自動ウォーターポンプの仕組みと重要性

この自動ウォーターポンプレベルコントローラー回路の主な利点は、ユーザー介入なしでウォーターポンプを自動制御できることです。このポンプドライバー回路の核心はNE 555 ICで、ここでは555タイマーIC内のフリップフロップを操作しています。

自動ウォーターポンプは通常のポンプと類似した構造ですが、いくつかの修正とアクセサリーが追加されています。設計は2つの水位センサーで構成され、一方は上部に、もう一方は下部に取り付けられます。この回路の動作は、バイステーブルマルチバイブレーター型自動ウォーターポンプとほぼ類似しています。

自動ウォーターポンプレベルレギュレーターの動作原理

555タイマーICの特性、すなわち第2ピン（トリガーピン）の電圧が1/3 Vcc未満の時に出力がHIGHになることを知っています。また、第4ピン（リセットピン）に低電圧を印加することでICをリセットすることもできます。

この構成では、3本のラインが水槽に浸漬されています。下限（ロー）と上限（アッパー）の2つの水位を定義しましょう。ワイヤーまたはプローブの1本はVccから来ています。下限プローブは555 ICのトリガーピンに接続されています。したがって、水に覆われている時、第2ピンの電圧はVccになります。

水位が下がると、第2ピンは水から切り離され（非導通）、トリガーピンの電圧がVcc未満に低下します。すると555の出力がハイになります。出力555はBC548トランジスタに供給され、リレーコイルを励磁してウォーターポンプアセンブリをオンにします。

水位が上昇して上限プローブが水に覆われると、トランジスタがオンになります。そのコレクタ電圧はVce（sat）= 0.2に達します。

ピン4の低電圧でICがリセットされます。したがって出力555は0Vになります。よってポンプは自動的に停止します。この設計のシンプルなデモンストレーションには、リレーの代わりにDCモーターを555出力に直接接続できます。

実用的な実装にはリレーを使用する必要があります。リレーの定格は負荷（モーター）に応じて選択します。家庭用途には32Aリレーが最適です。

これはウォーターポンプモーターを制御する自動ウォーターポンプ制御回路です。ポンプは上部貯水槽（OHT）の水位が下限以下になると自動的に始動し、タンクが満杯になると停止します。

単一NANDゲートチップ（CD4011）のみを中心に構築され、回路はシンプル、コンパクト、経済的です。12V DC電源で動作し、消費電力は非常に少ないです。回路はドライバー回路とインジケーター回路の2部分に分けられます。

自動ウォーターポンプドライバー回路

タンク内の2つの基準プローブ「A」と「B」を考えます。「A」は下限プローブ、「B」は上限プローブです。12V DC電源がプローブ「C」に供給され、タンク内に常に保持される最小水量を制限します。

下限「A」はトランジスタT1（BC547）のベースに接続され、そのコレクタは12V電源に、エミッタはRL1に接続。リレーRL1はNANDゲートN3のピン13に接続されます。

同様に、上限プローブ「B」はトランジスタT2（BC547）のベースに接続され、そのコレクタは12V電源に、エミッタはNAND N1ゲートのピン1と2、および抵抗R3を介してグラウンドに接続されます。

NANDゲートN2の出力ピン4はNANDゲートN3のピン12に接続。出力N3は入力ピン6のN2と抵抗R4を介してトランジスタT3のベースに接続。モーターはT3トランジスタのエミッタに接続されたRL2リレーで制御されます。

自動ウォーターポンプ回路の動作原理

貯水槽がプローブA以下まで満たされている場合、トランジスタT1とT2は非導通で、出力N3はハイになります。このハイ出力がRL2リレーを駆動し、モーターを作動させてタンクへ水を汲み上げます。

タンクがプローブA以上、プローブB未満まで満たされた場合、タンク内の水がT1を駆動するベース電圧を供給し、RL1が励磁されてN3ゲートのピン13をハイに保ちます。しかし、タンク内の水はT2にベース電圧を供給しないため非導通で、NANDゲートN1とN2を中心としたロジックがN3ゲートのピン12に低電圧を出力します。ネット効果としてN3の効率はハイのままで、エンジンはタンクへ水を汲み上げ続けます。

タンクがプローブBまで満たされると、タンク内の水はトランジスタT1へベース電圧を供給し続け、リレーRL1が励磁されてN3ゲートのピン13をハイに設定。同時にタンク内の水がトランジスタT2を駆動するベース電圧も供給し、NANDゲートN1とN2を中心としたロジックがN3ゲートのピン12にハイを送ります。

ネット効果としてN3のピン11出力が低下し、モーターはタンクへの汲み上げを停止します。高速かつ簡単な自動ウォーターポンプ制御メカニズムを求めるなら、これがその方法です。