Protezione fai-da-te contro le perdite d’acqua per la tua casa

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In una casa di campagna, in particolare non destinata alla residenza permanente, una perdita dal sistema di approvvigionamento idrico può avere conseguenze molto gravi. Esistono molte soluzioni già pronte sul mercato dei sistemi di sicurezza, tuttavia oggi parleremo dell’autocostruzione di un circuito di protezione dalle perdite.

Protezione fai-da-te contro le perdite d'acqua per la tua casa

Descrizione generale del sistema

Esistono due topologie principali per i sistemi di protezione dalle perdite. La principale differenza tra loro è il metodo di trasmissione del segnale tra sensore, controller e attuatori. I sistemi che utilizzano la trasmissione via cavo sono più semplici e più affidabili, ma non sempre sono comodi da usare quando i luoghi di probabili perdite sono distanti tra loro, quando, a causa della notevole lunghezza del cavo, il segnale potrebbe non essere riconosciuto dal controller. A loro volta, i sistemi wireless non richiedono cavi, quindi i rivestimenti di finitura decorativi non verranno danneggiati durante l’installazione, ma tale protezione è più costosa.

Nei sistemi cablati, la comunicazione tra il sensore di perdite e il controller avviene tramite un filo a tre fili. Inoltre, i dispositivi direzionali sono collegati all’uscita di controllo del controller: valvole di intercettazione elettriche, dispositivi di allarme luce e suono. Se lo si desidera, lo schema può essere integrato con dispositivi di comunicazione per avvisare l’utente tramite una rete wireless mobile o domestica.

Diagramma schematico di protezione contro le perdite d'acquaSchema di protezione contro le perdite d’acqua: 1 – centralina; 2 – modulo radio; 3 – azionamento elettrico della sfera; 4 – rubinetti di ingresso; 5 – sensori cablati; 6 – sensori radio

La principale differenza tra il sistema wireless è che un modulo di comunicazione radio è installato insieme al sensore di inondazione. Ciò non richiede una connessione cablata tra il controller e il sensore, ma il rilevatore di perdite stesso e il trasmettitore necessitano di un’alimentazione stabilizzata da un’unità esterna o da una batteria. Le valvole di chiusura possono anche essere controllate via radio, ma spesso ciò non è necessario, poiché è molto più semplice installare il controller accanto all’attuatore.

Selezione del controller

Il cervello del sistema è un’unità di controllo elettronica. La sua funzione principale è riconoscere con precisione la variazione del livello del segnale dal sensore e applicare la tensione all’attuatore. È importante che il controller abbia la funzione di ripristinare la modalità di emergenza dopo l’eliminazione della causa della perdita. Come puoi vedere, la logica del controller è abbastanza semplice e quindi anche i dispositivi più semplici, compresi quelli artigianali, possono essere utilizzati. In generale, possono essere proposte tre opzioni.

I moduli relè sono la classe più semplice di dispositivi di controllo per il collegamento di uno o due sensori. Ci sono una serie di svantaggi: la mancanza di conservazione dello stato quando si spegne l’alimentazione, la necessità di convertire il segnale dal sensore al livello corretto e fornire al circuito un bypass con reset manuale per mantenerlo in modalità di emergenza. Tuttavia, questa è l’opzione più economica per la costruzione di un circuito. Soluzioni adeguate includono moduli relè Omron e schede di espansione Arduino, nonché relè OVEN PR110 programmabili più costosi per il collegamento di un massimo di 12 sensori.

Relè programmabile ARIES PR110Relè programmabile ARIES PR110

I controllori logici programmabili sono il tipo più versatile di dispositivi di controllo che consentono di implementare algoritmi più complessi per il sistema di protezione dalle perdite e di collegarli con altri sistemi di automazione. Per gli stessi scopi, è possibile utilizzare computer economici a scheda singola come Arduino, con l’aiuto di quali funzioni come lo scarico forzato dell’acqua dal serbatoio di una lavatrice..

Uno dei canali di un controller di automazione domestica o di un allarme antincendio e di sicurezza può essere utilizzato per collegare un sensore di inondazione. L’unico problema è la mancata corrispondenza del tipo o del livello del segnale all’uscita del sensore, quindi spesso diventa necessario integrare il circuito con un amplificatore o un convertitore discreto a canale singolo..

