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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 급수 시스템 제어 장치. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 가정, 가정, 취미 저자는 자신의 경험을 바탕으로 개별 저장수 공급 시스템을 구성하기 위한 기본 원칙을 제시하고 이러한 시스템을 위해 개발한 제어 장치에 대해 설명합니다. 그의 의견으로는 신뢰성과 작동 안전성에 대한 요구 사항을 충족합니다. 현대 시골집, 농장 또는 여름 별장에서 물 없이는 불가능합니다. 외딴 곳에서는 중앙 집중식 물 공급이 비실용적이며 물 공급원은 우물, 우물 또는 개방형 저수지입니다. 후자의 옵션은 저수지 오염 가능성과 급수 시스템 전체에 오염 물질 확산으로 인해 매우 바람직하지 않습니다. 우물에서 물을 길어올 수 있지만, 물이 없으면 우물을 파는 일만 남습니다. 도시에서 멀어질수록 정전이 자주 발생하므로 일정 기간 동안 충분한 물을 보유할 수 있는 저장 탱크를 갖춘 급수 시스템이 바람직합니다. [1]과 같은 가장 간단한 급수 시스템은 감독 하에만 사용하기에 적합합니다. 다양한 용량의 펌핑 스테이션이 판매되지만 저장 탱크에 물 공급량이 많은 스테이션의 가격이 인상적입니다. 따라서 저장식 급수 시스템을 자체 제작하면 상당한 비용을 절약할 수 있습니다. 수원, 펌프, 물 공급 및 배출용 파이프, 저장 탱크를 포함하는 급수 시스템의 설계를 통해 시스템의 설치 위치와 작동 온도 조건을 파악함으로써 다음을 수행할 수 있습니다. 가능한 작동 모드를 상상하고, 비상 상황을 예측하고, 이를 기반으로 시스템 전체와 특히 제어 장치에 대한 요구 사항을 결정합니다. 급수 시스템의 운영은 안전해야 하며, 제조, 설치, 유지 관리가 간단해야 하며, 제어 장치와 센서의 신뢰성이 높아야 합니다. 시스템은 수년간 고장 없이 작동할 수 있어야 하며, 제어 장치는 비상 상황을 식별하고 신호를 보내며 상황이 전개되는 것을 방지할 수 있어야 합니다. 가능한 모든 물 공급 제어 시스템 중 가장 간단한 시스템은 저장 탱크 내 물의 존재 및 수위를 감지하는 전극 센서가 장착된 시스템입니다. 그들의 생산에는 많은 양의 금속 가공이 필요하지 않습니다. 전극은 탱크 세척 및 기타 유지 관리 작업을 위해 쉽게 제거할 수 있으며 이후 쉽게 다시 설치할 수 있습니다. 유사한 구성이 [2]에 설명되어 있습니다. 그러나 전극과 저장 탱크의 스테인레스 스틸에는 철 외에도 니켈, 망간, 크롬 및 기타 금속과 같은 합금 첨가제가 포함되어 있는 것으로 알려져 있습니다. 식수에 들어가 몸에 들어가면 건강에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 전극 레벨 센서와 함께 작동하는 제어 장치를 제조할 때 생물학적 안전성을 무시할 수 없습니다. 전극에서 일어나는 전기화학적 과정과 물의 전기분해를 최소화하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 전극에 인가되는 전압이 낮아야 하며 단기간 펄스로 공급되어야 합니다. 급수 시스템 개발을 시작할 때 워터 펌프의 기능을 고려해야 합니다. 