Как сделать датчик утечки воды
Как сделать датчик протечки воды своими руками
Водопроводная система дома, квартиры, в составе которой присутствует большое количество бытовых устройств (стиральная и посудомоечная машины, полотенцесушитель и другие) обладает большим риском создания аварийных ситуаций связанных с протечками воды. Далеко не всегда их можно самостоятельно обнаружить вовремя и принять меры к устранению. Как следствие — затопление своей квартиры и проживающих внизу соседей, что несомненно ведет к значительным убыткам. Минимизировать размер бедствия может умная система оповещения, которая действует при первых признаках появления протечек. В основу этой системы входят датчики протечки воды, а в совокупности с другими умными приборами, такими как умные розетки, они могут создать отличную умную среду у вас дома и избавить от любых сложностей и проблем.
Принцип работы устройства
За основу для анализа наличия протечек принимаются различные физические свойства воды.
Датчики, измеряющие электропроводимость между контактами наиболее часто используются для контроля наличия протечек. Такая схема, собранная самостоятельно, часто заменяет собой промышленный образец. Сами контакты обычно изготавливаются из покрытой фольгой платы, между которыми прорезается изолирующая дорожка.
Классификация датчиков по характеру работы
Различают устройства разными способами, один из них — это возможности и поведение гаджета в критической ситуации.
Защита от протечек своими руками
Собрать электрическую схему, работающую на появлении в ней электрического тока при наличии между контактами воды может любой человек знакомый с паяльником и обладающий минимальными навыками любителя радиоэлектроники. Существует много вариантов как простых, так и более сложных. Приведем некоторые примеры.
Самый простой способ основан на применении транзистора
В схеме применяется достаточно большая номенклатура составных транзисторов (подробно о каких моделях идет речь — смотри изображение). Кроме него в схеме применяются следующие элементы:
Полупроводниковый прибор находится в закрытом состоянии в схеме, где источнику питания не позволяет заставить его работать установленная мощность. Если появляется дополнительный источник тока, вызванный благодаря утечке, транзистор открывается и подается питание на звуковой или световой элемент. Устройство работает как сигнализатор наличия протечки воды.
Корпус для датчика можно изготовить из горлышка от пластмассовой бутылки.
Конечно, приведенный вариант простейшей схемы может быть использован только для понимания принципов работы, практическая ценность такого датчика минимальна.
Аквасторож своими руками
В отличие от предыдущего способа, где для устранения протечки требуется присутствие человека, здесь сигнал поступает на аварийное устройство, которое перекрывает подачу воды автоматически. Для выработки такого сигнала требуется собрать более сложную электрическую схему, в которой основную роль играет микросхема LM7555.
Присутствие микросхемы позволяет стабилизировать параметры сигнала за счет сравнительного аналогового устройства находящегося в ее составе. Оно срабатывает на тех параметрах сигнала, которые необходимы для приведения в действие аварийного устройства, перекрывающего воду.
В качестве такого механизма используется электромагнитный клапан или шаровой кран с электроприводом. Они встраиваются в водопроводную систему сразу после входных вентилей подачи воды.
Эта схема также может использоваться в качестве датчика для подачи светового или звукового сигналов.
Выход этой схемы может быть соединен с функциональной кнопкой старого сотового телефона, например, через оптрон или реле. Телефон, в свою очередь, может быть настроен на отправку СМС сообщения хозяину квартиры.
В заключение можно добавить, что датчик протечки не является особо сложным устройством, которое будет недоступно обычному обывателю, если захотеть, то можно собрать его самому у себя дома. Функции, которые выполняет эта маленькая невзрачная коробочка, должны быть внедрены в каждом доме, а польза от неё просто неоценима.
Видео по теме
Подробно о датчиках протечки воды
Скорее всего, у нас в стране нет такого человека, который не столкнулся бы с аварийными поломками в домашней системе водоснабжения. И очень неприятно устранять результаты аварии у себя в квартире. А что еще огорчает так это финансовые претензии соседей снизу.
