Relais zur Kontrolle des Flüssigkeitsdurchflusses. Schema, Beschreibung

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Relais zur Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Der Autor dieses Artikels musste aufgrund seiner Arbeit den Wasserfluss steuern, der komplexe physikalische Geräte kühlt, beispielsweise Röntgenspektrometer. Die dafür vorgesehenen Sensoren erwiesen sich als unzuverlässig und erforderten häufige Wartung, Reparatur und Austausch. Alle Probleme wurden mit Hilfe eines billigen Haushaltswasserzählers gelöst, dem eine einfache (nur ein K155AGZ-Chip) elektronische Baugruppe hinzugefügt wurde.

In Wasserkühlungssystemen für physikalische Geräte werden Flüssigkeitsdurchflusskontrollrelais RPZh-8 verwendet, die aufgrund des Elastizitätsverlusts der Gummimembran häufig eingestellt werden müssen, sowie Rotameter mit Reedschaltern, die auf die Drehung eines Schwimmers mit a reagieren Magnet. Beide werden schnell mit Leitungswasser kontaminiert und müssen regelmäßig gereinigt werden, um Ausfälle im Alarmsystem für eine Notfallverringerung des Kühlmittelflusses zu verhindern.

Einmal kam die Idee auf, in das Wasserkühlsystem einen Wasserzähler des Flügelradtyps SVK-15-3 einzubauen, der sich im Alltag als störungsfrei erwiesen hat. Ich zerlegte seinen Zählmechanismus und ließ nur die obere und untere Platte mit der Antriebswelle und dem darauf montierten "Sternchen" zurück. Die Welle hat eine magnetische Verbindung mit dem im Wasserstrom befindlichen Laufrad. Darauf habe ich ungefähr in der Mitte einen Verschluss aus Kunststoffzahnrad eines tragbaren Radio-Tonbandgeräts gepflanzt, der bei offenem optischen Kanal (von einem defekten Drucker) die optische Verbindung zwischen der Sendediode und dem Fototransistor des Optokopplers blockiert. Die Form des Dämpfers ist so gewählt, dass während der Hälfte jeder Umdrehung der Welle keine Kommunikation stattfindet.

Der Optokoppler ist auf einer Glasfaserplatte montiert, die zwischen den Platten des Zählwerks platziert ist, natürlich ohne Zahnräder und Zähler. In ihren Buchsen (Lagern) ist die Achse mit Dämpfer und Ritzel montiert. Der so entstandene Sensor wird direkt auf den Durchflusswandler (Herstellerbezeichnung) des Zählers montiert und an die Wasserversorgung angeschlossen. Der Optokoppler wird nach einem ähnlichen Schema angeschlossen, wie es in der Endversion des Sensors verwendet wird (es wird weiter unten besprochen). Die Impulsfrequenz am Kollektor des Fototransistors wurde anhand ihres Bildes auf dem Oszilloskopschirm gemessen. Durch Eingießen von Wasser in einen Messbehälter wurde eine Strömung vorgegebener Intensität erzeugt. Es stellte sich heraus, dass die Frequenz der vom Sensor erzeugten Impulse direkt proportional zum winzigen Wasserdurchfluss ist. Bei 6 l/min sind es 3 Hz.

Es wurde beschlossen, eine Schwellenvorrichtung zu bauen, die ein Signal über eine unzulässige Abnahme des Wasserdurchflusses basierend auf dem Prinzip des Vergleichs der Wiederholungsperiode der Sensorimpulse mit der Dauer der einzelnen Vibrationsimpulse erzeugt. Varianten wurden auf verschiedenen Mikroschaltungen getestet - KR1006VI1, KR1561AG1, K555AG1. Unerwarteterweise erwies sich die Version auf dem K155AGZ-Chip (zwei einzelne Vibratoren mit Neustart) als die beste und mit der geringsten Anzahl von Teilen erforderliche Version. Sein Schema ist in Abb. eines.