작동 원리에 따라 진동형과 원심형의 두 가지 주요 유형으로 분류할 수 있습니다. 우물에서 집중적으로 작동하는 진동 펌프는 케이싱과의 마찰로 인해 고무 또는 플라스틱 물 호스에 손상을 줄 수 있습니다. 손상된 호스를 통해 시스템으로 물이 유입되는 것을 멈추면 펌프는 고장이 나거나 자동으로 또는 사람이 꺼질 때까지 계속 작동합니다. 이러한 경우에는 문제를 시급히 해결해야 하는데, 이는 특히 겨울에 노동집약적이고 불쾌한 일입니다. 특히 고무인 경우 호스의 입자가 마찰되면 수질이 저하될 수도 있습니다. 알루미늄 펌프 케이싱이 강철 케이싱에 닿으면 접촉 전위차가 발생하여 강철 파이프와 알루미늄 케이싱의 전기화학적 부식이 발생합니다. 이로 인해 물이 펌프 권선에 침투하여 손상될 수 있습니다. 알루미늄 케이싱에 펌프를 사용하면 폴리에틸렌 케이싱 파이프를 사용하더라도 물 맛이 눈에 띄게 악화되는 것으로 나타났습니다. 이는 검정색 또는 스테인리스 스틸로 만들어진 케이싱 파이프에서 특히 두드러집니다. 이러한 물을 마시고 요리하는 데 사용하면 알루미늄, 철 및 합금 금속이 용해되어 신체가 점차 중독됩니다. 이 문제에 대한 가장 좋은 해결책은 플라스틱 또는 스테인리스 스틸 하우징에 플라스틱 케이스와 원심 수중 펌프를 사용하는 것입니다. 알루미늄 케이스 펌프를 스테인레스 스틸 케이스 펌프로 교체한 후 XNUMX시간 이내에 물 맛이 좋아지는 것을 느낄 수 있습니다. 따라서 식수 공급 시스템에 사용되는 수중 펌프에는 알루미늄 또는 마그네슘 합금으로 만들어진 물과 접촉하는 하우징이나 기타 부품이 있어서는 안됩니다. 급수 시스템 제어 장치의 첫 번째 요구 사항은 저장 탱크의 주어진 수위를 유지하는 것입니다. 두 번째 요구 사항은 공급 네트워크의 전압이 10% 이상 감소하거나 증가할 때 펌프가 작동하도록 허용해서는 안 된다는 것입니다. 펌프를 제어하려면 전자기 릴레이나 상시 개방 접점이 있는 스타터를 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 제어 장치의 일반적인 오작동이나 전기 네트워크의 전압 부족 시 펌프가 꺼집니다. 펌프에서 저장 탱크로 이어지는 파이프가 손상된 경우 제어 장치는 항상 펌프를 꺼야 합니다. 이렇게 하면 인근 건물과 지역이 물에 범람하는 것과 함께 펌프의 무제한 작동을 방지할 수 있습니다. 장치는 펌프를 꺼야 하며, 저장 탱크 채우기를 중단하고 물 분배 파이프라인이 누출되는 경우에도 작동해야 합니다. 동시에, 저장 탱크로부터의 물 공급도 차단되어야 합니다. 이러한 요구 사항을 충족하려면 탱크에 유입되는 물의 유량 센서와 누출 가능성이 있는 곳에 습도 센서가 필요합니다. 그리고 마지막으로 제어 장치는 저장 탱크에서 물이 넘치지 않도록 해야 하므로 저장 탱크의 수위 제한 센서가 필요합니다. 수십 년 동안 집에서 만든 급수 시스템을 자동 모드로 운영해 본 결과 설명된 요구 사항 중 어느 것도 불필요한 것으로 간주될 수 없음을 알 수 있습니다. [3]에 설명된 펌프 제어 장치의 작동 경험에 대해 말하면 XNUMX년에 한 번씩 접점을 청소해야 했습니다. 리드 스위치가 있는 펌프 제어 장치는 XNUMX~XNUMX년에 한 번씩 개입이 필요했습니다. 독자들의 관심을 끌었던 저장형 급수 시스템의 비교적 간단한 제어 장치는 위에 나열된 요구 사항을 기반으로 설계되었습니다. 이 블록의 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 431. TLXNUMXILP 병렬 전압 안정기 마이크로 회로를 임계 요소 및 전자 키로 사용하여 작동의 단순성과 신뢰성이 보장됩니다.