Повсеместно набирают популярность датчики протечки разных модификаций и от разных производителей. Своевременная установка систем, которые предотвращают затопление квартиры, поможет сберечь нервы и деньги.
Принцип работы системы против протечек
Понятно, что если авария произошла на центральном стояке подачи воды в квартире – тут никакая система «автостоп» не поможет. Только перекрыть водоснабжение всего подъезда или дома.
Но есть немало поводов для волнений и у себя в квартире:
Стандартная система антипротечек реагирует на любой контакт с водой на полу. Датчик воды может быть размещен где угодно — санузел, кухня, под ванной или там где возможен прорыв водопровода.
Как работает такая система?
В основе всех извещателей от протечки воды наличие пары электродов.
При контакте с водой электрическая цепь замыкается. Сигнал о понижении сопротивления поступает прямиком на контроллер, который обрабатывает поступившую информацию и подает свой электрический сигнал на срабатывание электромагнитных клапанов, поставленных на трубах подводки воды в квартиру.
Вода в дом поступать не будет то тех пор, пока причины аварии не будет устранены. И только после этого система будет запущена снова и краны подачи воды откроются.
Такие комплексы работают автономно и в автоматическом режиме.
Наиболее вероятные точки прорыва воды
Системы «аквостоп» служат для своевременной сигнализации о протечке. Возможные места протечек:
Классификация систем защиты
Комплекты защиты от потопа не новое явление и их достаточно много. При всей схожести принципа реагирования на прорыв воды, у этих систем есть ряд отличий.
Основные признаки классификации комплектов «антипротечка»:
Количество отсекающих кранов
Так, например, у наборов NEPTUN BUGATTI PROW и GIDROLOCK в комплекте по 2 перекрывающих шаровых крана
А у комплекта фирмы Аквасторож — «Классика» — лишь один кран.
Логично предположить, что кранов должно быть столько, сколько стояков для подвода воды в квартире. Но общее количество кранов может быть, и увеличено, в зависимости от характера помещения и от выбранной системы антипротечек.
По способу сигнализации
Способы извещения о протечке тоже могут различаться:
Понятно, что пересылка SMS-сообщений возможна, если у системы есть GSM-передатчик. А это очень удобно, если авария произошла в момент, когда хозяев нет дома. Или SMS-сообщение параллельно отправляется на телефонный номер аварийной службы или управляющей компании.
Если систему подключить к Интернету, то появляется возможность групповой рассылки извещений через GPRS-соединение.
По методу обмена информацией
В случае протечки датчики передают сигнал на контроллер. Способов передачи сигнала два — проводной или беспроводной (по радиоканалу).
В проводном варианте датчик находится под постоянным напряжением в 5 Вольт. В нормальном состоянии из-за огромного сопротивления между двумя контактами ток по цепи «датчик-контроллер» не проходит. При попадании влаги цепь замыкается и на контроллер приходит электрический сигнал.
Чтобы не пропустить ложные срабатывания, а это возможно в таких влажных помещениях как ванная комната, контроллер регулируется на минимальный порог проходящего тока. При превышении заданного предела и произойдет срабатывание системы «антипотоп».
В беспроводных схемах такой порог срабатывания уже задан в самом датчике. Специальная микросхема непрерывно наблюдает за состоянием сопротивления между двумя контактами и, в случае тревоги, отправляет радиосигнал на приёмное устройство в контроллере. Понятно, что оба эти элемента системы работают на одной радиочастоте.
Но есть одна проблема.
Беспроводной небольшой датчик протечки воды может работать на больших расстояниях (до 200 метров). Но в разных системах от разных фирм используется свой принцип модуляции радиосигнала. По этой причине датчик контроля беспроводного типа из набора одной системы (например, GIDROLOCK) нельзя заменить аналогичным датчиком из другого набора (допустим, NEPTUN BUGATTI PROW).
Но лучшие производители таких систем сигнализации уже заранее дополняют комплект как проводными, так и беспроводными датчиками. Если каких-то датчиков будет не хватать, их всегда можно докупить.
