Вода в процессе жизнедеятельности человека выступает в качестве одного из важнейших ресурсов для обеспечения комфорта, санитарных норм, технологических операций и процессов. Однако в эксплуатации систем водоснабжения могут происходить поломки и аварийные ситуации. Для предотвращения нежелательных последствий аварий применяется датчик протечки воды. Какие они бывают и как функционируют, мы рассмотрим в данной статье.
Назначение
Датчик протечки воды предназначен для контроля определенного объема резервуара, площади помещения, поверхности и других конструкций на предмет заполнения жидкостью. В зависимости от сферы применения отличаются типы и принцип действия устройств измерения. По назначению такие сенсоры используют для:
- Контроля ванной и душевой комнаты на предмет затопления в случае повреждения водопровода;
- Слежения за отопительными системами в части протечки и затопления помещений;
- Наблюдения за состоянием емкостей, наполненных агрессивными веществами, их герметичностью и окружающим пространством;
- Для контроля герметичности корпуса лодок и транспортных судов, объектов судоходного хозяйства, позволяют сигнализировать о наполнении трюма;
- Отслеживания состояния сухих емкостей и резервуаров, которые в ходе эксплуатации не должны наполняться жидкостью, но могут контактировать с водой;
- Контроля наполнения поливных систем, систем орошения и прочего вспомогательного оборудования;
- Слежения за строительными конструкциями, цокольными и подвальными помещениями для сигнализации о наполнении грунтовыми водами.
Помимо этого датчики протечки воды могут устанавливаться в труднодоступных местах, где визуальный осмотр затруднен или невозможен из-за конструктивных особенностей. Также они предназначены для проверки цистерн железнодорожного и автомобильного транспорта, баков для хранения материалов, сырья и прочей продукции.
Устройство и принцип работы
В связи с огромным разнообразием применяемых технологий и задач, которые могут решать датчики протечки воды существует немало видов данного оборудования. Каждый из которых будет отличаться устройством, принципом действия, способом монтажа и взаимодействия с системой управления или логическим блоком. В виду того, что наиболее актуальным для домашнего использования является электродный датчик, в качестве примера мы рассмотрим такой вариант.

Конструкция такого датчика протекания воды представлена следующими компонентами:
- Корпус – изготавливается из диэлектрического материала, как правило, разделяет измерительный орган, который будет контактировать с водой и плату с радиоэлементами для подачи питания на электроды.
- Электроды – в зависимости от конструкции могут иметь точечное, штекерное исполнение или выполняться в виде гребенки, дорожек на плате.
- Диэлектрический разделитель – применяется в качестве электрического отделения электродов друг от друга.
- Электронный блок – выполняется набором резисторов или полупроводниковых элементов для измерения проводимости контролируемого пространства.
- Соединительные провода – используются для подачи напряжения на датчик протечки и съема показаний, полученных в результате измерений. Посредством проводов или штекера измеритель подключается в контрольную или измерительную цепь.
Принцип действия основывается на проводящих свойствах воды. Так, в нормальных условиях между электродами датчика протечки находится воздушный промежуток и диэлектрический разделитель, являющиеся очень большим сопротивлением. Поэтому протекание тока в его цепи невозможно.

Но, как только на измерительные электроды попадет вода, цепь между ними замкнется. За счет того, что вода является отличным проводником электрического тока и обладает высокой проводимостью. Между электродами начнет протекать ток, что и зафиксирует блок контроллера. В зависимости от принципа работы и вида датчика информация о затоплении может подаваться в виде звуковых или электронных сигналов, а может переводиться в команду на закрытие крана.
Таким образом, при оснащении водопровода шаровым краном с электроприводом датчик протечки воды может подать команду на перекрытие системы. В этом случае контроль производится автономно без вашего вмешательства. В других вариантах сигнал может поступать на мобильное приложение или распространяться звуковыми и световыми сигналами.
Виды
Разделение датчиков протечки воды производится по ряду факторов, влияющих на особенности их эксплуатации. Так, все модели подразделяются на две большие группы: проводные и беспроводные.

