Многим знакома ситуация, когда вода из переполненной ванны или раковины уже переливается через край, а хозяин, занятый изготовлением очередной интересной конструкции, не обращает на это никакого внимания. В этой и других подобных ситуациях выручит предлагаемый сигнализатор.
     За последнее время было опубликовано много различных вариантов сигнализаторов протечки воды. Однако все они обладают общим недостатком: после срабатывания сигнал тревоги необходимо вручную выключить и не забыть включить прибор повторно после устранения последствий протечки и высыхания датчика. Благодаря применению современного микроконтроллера автору удалось устранить этот недостаток и одновременно максимально упростить схему сигнализатора, наделив его возможностями, недоступными простым приборам на дискретных элементах.
     Был выбран недорогой восьмивыводный микроконтроллер PIC12F675, содержащий, кроме всего прочего, встроенный тактовый генератор, компаратор и источник образцового напряжения. Признаком наличия воды, как и в датчиках других подобных сигнализаторов, служит снижение сопротивления между двумя электродами.
     Схема прибора изображена на рис. 1. После подачи от гальванической батареи GB1 напряжения питания микроконтроллер DD1 выполняет первичную инициализацию своей внутренней периферии: устанавливает режимы работы линий ввода—вывода, отключает АЦП и другие ненужные в данной конструкции внутренние устройства.
     Свой встроенный компаратор микроконтроллер подключает согласно рис. 2. Инвертирующий вход CIN-компаратора соединяется с внешним выводом 6 (GP1) микроконтроллера, а неинвертирующий вход — с внутренним источником образцового напряжения U_oбp. Состояние выхода компаратора микроконтроллер всегда может определить программно, прочитав разряд COUT регистра CMCON.
     Завершив инициализацию, микроконтроллер выполняет проверку состояния датчика Е1, во время которой, включив компаратор и встроенный источник образцового напряжения, оценивает уровень напряжения на входе GP1 микроконтроллера.
     Если оно оказалось ниже программно заданного образцового, в разряде COUT записана единица. Это означает, что сопротивление между контактами датчика Е1 высокое — воды нет. В этом случае проверка завершается выполнением процедуры перевода микроконтроллера в режим пониженного энергопотребления: выключаются компаратор и источник образцового напряжения, сам микроконтроллер переводится в состояние "сна". При этом приостанавливается основной тактовый генератор, продолжает работать только сторожевой таймер (WDT).
     По сигналу срабатывания сторожевого таймера (примерно через 2 с) микроконтроллер "просыпается". Следует небольшая пауза для устранения влияния переходных процессов, после чего проверка состояния датчика повторяется. Если он остается сухим, микроконтроллер вновь "засыпает" на 2 с.
     Таким образом, в отсутствие тревоги микроконтроллер большую часть времени находится в режиме "сна", а ток, потребляемый прибором, не превышает 18мкА (в авторском варианте — 6 мкА), кратковременно, на время проверки состояния датчика, увеличиваясь до 1 мА.
     Если в разряде COUT регистра CMCON обнаружен нуль, программа переходит в режим наблюдения за состоянием компаратора При этом раз в секунду вспыхивает светодиод HL1. Если в течение десяти секунд значение разряда COUT вновь стало единичным, срабатывание считается ложным и микроконтроллер "засыпает"
     Тревога фиксируется, если состояние разряда COUT и по истечении 10 с осталось нулевым. С помощью излучателя звука со встроенным генератором НА1 подаются три коротких звуковых сигнала, кратковременно вспыхивает светодиод HL1, а за ним и HL2, на выходе GP2 (вывод 5) микроконтроллера устанавливается высокий логический уровень.
     Подавая звуковые и световые сигналы тревоги и удерживая высокий уровень на выходе GP2, программа продолжает циклически проверять состояние компаратора (разряда COUT). Сигналы прекращаются, а прибор возвращается в режим ожидания только после того, как единичное значение разряда COUT зафиксировано семь раз подряд. Это предотвращает ошибочное прекращение сигналов тревоги.