Проводные датчики внезапной утечки воды более привлекательны из-за своей простоты и надежности. Но проводная система может нарушить дизайн помещения, поэтому возникает необходимость в скрытой проводке кабельных линий. Кроме того не всегда есть возможность чтобы подключался именно проводной датчик.
Типовой набор
Обе конструкции защиты от аварии — и проводная и беспроводная — состоят из одинакового набора компонентов:
Шаровые краны
Основа систем от протечек — электрокран. Нужно обращать внимание на следующие параметрамы:
Основной параметр — скорость реакции. От того насколько быстро кран перекроет воду зависит размер ущерба от прорыва воды.
Его размеры больше интересны с точки зрения минимизации пространства под монтаж кранов.
А вот на то, из какого материала изготовлена задвижка, непременно стоит обратить внимание при выборе системы «аквастоп» для своего дома. Луше отдать предпочтение дорогим, но надежным кранам из нержавейки или латуни, чем китайским и дешевым из силумина.
Контроллер
Желательно приобрести систему, где есть автономный контроллер, чтобы не быть зависимым от периодических отключений электроэнергии. В самых топовых моделях могут быть два резервных источника энергии на случай отключения 220 В.
Для тех, кто предпочитает беспроводные датчики, есть модели контроллеров поддерживающие беспроводное соединение.
Желательно приобрести аппарат, у которого отклик на сигнал от датчика минимальный.
Ну а дальше сигнал уходит на электрокран, который и перекрывает воду.
Датчики
Если устанавливается система предупреждения о затоплении, не последнюю роль играют сами датчики и их количество. Считается что для полноценной работы системы достаточно четырех извещателей.
Также важным может быть:
Эти моменты также являются важными при выборе системы предупреждения от потопа.
Каждый беспроводной извещатель снабжён специальной схемой сравнения тока. Она сработает только в тот момент, когда величина тока достигнет определённого уровня. Он находится в режиме постоянного измерения сопротивления на контактах. Если значение сопротивления изменится, мгновенно посылается радиосигнал на приемник, который настроен на одну радиоволну с датчиком. Чтобы не было ложных сработок, сигнал передатчиков специальным образом модулируется.
Как правильно подключать
Все современные системы антипотопа отличаются простотой сборки и возможностью самостоятельного монтажа. Собственно говоря, это своего рода конструктор, состоящий из отдельных частей, которые довольно легко соединить между собой специальными разъемами.
Порядок монтажных работ состоит из:
Если у вводного патрубка на стояке присутствует врезной тип подключения то, например такая система как «Аквасторож», монтируется непосредственно к нему. Если нарезной — то может понадобиться переходник в виде нарезной гайки для соединения двух труб (муфта).
Но, в любом случае, резьбовые соединения необходимо обмотать ФУМ-лентой для герметизации. И таким образом присоединить электрозадвижку.
Это что касается водопроводной части.
Присоединение контроллеров у каждой системы может происходить по-разному. Поэтому советуем внимательно изучить инструкцию. В ней должны быть указаны места подключения разъемов и их маркировка по проводам.
Такая же маркировка есть и на проводных датчиках.
Присоединение беспроводных извещателей к контроллеру совершается автоматически.
Контроллеру не требуется дополнительных настроек — он готов к работе сразу после подключения и подачи электропитания.
Чтобы исключить появление случайных срабатываний водой, на панели управления находится регулятор задержки, которым можно установить время от момента попадания воды на контакты извещателя до момента отключения водоснабжения.
Если система снабжена дополнительным блоком для автономной работы, его монтируют уже в конце монтажа всей системы.
Варианты самодельного изготовления
Если есть время, возможность и желание — можно изготовить датчик протечки воды своими руками.
Простейшая конструкция
Начнем с простейшего варианта.
На рисунке снизу показа принципиальная схема. Она совсем не сложная и доступная для самостоятельной сборки.
Собирается она на основе транзистора VT1 (BC515, 517 или 618).
Питание с батарейки на 9 В подается на транзистор VT1 и далее по цепи на простейший динамик В1 (пищалка).