Проводные датчики отличаются надежностью и более низкой себестоимостью. Но их существенным недостатком является система электропроводки, которую необходимо расположить в полу, стенах или других конструкциях. Что вызывает необходимость дополнительных затрат при монтаже, а в случае уже завершенного ремонта может существенно нарушить эстетику помещения.
Беспроводные датчики протечки куда проще в установке, передача данных от них осуществляется посредством радиоволн. Допустимый радиус удаления от приемника составляет порядка 200 м. Но, в то же время, беспроводные модели нуждаются в источнике питания, от исправности которого будет зависеть работоспособность всей системы.
По принципу действия все датчики протечки воды подразделяются на несколько видов:
- Поплавковые – функционируют за счет перемещения поплавка, реагирующего на наполнение пространства водой. Несмотря на свою дешевизну, мало применяются в домашних условиях, чаще всего устанавливаются на судах речного и морского флота.

- Ультразвуковые – работают за счет посылаемых ультразвуковых волн в объем комнаты или резервуара. В случае наполнения водой передает сигнал в систему.
- Электродный – осуществляет измерение омического сопротивления между двумя электродами. Как только расстояние между выводами заполнится водой, сопротивление резко уменьшиться, что и зафиксирует датчик протечки.
- Емкостной – использует аналогичный принцип, как и электродный, но в качестве выводов используются обкладки. Такие датчики применяются в тех сферах, где помимо протечки воды необходимо контролировать и другие параметры.
- Радарный – подает в контролируемое пространство радиоволны и анализирует их в отраженном виде. При наполнении водой фиксирует изменение параметров волны. Такие датчики протечки получили широкое применение в агрессивных средах или в помещениях, где напольное расположение недопустимо.
- Гидростатический – работа датчика основана на взаимодействии с чувствительным элементом, реагирующим на величину давления.
Помимо этого все датчики протечки воды разделяются по количеству кранов и способу информирования.

Дополнительно, каждый вид может отличаться способом монтажа и установки, что будет отражаться на схеме подключения. В зависимости от места установки и способа взаимодействия с водой виды делятся по степени защиты от проникновения влаги и пыли в соответствии с гл.5 и 6 ГОСТ 14254-2015.
Схемы подключения
В зависимости от поставленных задач и объема помещения будет отличаться и схема подключения датчика протечки воды. Поэтому в качестве примера мы рассмотрим универсальный вариант:

Как видите на рисунке 6, здесь используются четыре датчика протечки: для стиральной машинки, унитаза, водопровода и водоотведения, ванной и умывальника. Для умывальника и ванной используется один сенсор, так как они расположены рядом, если в вашем случае они разнесены, целесообразно использовать больше датчиков протечки. Каждый из датчиков подключается к контроллеру, который обрабатывает полученную информацию. От контроллера монтируются две линии для управления электроприводом шаровых кранов, установленных в трубопровод горячей и холодной воды.
Как правило, все производители выпускают датчики протечки вместе с контрольным модулем. Это облегчает последующую установку и эксплуатацию, поскольку такая комплектность обеспечивает полную совместимость устройств. Однако важно соблюдать полярность выводов при подключении:

Как видите на рисунке 7, при неправильном соединении выводов, система защиты от протечки воды будет функционировать некорректно. Что сделает ее неэффективной или бесполезной в части оповещения и отключения водоснабжения.
Также существуют варианты комбинированного подключения, когда к одному модулю вы будете устанавливать и проводные и беспроводные датчики протечки. Или если вы хотите выводить сигнал о поломке не только на привод крана, но и в другие оповестительные устройства, применяется такая схема:

Особенности выбора
При выборе датчика протечки воды следует руководствоваться индивидуальными особенностями помещения, для которого предназначено оборудование. Так, для начала, определитесь с местами установки, исходя из чего, вы сможете определить вид монтажа, к примеру, напольные или встраиваемые. Сами датчики имеют различную форму и конструкцию, благодаря чему вы можете подобрать наиболее подходящую модель, которая гармонично впишется в дизайн интерьера.
Выбирая контроллер, обязательно учитывайте количество датчиков, идущих в комплекте и возможных для подключения. Если вы планируете больше точек контроля протечки воды, чем допускает модуль, лучше использовать модель с большим функционалом. К примеру:
- Модуль Нептун комплектуется 2 датчиками и может объединить 10 точек;
- Модуль Аквасторож имеет в комплекте 4 датчика протечки, и способен подключить 10;
- Gidrolock содержит 3 датчика протечки в стандартной комплектации и можно подключить 40.
Список использованной литературы
- А.Кашкаров «Датчики в электронных схемах: от простого к сложному» 2013
- Гленн Дж. Сартори «Промышленная электроника» 2016
- Фрайден Дж «Современные датчики. Справочник» 2005
- И.В. Савельев «Курс общей физики» 1970