     Нажав на кнопку SB1 во время подачи сигналов тревоги, можно перевести устройство в режим "аварийного ожидания", при котором проверка состояния датчика Е1 производится каждые 8 с и сопровождается вспышкой светодиодов HL1 и HL2. Звуковой сигнал не подается, а на выходе GP2 установлен низкий логический уровень. После того как семь циклов подряд будет зафиксировано единичное состояние разряда COUT, программа перейдет в обычный режим ожидания. Это позволяет, отключив сигналы тревоги на время устранения "наводнения", автоматически перейти в основной рабочий режим, как только сопротивление датчика вновь станет высоким.
     Диоды VD1 и VD2 служат для защиты входа микроконтроллера от возможных наводок на датчик Е1, превышающих допустимые для микроконтроллера значения. Учитывая очень высокую вероятность контакта человека с датчиком непосредственно или через воду, не следует применять вместо батареи GB1 блоки питания, так или иначе связанные с сетью 220 В. Благодаря низкому энергопотреблению сигнализатор может продолжительное время работать от батареи из трех гальванических элементов типоразмера АА. У автора устройство проработало около двух лет от одного комплекта таких элементов.
     Ввиду простоты печатная плата для сигнализатора не разрабатывалась, он собран навесным монтажом на отрезке макетной платы. Для удобства перепрограммирования микроконтроллер установлен в панель. Плата, излучатель звука и отсек с тремя элементами питания (рис. 3) помещены в пластмассовый корпус подходящих размеров. Светодиоды установлены в отверстия на передней панели корпуса, а датчик вынесен на длинных изолированных проводах к месту, где нежелательное появление воды наиболее опасно.
     Конденсатор С1 — любой керамический с малым током утечки. Все резисторы — МЛТ-0,125 Вт. Резистор R1 может иметь номинал от 1 до 100 кОм. От сопротивления резистора R2 зависит чувствительность входа GP1 микроконтроллера к степени обводненности датчика Е1. Оно может находиться в пределах от 470 кОм до 5 МОм. Автор применил резистор сопротивлением 3 МОм, составленный из трех, соединенных последовательно.
     Номиналы резисторов R3, R4 выбирают из условия, что при максимальном значении напряжения питания ток вывода микроконтроллера не будет превышать 25 мА.
     Излучатель звука РВ30Р39А можно заменить любым другим со встроенным генератором и потребляющим не более 25 мА при напряжении питания 5 В. Светодиоды желательно применить повышенной яркости, причем HL1 желательно красного, a HL2 — зеленого цвета свечения.
     Сигнализатор начинает работать сразу после подачи напряжения питания. При необходимости его чувствительность изменяют подборкой резистора R2. Сигнал с выхода GP2 микроконтроллера можно использовать для управления каким-либо исполнительным устройством, например, электроклапаном, перекрывающим воду.
     Микроконтроллер PIC12F675-I/P сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 2 В, однако при напряжении менее 3 В резко снижается громкость звука и яркость светодиодов.
     Автор выполнил датчик Е1 из фрагмента фольгированного с обеих сторон листа стеклотекстолита размерами 10x10 мм, соединенного с сигнализатором двумя изолированными медными проводами длиной 5 м. Там, где необходимо, используют гибкий провод, например МГТФ-0,07.
     Испытана конструкция из трех соединенных параллельно датчиков, два из которых расположены на полу в местах возможных протечек, а третий — внутри ванны, немного выше максимального уровня воды.
     Прибор можно использовать и для сигнализации о начале дождя. При этом потребуется увеличить площадь датчика, чтобы прибор срабатывал от первых же дождевых капель.
     Если предполагается применять сигнализатор для фиксации момента намокания пеленок ребенка, звуковой излучатель лучше отключить, а светодиоды загородить от ребенка непрозрачным экраном.
Материал взят из: Журнала Радио 2011 №5

В архиве Исходник на СИ и прошивка

voda.rar [4,09 Kb] (cкачиваний: 756)