irão criar uma conexão sem fio entre o sensor e a unidade de controle, utilizando equipamentos projetados para sistemas de construção com comunicação com fio.
- Amplificadores e moduladores de sinal são projetados para combinar níveis lógicos entre sensores e uma unidade de controle. Como amplificadores, os módulos de placa única mais populares baseados no microcircuito LM358, para conversão de sinal – DAC / ADC modular em PCF8591.
- Os relés intermediários serão úteis se o grupo de relés da unidade de controle não permitir a comutação de correntes significativas. Os relés mais preferidos são projetados para baixa tensão de controle – 24 ou 36 V.
Montagem e instalação do circuito
Não há dificuldade em instalar o sistema de proteção contra vazamentos se for utilizado um kit pronto: todos os elementos são totalmente compatíveis, os conectores se encaixam, há instruções detalhadas. Os conjuntos de uma configuração individual são mais difíceis de implementar, portanto, considere a topologia de um sistema de proteção com dois sensores e comunicação sem fio..
O “Contato H2O” na versão de quatro fios com um contato normalmente aberto será usado como um sensor de inundação. Os fios marrom (+) e branco (-) são conectados a uma fonte de alimentação – uma bateria de 9 V. Um dos fios restantes é conectado à fonte de alimentação positiva, o outro ao pino TX DATA do transmissor de rádio MX-FS-03V. Solde 10-15 cm de fio de cobre enrolado à almofada ANT na placa do transmissor. O sensor é fixado com parafusos ou em fita dupla-face, os eletrodos devem ser firmemente pressionados contra o chão. O fio do sensor é encaminhado ao longo da parede para uma pequena caixa de plástico que abriga o transmissor de rádio e a fonte de alimentação.
Diagrama de fiação para sistema anti-vazamento com dois sensores e comunicação sem fio
O receptor de rádio MX-05V é instalado próximo ao dispositivo de controle, que será usado como módulo de relé programável FRM01. O terminal RX do receptor de rádio é conectado à entrada IN do módulo amplificador LM358, os terminais GND e VCC são conectados à alimentação negativa e positiva de 5 V. O módulo amplificador também precisa de uma alimentação de 12 V através dos terminais VCC e GND. A saída do módulo amplificador é conectada ao terminal de entrada do módulo de relé IN, que também se conecta a uma fonte de alimentação de 12 V (o circuito é protegido contra inversão de polaridade).
Recomenda-se a utilização de uma válvula de esfera NT9047 com tensão de alimentação de 24 V como atuador, que é instalada na entrada da rede de água. O fio neutro do guindaste é conectado ao negativo da fonte de alimentação, o fio do contato de fechamento é conectado à saída normalmente aberta do relé, o contato de abertura à saída normalmente fechada. O relé deve ser configurado de acordo com as instruções – definir função nº 10. Como você pode ver, todo o conjunto requer três níveis de tensão para operação, o que se resolve com a compra de várias fontes de alimentação baratas de 5, 12 e 24 V, esta última com uma corrente de até 2 A.
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