제어 장치는 230V의 AC 주전원 전압으로 전원을 공급받으며 SB1 푸시 버튼 스위치를 사용하여 켜집니다. 변압기 T1, 다이오드 브리지 VD1 및 평활 커패시터 C1을 사용하여 8,5V(정격 네트워크 전압에서 12V)의 1차 교류 전압에서 정전압을 얻습니다. 이는 미세 회로 DA2, DA4, DA4에 조립된 전압 제어 장치로 이동합니다. 이 노드에 대한 아이디어는 [XNUMX]에서 발견되었습니다. 또한 SB3 버튼의 접점과 K1.3 릴레이의 상시 폐쇄 접점을 통해 정류된 전압은 [2]의 권장 사항에 따라 트랜지스터 VT3 및 VT5에 조립된 장치에 공급됩니다. 진폭 12V의 펄스를 생성하며 지속 시간은 커패시터 C4의 커패시턴스와 저항 R15의 저항에 의해 설정되고 반복 주기는 동일한 커패시터의 커패시턴스와 저항 R14의 저항에 의해 결정됩니다. 펄스는 마이크로 회로 DA3 및 DA5, 트랜지스터 VT1 및 릴레이 K1 및 K2에 조립된 장치에 전원을 공급합니다. 레벨 센서 E1-E3 및 유량 센서 E4의 전극과 습도 센서가 이 노드에 연결됩니다. 센서 E1~E4의 전극과 저장탱크 본체 사이의 전압은 약 12V이며, 탱크 안의 수위를 판단할 때만 펄스되어 전극에 인가된다. 펄스 중 DA5 칩의 상태는 하부 레벨 센서(전극 E2)와 탱크 본체 사이의 물의 존재 및 저항에 따라 달라집니다. 저장 탱크에 물이 없거나 수위가 전극 E2보다 낮으면 DA5 마이크로 회로가 열리고(양극-음극 회로 닫힘) 릴레이 K2가 켜집니다. 접점 K2.1 및 K2.2는 워터 펌프 M1에 주전원 전압을 공급합니다. 접점 K2.3이 닫히면 펄스 생성이 중지됩니다. 트랜지스터 VT3의 콜렉터 전압은 일정해집니다(약 12V). K2.4 연결을 끊고 전극 E2를 분리합니다. 탱크와 닫는 전극 E1 (상위 센서)과 탱크 본체를 물로 채운 후 DA5 마이크로 회로와 릴레이 K2가 꺼집니다. 펌프 M1이 멈추고 탱크로의 물 공급이 중단됩니다. 미세 회로 DA1, DA2, DA4 및 미세 회로 DA3, 트랜지스터 VT1 및 릴레이 K1에 조립된 장치는 비상 상황에서 펌프 M1을 끄고 이를 알리고 제어 장치를 "비상" 모드로 유지하도록 설계되었습니다. LED HL1과 HL2는 각각 작동 모드와 비상 모드를 표시하는 역할을 합니다. 다음과 같은 비상 상황에서는 펌프가 꺼지고 저장탱크에 물 공급이 중단됩니다. 첫째, 공급 전압이 허용 한계(공칭 값의 ±10%)를 초과하는 경우입니다. 이를 위해 네트워크 전압에 비례하는 커패시터 C1의 불안정한 정류 전압의 현재 값을 지속적으로 모니터링합니다. 이 전압이 저항 R1를 트리밍하여 설정된 하한 임계값보다 낮을 때 칩 DA2이 닫히고 DA4가 열립니다. 정류된 전압이 저항 R4을 트리밍하여 설정된 상한 임계값을 초과하면 DA13 칩이 열립니다. 두 경우 모두 비상 차단 및 경보 릴레이인 K1이 활성화되고 자체 차단됩니다. 