Именно в этой схеме применена 9-ти вольтовая батарейка «Крона».
В качестве корпуса использована обычная мыльница.
С регулятором чувствительности
Если немного усложнить предыдущую схему, можно дополнить ее подстраиваемой чувствительностью. На схеме эту функцию выполняет переменный резистор РЭС60. Можно настроить на срабатывание при появлении пара или при полном погружении датчика в воду.
Как датчик большой протечки воды в обоих вариантах используется гетинаксовая пластина.
В этой схеме нет динамика. Ток от батарейки проходит через пластину. В нормальном состоянии цепь разомкнута, но, если вода замыкает контакты, то электричество поступает на транзистор РЭС60 (выполняет роль ключа), а от него идет на аварийный клапан.
Выбор системы «антипотоп»
Основные требования к таким системам однотипны:
Есть еще некоторые нюансы при выборе такого рода систем:
Напоследок можно посоветовать обратить внимание на проверенные бренды подобных систем:
Заключение
Конечно, человек и сам в состоянии перекрыть воду в случае домашнего потопа. Соседи снизу будут спасены, если хозяин верхней квартиры будет именно в этот момент дома. Но так как такая вероятность — довольно редкое явление, то активная система от протечек будет весьма актуальна.
Видео по теме
Датчик предотвращения протечки воды своими руками
Вода — это жизнь. Если она в кране, или в радиаторе отопления, это благо. А если она на полу вашей квартиры, или на потолке соседа снизу — это большие финансовые и моральные неприятности. Разумеется, необходимо регулярно проверять систему водоснабжения и отопления на предмет коррозии или трещин в пластиковых трубах. Однако прорыв воды обычно происходит внезапно, без признаков надвигающейся опасности. Хорошо, если в этот момент вы дома, и не спите. Но, по закону подлости, протечки возникают как раз в ночное время, или когда вас нет дома.
Простые правила борьбы с этой проблемой (особенно это касается старого жилого фонда, с изношенными сетями):
Последний пункт списка мы рассмотрим подробнее.
Как сигнализировать об утечке воды
Решение вопроса пришло в быт из яхтенного мира. Поскольку судовые помещения нижнего яруса (особенно это касается трюмов) находятся ниже ватерлинии, в них регулярно скапливается вода. Последствия понятны, вопрос в том, как с этим бороться. Ставить для контроля отдельного вахтенного матроса нерационально. Тогда кто даст команду на включение откачной помпы?
Существуют эффективные тандемы: датчик наличия воды, и автоматическая помпа. Как только датчик обнаружит заполнение трюма, включается мотор помпы, и производится откачка.
Датчик воды — не что иное, как обычный поплавок на шарнире, соединенный с выключателем помпы. Когда уровень воды поднимается на 1–2 см, одновременно срабатывает сигнализация и мотор откачной помпы.
Удобно? Да. Безопасно? Разумеется. Однако такая система вряд ли подойдет для жилого дома.
Стало быть, нужна более чувствительная система сигнализации от протечек. Это вопрос датчиков, а исполнительная часть бывает двух видов:
1. Только сигнализация. Она может быть световой, звуковой, или даже соединенной с GSM сетью. В этом случае вы получите сигнал на мобильный телефон, и сможете дистанционно вызвать аварийную бригаду. 
2. Отключение подачи воды (к сожалению, такая конструкция не работает с системой отопления, только водопровод). После главной задвижки, которая подает воду от стояка в квартиру (не важно, до или после прибора учета), установлен электромагнитный клапан. При подаче сигнала от датчика, вода перекрывается, и дальнейший потоп останавливается. 
Естественно, система отключения воды еще и сигнализирует о проблеме любым из вышеуказанных способов. Эти устройства в широком ассортименте предлагаются сантехническими магазинами. Казалось бы, материальный ущерб от потопа потенциально выше цены спокойствия. Однако большинство граждан живет по принципу «пока гром не грянет, мужик не перекрестится». А более прогрессивные (и рачительные) владельцы жилья, изготавливают датчик протечки воды своими руками.