Relais zur Kontrolle des Flüssigkeitsdurchflusses
Fig. 1

Wenn sich der Dämpfer dreht, werden am Kollektor des Fototransistors des Optokopplers U1 Impulse gebildet, deren Dauer ungefähr gleich der Dauer der Pausen zwischen ihnen ist und deren Wiederholungsrate vom Wasserdurchfluss im Kühlsystem abhängt. Je nachdem, welcher der Schalter SA1-SA4 geschlossen ist, werden die Impulse durch einen der Kondensatoren C1-C4 (ihre Kapazität wird experimentell ausgewählt) dem Eingang 2 des Einzelvibrators DD1.1 zugeführt. Bei niedriger Repetitionsrate reicht ihre Amplitude nicht aus, um ihn zu starten, und der Spannungspegel am Ausgang 4 des Einzelvibrators bleibt konstant hoch. Der Transistor VT2 ist geschlossen und die Kontakte des Relais K1 (RES42 Version RS4.569.151) sind offen.

Mit zunehmendem Wasserdurchfluss nimmt die Drehzahl des Sensorflügelrads und die Impulswiederholung am Kollektor des Fototransistors zu. Auch die Amplitude der Impulse am Eingang des Einzelvibrators nimmt zu. Ab einem bestimmten Schwellwert der Durchflussrate beginnen diese Impulse den One-Shot auszulösen. Da ihre Wiederholperiode kürzer ist als die Dauer des einzelnen Vibratorpulses, startet dieser mehrfach neu und der Pegel an seinem Ausgang wird konstant niedrig (dies ist typisch für einen einzelnen Vibrator auf dem K155AGZ-Chip). Der Transistor VT3 öffnet, das Relais K1 wird aktiviert, seine Kontakte schließen den Stromkreis, der den Betrieb des gekühlten Geräts ermöglicht. Als Beispiel dient das Anschlussbild der Signal-LED HL1 an Stecker X1.

Beim Unterschreiten des Durchflusses öffnen die Relaiskontakte frühestens nach 6 s (Impulsdauer des Univibrators). Diese Verzögerung verhindert ein Fehlauslösen des Signalgebers bei ungleichmäßiger Wasserversorgung. Als Schalter SA1-SA4 wurde ein von der Computerplatine entfernter Block von DIP-Schaltern VDM-4 verwendet. Die Kondensatoren C1-C4 werden experimentell ausgewählt, indem die Sensorwelle mit der gewünschten Frequenz mit einem elektrischen Antrieb mit geringer Leistung und einstellbarer Geschwindigkeit gedreht wird. Bei Bedarf werden Kondensatoren der erforderlichen Kapazität aus mehreren parallel geschalteten zusammengestellt. Wenn ein Schwellwert ausreicht, können die Schalter weggelassen werden, wodurch nur einer der Kondensatoren C1–C4 in der Vorrichtung verbleibt.

Relais zur Kontrolle des Flüssigkeitsdurchflusses
Fig. 2

Alle Teile des Signalgebers sind auf einer Leiterplatte montiert, deren Form dem freien Raum im Gehäuse des Messwerks des Wasserzählers SVK-15-3 entspricht. Die Ansichten von oben und unten sind in Abb. 2 gezeigt. 1. Die Platine wird zwischen den Platten des Mechanismus platziert, eine Welle mit einem Dämpfer und einem Sternchen zur visuellen Rotationskontrolle wird installiert. Das freie Ende der Welle wird in die dafür vorgesehene Buchse im unteren (schwarzen) Deckel des Zählers gesteckt. Bringen Sie die obere (transparente) Abdeckung an, bis sie mit der unteren einrastet. In der transparenten Abdeckung ist ein Schlitz zum Steuern der Schalter SA4-SAXNUMX mit einem Schraubendreher vorgesehen. Die zusammengebaute Elektronikeinheit wird auf den "Durchflusswandler" des Zählers montiert und mit einer Schelle befestigt. Die Einheit kann zur Inspektion, Reparatur oder zum Austausch einfach entfernt werden, ohne den "Durchflusswandler" aus der Rohrleitung zu entfernen.

Es ist wahrscheinlich, dass die Anzahl der Dämpferblätter, die den Fluss der IR-Strahlung im Optokoppler U1 unterbrechen, erhöht werden kann, indem die Frequenz der vom Optokoppler erzeugten Impulse erhöht wird, was die Kapazität der Kondensatoren im Sensor erheblich verringern würde. Leider habe ich diese Möglichkeit nicht in der Praxis getestet.

Autor: A. Skorynin, Slatoust, Gebiet Tscheljabinsk; Veröffentlichung: radioradar.net

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