두 번째 비상 모드는 펌프가 오작동하거나 펌프가 작동 중일 때 발생하지만 예를 들어 공급원이 없거나 파이프 라인이 손상되어 물이 탱크로 흐르지 않는 경우입니다. 전극 E4가 위치한 탱크로 들어가는 물의 흐름이 탱크 본체에 전기적으로 연결되지 않으면 커패시터 C2가 충전됩니다. 커패시터의 전압이 DA3 칩의 임계 전압에 도달하면 열립니다. 알람 릴레이 K1이 활성화되었습니다. 커패시터 C2와 저항 R7, R8은 비상 모드를 켤 때 지연을 생성합니다. 시스템이 제대로 작동하는 경우 펌프를 켠 후 물이 탱크로 들어가는 파이프를 채우고 탱크에 들어가서 전극 E4에 도달하는 데 필요합니다. 다음 비상 모드는 물 흐름 파이프가 손상되거나 탱크에서 물이 넘칠 위험이 있을 때 발생합니다. 습도 센서와 한계 레벨 전극 E3을 사용하여 결정되며 트랜지스터 VT1, 미세 회로 DA3 및 릴레이 K1에 의해 켜집니다. 비상 모드에서는 릴레이 접점 K1.3이 12V 공급 전압에서 펄스 발생기를 분리하여 펌프에 대한 전압 공급을 방지합니다. 동시에, 작동된 상태에서 K1.4 블록 릴레이 K1에 접촉하고, 솔레노이드 밸브 Y1.1의 권선에 K1.2 및 K1 공급 전압을 접촉시킵니다. 이 경우 평상시 열려 있는 밸브 Y1이 닫혀 탱크에서 유동관으로의 물 흐름이 중단됩니다. 푸시 버튼 스위치 SB1을 사용하여 제어 장치를 껐다가 (사고 제거 후) 켜고 푸시 버튼을 사용하여 작동 모드에서 탱크에서 물 공급을 차단하여 저장 탱크에서 물 공급을 복원할 수 있습니다. 스위치 SB2. 접점을 닫으면 전기 유압식 밸브 Y1이 닫히고 흐름 파이프로의 물 흐름이 중단됩니다. 사고 제거 중에 제어 장치가 꺼지지 않은 경우 제거한 후 SB3 버튼을 눌러 잠금 장치를 제거하고 제어 장치를 작동시킬 수 있습니다. 푸시 버튼 스위치 SB4를 사용하면 제어 장치가 꺼진 상태에서도 펌프를 켜고 저장 탱크에 물을 공급할 수 있습니다. 릴레이 세트와 전력 변압기를 사용하여 구조 요소 선택을 시작하는 것이 좋습니다. 릴레이에는 2개의 접점 그룹이 있어야 합니다. 퓨즈 링크 FU3 및 FUXNUMX은 펌프 작동 지침에 따라 선택됩니다. 저자는 릴레이 K1 - REK78/4 5 A 12 V DC IEC, 릴레이 K2 - REK77/4 10 A 12 V DC IEC를 사용했습니다. 해당 매개변수는 [6]에 나와 있습니다. 두 릴레이 모두 제어 장치 하우징에 있습니다. 이는 해당 용도로 설계된 PPM77/4 및 PPM78/4 소켓에 설치됩니다. 지정된 릴레이를 찾을 수 없는 경우 코일 작동 전압이 12V이고 전환용 접점 그룹이 2개 있는 다른 릴레이를 선택하십시오. 릴레이 접점 K1는 MXNUMX 펌프 모터의 시동 전류 또는 XNUMX배의 작동 전류보다 큰 전류를 전환하도록 정격되어야 합니다. 강압 네트워크 변압기 T1에는 8,5V(무부하) 전압의 1차 권선이 있어야 합니다. 릴레이 K2 또는 K15가 활성화될 때 "새깅"을 방지하려면 변압기의 전력이 릴레이 코일이 소비하는 총 전력보다 20~50배 더 커야 합니다. 일반적으로 100~12W이면 충분합니다. 제어 장치가 이 전압 값에 따라 네트워크의 전압을 제어하므로 안정화된 XNUMXV 전압 소스를 사용하는 것은 불가능합니다. 