Принцип работы датчиков протечек
Говоря о блок схеме — все очень просто. Некий элемент фиксирует жидкость в точке его размещения, и подает сигнал в исполнительный модуль. Который, в зависимости от настроек может подавать световые или звуковые сигналы, и (или) дать команду на перекрытие задвижки.
Как устроены датчики
Поплавковый механизм рассматривать не будем, поскольку в домашних условиях он не эффективен. Там все просто: основание закреплено на полу, на шарнире подвешен поплавок, который при всплытии замыкает контакты выключателя. Подобный принцип (только механический) применяется в бачке унитаза.
Чаще всего применяется контактный датчик, который использует естественную способность воды проводить электрический ток.
Разумеется, это не полноценный включатель, через который проходит напряжение 220 вольт. К двум контактным пластинам (см. иллюстрацию) подключается чувствительная схема, которая фиксирует даже небольшую силу тока. Датчик может быть отдельным (как на фотографии выше), или встроенным в общий корпус. Такое решение применяется на мобильных автономных датчиках, работающих от батарейки или аккумулятора.
Если у вас нет системы «умный дом», а вода подается без всяких электромагнитных клапанов, именно простейший датчик со звуковой сигнализацией можно использовать в качестве стартового варианта.
Самодельный датчик простейшей конструкции
Несмотря на примитивность, датчик достаточно эффективен. Домашних мастеров эта модель привлекает копеечной стоимостью радиодеталей, и возможностью сборки буквально «на коленке».
Базовый элемент (VT1) — NPN транзистор серии BC515 (517, 618 и им подобные). С его помощью подается питание на звуковой сигнализатор (B1). Это простейший готовый зуммер со встроенным генератором, который можно приобрести за копейки, или выпаять из какого-нибудь старого электроприбора. Питание требуется порядка 9 вольт (конкретно для этой схемы). Есть варианты под 3 или 12 вольтовые батарейки. В нашем случае используется элемент питания типа «Крона».
Как работает схема
Секрет в чувствительности перехода «коллектор-база». Как только через него начинает протекать минимальный ток, открывается эмиттер, и подается питание на звуковой элемент. Раздается писк. Параллельно можно подключить светодиод, добавляя визуальную сигнализацию.
Сигнал к открытию коллекторного перехода дает та самая вода, о наличии которой надо сигнализировать. Из металла, не подверженного коррозии, изготавливаются электроды. Это могут быть два кусочка медной проволоки, которую можно просто облудить. На схеме точки подключения: (Электроды).
Собрать такой датчик можно на макетной плате.
Затем прибор помещается в пластиковую коробочку (можно в мыльницу), в донышке которой проделаны отверстия. Желательно, чтобы при попадании воды, она не касалась монтажной платы. Если хочется эстетики, печатную плату можно вытравить.
Недостаток такого датчика — различная чувствительность к разным типам воды. Например, дистиллят от протекающего кондиционера может остаться незамеченным.
Исходя из концепции: недорогой автономный прибор, его нельзя интегрировать в единую систему защиты вашего дома, даже самодельную.
Более сложная схема, с регулятором чувствительности
Себестоимость такой схемы тоже минимальная. Выполняется на транзисторе КТ972А.
Принцип работы аналогичен предыдущему варианту, с одним отличием. Сформированный сигнал о наличии протечки (после открытия эмиттерного перехода транзистора), вместо сигнального устройства (светодиод или звуковой элемент), подается на обмотку реле. Подойдет любое слаботочное устройство, типа РЭС 60. Главное, чтобы напряжение питания схемы соответствовало характеристикам реле. А уже с его контактов, информацию можно подавать на исполнительное устройство: система «умный дом», сигнализация, GSM передатчик (на мобильный телефон), аварийный электромагнитный клапан.
Дополнительное преимущество такого исполнения — возможность настройки чувствительности. С помощью переменного резистора регулируется ток перехода «коллектор-база». Вы можете настроить порог срабатывания от появления росы или конденсата, до полноценного погружения датчика (контактной пластины) в воду.
