Protección de bricolaje contra fugas de agua para su hogar

El contenido del artículo

• Descripción general del sistema
• Selección de controlador
• Sensores de fugas
• Dispositivos ejecutivos y auxiliares
• Montaje e instalación de circuitos

En una casa de campo, especialmente no destinada a residencia permanente, una fuga de un sistema de suministro de agua puede tener consecuencias muy graves. Hay muchas soluciones listas para usar en el mercado de sistemas de seguridad, sin embargo, hoy hablaremos sobre la autoconstrucción de un esquema de protección contra fugas..

Descripción general del sistema

Hay dos topologías principales para los sistemas de protección contra fugas. La principal diferencia entre ellos es el método de transmisión de señales entre el sensor, el controlador y los actuadores. Los sistemas que usan transmisión por cable son más simples y confiables, pero no siempre son convenientes de usar cuando los lugares de probables fugas están lejos unos de otros, cuando, debido a la considerable longitud del cable, la señal puede no ser reconocida por el controlador. A su vez, los sistemas inalámbricos no requieren cableado, por lo que los revestimientos de acabado decorativo no se dañarán durante la instalación, pero dicha protección es más costosa..

En sistemas cableados, la comunicación entre el sensor de fugas y el controlador se realiza a través de un cable de tres hilos. Además, los dispositivos ejecutivos están conectados a la salida de control del controlador: válvulas de corte eléctricas, dispositivos de alarma de luz y sonido. Si lo desea, el esquema se puede complementar con dispositivos de comunicación para alertar al usuario a través de una red inalámbrica móvil o doméstica..

Diagrama esquemático de protección contra fugas de agua: 1 – unidad de control; 2 – módulo de radio; 3 – accionamiento de bola eléctrico; 4 – grifos de entrada; 5 – sensores cableados; 6 – sensores de radio

La principal diferencia entre el sistema inalámbrico es que se instala un módulo de comunicación por radio junto con el sensor de inundación. Esto no requiere una conexión por cable entre el controlador y el sensor, pero el detector de fugas y el transmisor necesitan una fuente de alimentación estabilizada de una unidad externa o una batería. Las válvulas de bloqueo también se pueden controlar por radio, pero a menudo esto no es necesario, porque es mucho más fácil instalar el controlador junto al actuador..

Selección de controlador

El cerebro del sistema es una unidad de control electrónico. Su función principal es reconocer con precisión el cambio en el nivel de la señal del sensor y aplicar voltaje al actuador. En este caso, es importante que el controlador tenga la función de restablecer el modo de emergencia después de que se haya eliminado la causa de la fuga. Como puede ver, la lógica del controlador es bastante simple y, por lo tanto, se pueden usar incluso los dispositivos más simples, incluidos los artesanales. En general, se pueden proponer tres opciones.

Los módulos de relé son la clase más simple de dispositivos de control para conectar uno o dos sensores. Hay una serie de desventajas: la falta de conservación del estado cuando se apaga la energía, la necesidad de convertir la señal del sensor al nivel correcto y proporcionar al circuito un bypass con reinicio manual para mantenerlo en el modo de emergencia. Sin embargo, esta es la opción más económica para construir un circuito. Las soluciones adecuadas incluyen módulos de relé Omron y placas de expansión Arduino, así como relés programables más costosos como OVEN PR110 para conectar hasta 12 sensores..

Relé programable ARIES PR110

Los controladores lógicos programables son el tipo más versátil de dispositivos de control que le permiten implementar algoritmos más complejos para el funcionamiento del sistema de protección contra fugas e interconectarlos con otros complejos de automatización. Para los mismos fines, se pueden utilizar computadoras baratas de placa única como Arduino, con la ayuda de las cuales se pueden implementar funciones como el drenaje forzado del agua del tanque de una lavadora..

Se puede utilizar uno de los canales de un controlador de automatización del hogar o una alarma contra incendios y de seguridad para conectar un sensor de inundación. El único problema es que el tipo o nivel de la señal en la salida del sensor no coincide, por lo que a menudo es necesario complementar el circuito con un amplificador o un convertidor discreto de un solo canal..

