Датчик протечки воды: назначение, устройство, принцип работы

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.

Устройство датчика протечки воды
Рис. 1. Устройство датчика протечки воды

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.

Принцип действия датчика протечки воды
Рис. 2. Принцип действия датчика протечки воды

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.

Проводной и беспроводной датчик протечки
Рис. 3. Проводной и беспроводной датчик протечки

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.
Поплавковые датчики протечки воды
Рис. 4. Поплавковые датчики протечки воды
  • 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.

Деление датчиков протечки воды по количеству кранов
Рис. 5. Деление датчиков протечки воды по количеству кранов

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:

Схема подключения датчика протечки в системе водоснабжения
Рис. 6. Схема подключения датчика протечки в системе водоснабжения

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:

Схема распиновки контроллера для подключения датчика протечки воды
Рис. 7. Схема распиновки контроллера для подключения датчика протечки воды

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:

Схема комбинированного подключения
Рис. 8. Схема комбинированного подключения

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

  1. А.Кашкаров «Датчики в электронных схемах: от простого к сложному» 2013
  2. Гленн Дж. Сартори «Промышленная электроника» 2016
  3. Фрайден Дж «Современные датчики. Справочник» 2005
  4. И.В. Савельев «Курс общей физики» 1970

Leave a Comment

Your email address will not be published.