Датчик протечки на микросхеме LM7555
Этот радиоэлемент является аналогом микросхемы LM555, только с меньшими параметрами потребления энергии. Информация о наличии влаги поступает с контактной площадки, обозначенной на иллюстрации, как «датчик»:
Для повышения порога срабатывания, ее лучше выполнить в виде отдельной пластины, соединенной с основной схемой проводами с минимальным сопротивлением.
Оптимальный вариант на фото:
Если вы не хотите тратить деньги на покупку подобного «концевика», его можно вытравить самостоятельно. Только обязательно покройте оловом контактные дорожки, для повышения коррозийной устойчивости.
Как только между дорожками появляется вода, пластина становится замкнутым проводником. Через встроенный в микросхему компаратор начинает протекать электрический ток. Напряжение быстро возрастает до порога срабатывания, при этом открывается транзистор (который выполняет роль ключа). Правая часть схемы — командно исполнительная. В зависимости от исполнения, происходит следующее:
Информация: Разумеется, можно своими руками изготовить и запорный клапан. Однако это сложное устройство лучше приобрести в готовом виде.
Схему можно выполнить по макету печатной платы, которая одинаково подойдет как для LM7555, так и для LM555. Устройство питается от напряжения 5 вольт.
Важно! Блок питания должен быть с гальванической развязкой от 220 вольт, чтобы опасное напряжение не попало в лужу воды при протечке.
На самом деле, идеальный вариант — использование зарядного устройства от старой мобилки.
Себестоимость подобной самоделки не превышает 50–100 рублей (на покупку деталей). При наличии в запасниках старой элементной базы, можно свести затраты к нулю.
Корпус — на ваше усмотрение. При таких компактных размерах, найти подходящую коробочку не составит труда. Главное, чтобы от общей платы до контактной пластины датчика, расстояние было не более 1 метра.
Общие принципы размещения датчиков протечки
Любой владелец помещения (жилого или офисного) знает, где проходят коммуникации водоснабжения или отопления. Потенциальных мест протечки не так много:
Разумеется, в идеале, датчики должны быть расположены именно под этими устройствами. Но тогда их может быть слишком много, даже для варианта самостоятельного изготовления.
На самом деле, достаточно 1–2 датчиков на потенциально опасное помещение. Если это ванная комната, или туалет — как правило, имеется порожек входной двери. В этом случае, вода набирается, как в поддон, слой может достигать 1–2 см, пока жидкость не прольется через порог. В этом случае, место установки не критично, главное, чтобы датчик не мешал передвигаться по комнате.
На кухне датчики устанавливаются на пол под раковиной, за стиральной или посудомоечной машиной. Если возникнет протечка, она сначала образует лужицу, в которой и сработает сигнализация.
В остальных помещениях прибор устанавливается под радиаторами отопления, поскольку через спальню или гостиную трубы водоснабжения не прокладываются.
Не лишним будет установка датчика в нишу, по которой проходят стояки трубопроводов и канализации.
Наиболее критичные точки прорыва воды
При равномерном рабочем давлении, риск протечки минимален. Тоже самое относится к смесителям и кранам, если вы открываете (закрываете) воду плавно. Слабое место системы трубопроводов проявляет себя при гидроударах:
Как правильно размещать датчики
Контактная пластина должна располагаться как можно ближе к поверхности пола, не касаясь его. Оптимальная дистанция: 2–3 мм. Если контакты разместить непосредственно на полу, будут возникать постоянные ложные срабатывания из-за конденсата. Большое расстояние снижает эффективность защиты. 20–30 миллиметров воды, это уже проблема. Чем раньше сработает датчик, тем меньше потери.
Вне зависимости от того, приобретается система защиты от протечек в магазине, или изготавливается своими руками, надо знать единые стандарты ее работы.
Классификация устройств
Вывод
Затратив немного времени, и минимум средств, вы сможете обезопасить себя от серьезных финансовых проблем, связанных с потопом в квартире.