水検出回路 - 動作原理と基本
養魚池やプールを所有している場合は、水漏れがどれほどイライラするかを理解しています。水を補充し続けるように促されますが、これは面倒で、時間がかかり、長期的には費用がかかります.したがって、ゆっくりと有害なリークがあるかどうかを追跡することは非常に重要です。しかし、いつ問題が発生したかを知るために、高度な漏水検知システムは必要ありません。シンプルな水検出器回路は、面倒な配管の漏れを特定するのに役立ちます.この単純なプロジェクトのダイナミクスについて詳しく説明します。見てください。
水検出回路の回路図
以下は、この回路の概略図です。回路図は異なる場合がありますが、基本的な表現を以下に示します。
図 1:水検出器の回路図
注: 上記の回路では、LM339 コンパレータを使用して、センス プローブ電圧と基準電圧 VREF を比較します。 .プールや池の水位の変化をチェックする回路が必要だとします。
したがって、実際には、下の図に示すように、センス プローブとグランド プローブが必要になります。
図 2:水検出器のセットアップの図
この場合、プローブはブレッドボードのジャンパー線です。
水検出回路のコンポーネント
上記の回路図から、いくつかの電子部品を識別できます。それらには以下が含まれます:
R1 から R5 オームの抵抗器
Q1- 2N3904 トランジスタ
C1 =0.1 uF コンデンサ
ダイオード D1/緑色 LED
T1=BC557 PNP トランジスタ
U1-LM339 コンパレータ IC
回路はどのように機能しますか?
図 3:サーキットで作業する技術者
前述の図の回路で説明したように、LM339 コンパレータは非常に重要です。また、注目すべきは、以前にセンス プローブとして紹介した電圧プローブです。
このプローブの電圧は、主に水と接触しているかどうかに依存します。
開回路では、センスプローブは水と接触していません。したがって、上の回路図に示されているように、センス プローブの電圧は 5V になります。
この場合、コンパレータの入力インピーダンスは非常に高くなります。その結果、R3 にわずかな電流が流れます。また、この抵抗の両端の電圧はゼロになります。したがって、コンパレータの反転入力電圧とセンス プローブの電圧は 5V になります。
分圧器
次に、センスプローブと水を接触させます。この場合、グランドとセンス プローブの間に抵抗が生じます。その後、抵抗はセンス電圧と接地電圧の間の分圧器を形成します。
この抵抗を WATER と呼びます。
これは、プローブが水に触れたときにどのように水の抵抗を実現するかを表したものです。
図 4:耐水性の図
センサー プローブの電圧の回路方程式 VPROBE :
RWATERのとき 1 MΩ 未満、VPROBE の電圧 2.5V以下になります。精製水をテストしていないため、水の抵抗は 1 MΩ 未満であると想定しています。
この場合、純水の抵抗率は未精製の水の抵抗率よりも高くなります。
したがって、電圧レベルをチェックすることで、センス プローブが水に接触しているかどうかを判断できます。 2.5V 以上の場合、プローブは水と接触していません。一方、2.5V のしきい値を下回っている場合は、水と接触している可能性があります。
コンパレータがあるため、ここでの電圧比較が可能であることを思い出してください。また、注目すべきは、扱っている基準電圧が 2 つの 100 KΩ 抵抗によるものであることです。この場合、抵抗器R1とR2が責任を負います。
彼らはこのプロセスをどのように促進しますか?わずかな電流がコンパレータの高インピーダンスの非反転入力に流れていることに注意してください。したがって、2 つの抵抗器は、2.5V の基準電圧の電圧を生成する分圧器を作成します。
図 5:定期的なメンテナンス作業を行っているプールの専門家
コンパレータ
また、LM339 には 4 つのコンパレータがあることも注目に値します。この回路では、必要なコンパレータは 1 つだけです。 LM339 コンパレータのもう 1 つの重要な特徴は、オープンコレクタ出力があることです。
したがって、VPROBE 基準電圧よりも小さい場合、コンパレータは出力をフローティングにします。逆に、センス プローブの電圧が基準電圧を超えると、コンパレータは出力をグランドに接続します。
この基本的な水検出器回路のもう 1 つの重要なコンポーネントは、トランジスタ Q1 です。前に、VPROBE> VREF 、コンパレータの出力はグランドに接続されます。したがって、Q1 を介したベース電流はありません。
したがって、トランジスタはカットオフ状態になります。その結果、水が感知プローブから離れている場合、電流は LED を通過しません。 VPROBE の場合、逆のプロセスが発生します。
この回路プロトタイプでの R4 の役割は、トランジスタを飽和させ、その結果 LED 検出器をオンにすることです。センス プローブが水に接触すると発生します。
回路のテスト方法
図 6:緑の LED ボタン
上で強調したように、回路を接続したら、今度はそれをテストします。まず、アースプローブを水中にセットし、センスプローブを水に触れないようにします。このセットアップ中は緑色の LED が消灯したままになります。
次に、地上プローブが水中に残るように、センスプローブを水面に置きます。緑色の LED が点灯します。
これら 2 つの簡単なテストによって、回路が動作しているかどうかを判断できます。この回路では、ブレッドボード ワイヤをプローブとして使用していることに注意してください。シンプルな水分センサー回路に適しています。
高度なプロジェクトでは、プローブの材料が腐食に耐えられるかどうかを確認することが不可欠です。また、検出の信頼性を向上させるには、これらの基本コンポーネントをアップグレードする必要があります。
代替回路はありますか?
図 7:回路を組み立てる電気技師
上記で説明したものに代わる回路があります。代替の唯一の違いは、コンパレータの入力を交換する必要があることです。ただし、電気の概念が似ているため、代替回路の調整機能はわずかです。
結論
一定の水位を維持することは、多くのアプリケーションで不可欠です。一次水検出器回路を使用してそのプロセスを達成することについて詳しく説明しました。
大学のプロジェクトとして試してみて、今説明したことが機能するかどうかを確認してください。また、手を差し伸べてプロジェクトに取り組む際は、お気軽にお問い合わせください。必要なすべてのサポートを提供します。
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