Un ejemplo de un esquema de protección contra fugas en un Arduino

El dispositivo de control más simple se puede hacer con sus propias manos a partir de componentes electrónicos comunes. La amplificación de la señal del sensor se puede implementar en transistores marcados como Nivel lógico (serie IRL), que usan voltajes muy bajos para el control (aproximadamente 2-3 V) y son capaces de conmutar hasta 20 A de corriente de carga. Se instala una resistencia pull-up de 300 a 500 ohmios entre la puerta y la fuente para evitar disparos accidentales. Es recomendable complementar el circuito: limitar la señal de control con un diodo Zener al 50-70% del voltaje máximo de la fuente de la puerta y también proporcionar una derivación con un divisor de voltaje entre la fuente y la puerta para mantener la llave abierta. En el circuito abierto de la derivación, es necesario instalar un botón de reinicio de disparo. Un circuito de este tipo puede tener un número casi ilimitado de transistores y, en consecuencia, controlar varios dispositivos e indicadores ejecutivos..

Sensores de fugas

El detector de fugas tiene un dispositivo simple, si no primitivo. Sus dos elementos principales son un par de electrodos, en estado húmedo, que cierra el circuito, así como un amplificador de señal, que suele ser un transistor bipolar con baja corriente de saturación. El sensor está alimentado por dos cables, el tercero se utiliza para transmitir la señal de alarma a la unidad de control. Algunos sensores tienen dispositivos integrados de señalización de luz y sonido, y también se puede instalar un interruptor aislado galvánicamente en forma de relé en una carcasa para suministrar energía directamente al actuador.

Dispositivo para sensores de fugas de agua GIDROLOCK

Los más extendidos, principalmente debido a su bajo costo (alrededor de 500 rublos / pieza), son los sensores «H2O Contact», «Aquarius-R» y Equation. Disponen de varias versiones para conectar tanto a entradas analógicas de dispositivos de control como a entradas del tipo «contacto seco» en estado normalmente abierto y normalmente cerrado. Los detectores tienen una indicación de señal incorporada, pero su principal inconveniente es que no pueden conmutar una carga significativa, es decir, no pueden controlar directamente las válvulas..

Sensores de fuga de agua: 1 – «Vodoley-R»; 2 – «Contacto H2O»; 3 – Ecuación

Sensores más avanzados, pero también más caros (de 1,5 a 2,5 mil rublos): Ajax LeaksProtect, Ezviz T10, Neptun RSW + y otros dispositivos inalámbricos. Como regla general, estos detectores funcionan con una batería tipo «Krona», con algunos modelos la duración de la batería puede ser de hasta dos años. La mayoría de los detectores están diseñados para funcionar como parte del sistema de protección del mismo fabricante, para algunos se indica la frecuencia de funcionamiento y es posible configurarlo para su conexión a receptores de radio universales. Cierta parte de los modelos autónomos funciona en modo de alarma: emite un pitido o envía una notificación a través de la comunicación móvil cuando se detecta una fuga.

Sensores inalámbricos de fugas de agua: 1 – Ajax LeaksProtect; 2 – Ezviz T10; 3 – Neptun RSW+

En la vida cotidiana, los más populares no son los sensores individuales, sino los kits para instalar sistemas de protección contra fugas. Pueden incluir hasta tres sensores, una o dos válvulas eléctricas, una fuente de alimentación y una unidad de control central. Estos kits se suministran al mercado con las marcas comerciales Neptun, Aquastorozh y Gidrolock..

Sistema de protección contra fugas de agua «Aquastorozh Classic 2×20»

Dispositivos ejecutivos y auxiliares

El tercer elemento del sistema es un dispositivo que cierra el suministro de agua cuando se detecta una fuga. Para ello, se utilizan válvulas de bola motorizadas o válvulas electromecánicas..

Las válvulas de bola con motor se controlan de acuerdo con un circuito de tres cables, por lo tanto, a menudo solo se pueden usar en sistemas controlados por un controlador completo, porque además de la señal de cierre, se requiere una señal de apertura cuando el sistema se restaura a su estado original. Sin embargo, la señal de apertura se puede dar a través del contacto de retorno del relé o manualmente a través del botón, una especie de reemplazo para restablecer la alarma..