24V 코일이 있는 릴레이와 17차 전압이 25V인 변압기를 사용하는 것이 허용됩니다. 이러한 교체 시 35V 산화물 커패시터를 50V 또는 8,5V 커패시터로 교체해야 합니다. 장치 설정 방법은 그렇지 않습니다. 변화. 변압기의 17차 권선 전압이 1V 또는 3V보다 눈에 띄게 높은 경우 추가 통합 전압 안정기 10 또는 1를 SB7812 버튼의 핀 7824과 릴레이 K12의 핀 24 사이에 설치하고 출력 전압으로 전원을 공급해야 합니다. XNUMX 또는 XNUMXV 펄스 발생기. GT402G 트랜지스터는 GT403B-GT403D 또는 pnp 구조의 다른 중전력 트랜지스터로 대체될 수 있습니다. 포화 전압이 낮은 게르마늄 트랜지스터나 실리콘 트랜지스터가 선호됩니다. 트랜지스터 KT3102E 및 KT3107K는 적절한 구조의 유사한 저전력 트랜지스터로 교체됩니다. 예를 들어 KVR206 다이오드 브리지 대신 LT416, PBL405가 적합합니다. 1N4148 다이오드는 릴레이 권선을 통과하는 전류보다 적지 않은 허용 순방향 전류와 권선의 작동 전압보다 큰 역방향 전압으로 다른 다이오드로 대체될 수 있습니다. 저장 탱크의 물 추출 파이프에 설치된 Y1 전기 유압식 밸브는 평상시 열려 있어야 하고, 230V의 교류 전압에서 작동해야 하며, 물 추출에 사용되는 파이프의 연결 치수에 적합해야 합니다. 릴레이 코일의 작동 전류가 0,1A를 초과하는 경우 통합 안정기 DA3 및 DA5를 전계 효과 트랜지스터(예: BUZ11)로 교체해야 합니다. 이 경우 제어 장치 설정 방법은 동일하게 유지되지만 전계 효과 트랜지스터의 정전기 위험을 고려해야 합니다. 센서 전극은 직경 2~5mm의 스테인리스 와이어 또는 두께 0,5~1mm, 폭 6~10mm의 스테인리스 스틸 스트립으로 만들어집니다. 예를 들어 연선 알루미늄 와이어에서 추출한 강철 하중 지지 코어를 사용할 수 있습니다. 전극은 방수 절연재로 만들어진 공통판에 장착됩니다. 연결선은 탱크 내부의 습도가 높기 때문에 탱크 외부에 연결해야 합니다. E4 유량 센서 전극은 탱크로 들어가는 물의 흐름에 노출되도록 고정됩니다. 한계 레벨 센서 E3의 전극은 급수관 아래에 있지만 항상 상위 레벨 센서 E1의 전극 위에 있습니다. 습도 센서는 이중 구리선 섹션으로, 길이 50mm에 걸쳐 절연체를 벗겨내고 와이어 길이를 따라 100~500mm 간격으로 위치합니다. 이 와이어는 탱크가 넘칠 때 물이 흐를 수 있는 장소나 물 피팅의 느슨한 연결부에서 노출된 부분이 위치하도록 배치됩니다. 제어 장치는 절연 재료로 만들어진 모든 하우징에 조립할 수 있습니다. 예를 들어 결함이 있는 무정전 전원 공급 장치의 경우 변압기가 계속 작동하면 사용할 수 있습니다. XT 1 접점 블록은 센서로 가는 전선을 연결하기 위해 하우징에 설치됩니다. 블록의 거의 모든 요소가 위치한 인쇄 회로 기판이 그림 2에 나와 있습니다. 5. 조립된 각 유닛을 확인하고 조정하면서 단계적으로 보드에 장착하는 것이 좋습니다. 그들은 정류기와 전압 제어 장치로 작업을 시작한 다음 펄스 발생기를 설치하고 그 존재를 확인합니다. 그런 다음 DA2 칩과 릴레이 K1에 펌프 제어 장치를 조립하고 작동을 확인합니다. 마지막으로 조립할 것은 트랜지스터 VT3과 미세 회로 DAXNUMX의 비상 제어 장치를 조립하고 작동을 확인하는 것입니다. 그런 다음 스위치, 접점 블록, 변압기, 릴레이, 보드를 하우징에 설치하고 서로 연결할 수 있습니다. 오류 없이 설치하려면 주의가 필요합니다.