Válvula de bola con GIDROLOCK PROFESSIONAL eléctrico

Las válvulas electromecánicas normalmente abiertas actúan una vez cuando se aplica una señal de control y cierran el flujo. En este caso, la tensión en el canal de control puede permanecer indefinidamente, porque durante el funcionamiento, el circuito se abre mediante un grupo de contactos conectado mecánicamente al vástago de la válvula. Hay que recordar que es la válvula normalmente abierta que, después de que se activa la protección, permanece en esta posición incluso con un corte de energía y se carga manualmente después de eliminar la fuga..

Válvula solenoide para agua

Los actuadores no tienen que ser especializados; cualquier grifo o válvula para sistemas de plomería servirá. Sin embargo, es necesario prestar atención al rango de voltaje de funcionamiento, porque algunos módulos de relé no pueden controlar la corriente continua y las salidas de conmutación de los controladores solo pueden funcionar con voltaje y corriente limitados..

Además, los dispositivos auxiliares pueden estar presentes en el circuito:

1. Módulos de comunicación por radio: un conjunto de un transmisor y un receptor, por ejemplo, la serie MX a 433 MHz, creará una conexión inalámbrica entre el sensor y la unidad de control utilizando equipos diseñados para sistemas de construcción con comunicación por cable..
2. Los amplificadores y moduladores de señal están diseñados para igualar los niveles lógicos entre los sensores y una unidad de control. Como amplificadores, los módulos de placa única más populares basados ​​en el microcircuito LM358, para conversión de señal: DAC / ADC modular en PCF8591.
3. Los relés intermedios serán útiles si el grupo de relés de la unidad de control no permite la conmutación de grandes corrientes. Los relés más preferidos están diseñados para voltaje de control bajo: 24 o 36 V.

Montaje e instalación de circuitos

No hay ninguna dificultad para instalar el sistema de protección contra fugas si se utiliza un kit listo para usar: todos los elementos son totalmente compatibles, los conectores se ajustan entre sí, hay instrucciones detalladas disponibles. Los ensamblajes de una configuración individual son más difíciles de implementar, así que considere la topología de un sistema de protección con dos sensores y comunicación inalámbrica..

El «Contacto H2O» se utilizará como sensor de inundación en una versión de cuatro cables con un contacto normalmente abierto. Los cables marrón (+) y blanco (-) están conectados a una fuente de alimentación, una batería de 9 V. Uno de los cables restantes está conectado a la fuente de alimentación positiva, el otro al pin TX DATA del transmisor de radio MX-FS-03V. Suelde 10-15 cm de alambre de cobre enrollado a la almohadilla ANT en la placa del transmisor. El sensor se fija con tornillos o con cinta adhesiva de doble cara, los electrodos deben estar firmemente presionados contra el suelo. El cable del sensor se enruta a lo largo de la pared hasta una pequeña caja de plástico que alberga el transmisor de radio y la fuente de alimentación..

Diagrama de cableado del sistema antifugas con dos sensores y comunicación inalámbrica

El receptor de radio MX-05V se instala cerca del dispositivo de control, que se utilizará como módulo de relé programable FRM01. El terminal RX del receptor de radio está conectado a la entrada IN del módulo amplificador LM358, los terminales GND y VCC están conectados al suministro negativo y positivo de 5 V. El módulo amplificador también necesita un suministro de 12V a través de los terminales VCC y GND. La salida del módulo amplificador está conectada al terminal de entrada del módulo de relé IN, que también está conectado a una fuente de alimentación de 12 V (el circuito está protegido contra la inversión de polaridad).

Se recomienda utilizar una válvula de bola NT9047 con una tensión de alimentación de 24 V como actuador, que se instala en la entrada de la tubería principal de agua. El cable neutro de la grúa está conectado al menos de la fuente de alimentación, el cable del contacto de cierre está conectado a la salida normalmente abierta del relé, el contacto de apertura al normalmente cerrado. El relé debe configurarse de acuerdo con las instrucciones – configure la función No. 10. Como puede ver, todo el conjunto requiere tres niveles de voltaje para su funcionamiento, lo cual se resuelve comprando varias fuentes de alimentación baratas para 5, 12 y 24 V, esta última con una corriente de hasta 2 A.