조립된 제어 장치 설정은 커패시터 C1의 DC 전압과 트랜지스터 VT3의 컬렉터에 펄스가 있는지 확인하는 것으로 시작됩니다. 전극 E1에서 전극 E2까지 탱크에서 물을 배수하는 기간은 실험적으로 결정됩니다. 그런 다음 커패시터 C4의 커패시턴스와 저항 R14의 저항을 줄이거나 늘려 펄스 사이에 동일한 일시 중지 기간을 설정합니다. 다이어그램에 표시된 값의 경우 펄스 지속 시간은 약 5초이고 펄스 사이의 일시 중지는 1분입니다. 주전원 전압 제어 장치에서 상한 및 하한 임계값을 설정하면 조정이 완료됩니다. 이를 위해서는 실험실 조정형 자동 변압기(LATR)를 사용하는 것이 편리합니다. 작업은 다음 순서로 수행됩니다. E4 유량 센서 전극은 점퍼를 통해 장치의 공통 와이어(XT1 블록의 핀 6 및 1)에 연결됩니다. 릴레이 K2.4의 접점 핀도 점퍼로 연결됩니다. 다이어그램에 따르면 트리밍 저항 R4의 엔진은 위쪽 위치에 설치되고 트리밍 저항 R13의 엔진은 아래쪽 위치에 설치됩니다. LATR을 사용하여 변압기 T1의 230차 권선에 공급되는 전압은 207V로 설정됩니다. 천천히 이 권선의 전압을 줄여 4V로 설정합니다. 트리머 저항 R1는 릴레이가 작동할 때까지 다이어그램에 따라 천천히 아래로 이동합니다. K230이 활성화되었습니다. LATR에서 제거된 전압은 3V로 증가하고 SB253 버튼을 누르면 "긴급" 모드가 취소됩니다. 이제 LATR을 사용하여 전압이 13V로 증가합니다. 이를 수행하면 튜닝 저항 R1 슬라이더가 다이어그램에 따라 천천히 위로 이동하여 다시 릴레이 K4 작동이 달성됩니다. 장치의 전원을 끈 후 점퍼 연결 전극 EXNUMX를 공통 와이어에 제거합니다. 다음으로 E4 유량 센서의 작동을 확인합니다. 이렇게 하려면 펌프를 끄고 DA1 칩의 제어 입력에서 전극 E2 및 E5를 분리합니다. 장치가 네트워크에 연결된 후 20~40초 후에 릴레이 K1이 작동해야 합니다. 그런 다음 장치가 꺼지고 접점 K2.4에서 점퍼가 제거되고 센서 E1과 E2가 연결됩니다. 그런 다음, 젖은 천을 전선의 노출된 부분에 대어 습도 센서의 작동을 확인하십시오. 급수 시스템을 배치할 때 온도 요인을 고려해야 합니다. 수원에서 물을 공급하는 파이프는 직선이어야 하며 수원을 향해 길이 20m당 30~XNUMXmm의 일정한 경사를 가져야 합니다. 이렇게 하면 원심 펌프가 정지한 후 물이 펌프를 통해 공급원으로 다시 흐르기 때문에 파이프에서 물이 얼지 않게 됩니다. 저장 탱크는 난방이 되는 방이나 다락방(굴뚝과 함께 단열되어 있는 곳)의 모든 소비자 위에 설치해야 합니다. 급수 시스템 제어 장치는 편리한 장소에 설치됩니다. HL2 LED를 KPE-842와 같은 생성기가 내장된 압전 사운드 방출기로 교체하는 것이 유용할 수 있습니다. 이 경우 경보음 신호를 끌 수 있도록 저항 R2를 스위치로 교체하는 것이 좋습니다. 문학
저자: M. Muratov
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