Sistema di protezione dalle perdite su ArduinoUn esempio di uno schema di protezione dalle perdite su un Arduino

Il dispositivo di controllo più semplice può essere realizzato con le tue mani da comuni componenti elettronici. L’amplificazione del segnale dal sensore può essere implementata su transistor contrassegnati Logic Level (serie IRL), che utilizzano tensioni molto basse per il controllo (circa 2-3 V) e sono in grado di commutare fino a 20 A di corrente di carico. Un resistore pull-up da 300–500 ohm è installato tra il gate e la sorgente per evitare l’accensione accidentale. È consigliabile integrare il circuito: limitare il segnale di controllo con un diodo zener al 50–70% della tensione massima del gate-source e fornire anche uno shunt con un divisore di tensione tra il source e il gate per mantenere aperta la chiave. Nel circuito aperto dello shunt, è necessario installare un pulsante di scatto per ripristinare l’incidente Tale circuito può avere un numero quasi illimitato di transistor e, di conseguenza, controllare un numero di dispositivi e indicatori esecutivi..

Sensori di perdite

Il rilevatore di perdite ha un dispositivo semplice, se non primitivo. I suoi due elementi principali sono una coppia di elettrodi, quando sono bagnati, che chiudono il circuito, nonché un amplificatore di segnale, che di solito è un transistor bipolare con una bassa corrente di saturazione. Il sensore è alimentato da due fili, il terzo viene utilizzato per trasmettere il segnale di allarme all’unità di controllo. Alcuni sensori dispongono di dispositivi integrati di segnalazione acustica e luminosa e un interruttore isolato galvanicamente sotto forma di un relè può anche essere installato in un alloggiamento per fornire energia direttamente all’attuatore.

Dispositivo per sensori di perdite d'acqua GIDROLOCKDispositivo per sensori di perdite d’acqua GIDROLOCK

I sensori più comuni, principalmente a causa del loro basso costo (circa 500 rubli / pezzo), sono i sensori “H2O Contact”, “Aquarius-R” ed Equazione. Esistono diverse versioni per il collegamento ad entrambi gli ingressi analogici dei dispositivi di controllo e agli ingressi del tipo “contatto pulito” in stati normalmente aperti e normalmente chiusi. I rivelatori hanno un’indicazione del segnale integrata, ma il loro principale svantaggio è che non sono in grado di commutare un carico significativo, cioè non possono controllare direttamente le valvole.

Sensori di perdite d'acquaSensori di perdite d’acqua: 1 – “Vodoley-R”; 2 – “Contatto H2O”; 3 – Equazione

Sensori più avanzati, ma anche più costosi (da 1,5 a 2,5 mila rubli): Ajax LeaksProtect, Ezviz T10, Neptun RSW + e altri dispositivi wireless. Di norma, questi rilevatori sono alimentati da una batteria di tipo “Krona”, con alcuni modelli la durata della batteria può arrivare fino a due anni. La maggior parte dei rivelatori sono progettati per funzionare come parte del sistema di protezione dello stesso produttore, per alcuni è indicata la frequenza operativa ed è possibile configurarlo per il collegamento a ricevitori radio universali. Una determinata parte di modelli autonomi funziona in modalità allarme: emette un segnale acustico o invia una notifica tramite comunicazione mobile quando viene rilevata una perdita.

Sensori di perdite d'acqua wirelessSensori di perdite d’acqua wireless: 1 – Ajax LeaksProtect; 2 – Ezviz T10; 3 – Neptun RSW+

Nella vita di tutti i giorni, i più popolari non sono i singoli sensori, ma i kit per l’installazione di sistemi di protezione dalle perdite. Possono includere fino a tre sensori, una o due elettrovalvole, un alimentatore e un’unità di controllo centrale. Tali kit sono forniti al mercato con i marchi Neptun, Aquastorozh e Gidrolock.

Sistema di protezione contro le perdite d'acqua AquastoroSistema di protezione contro le perdite d’acqua “Aquastorozh Classic 2×20”

Dispositivi esecutivi e ausiliari

Il terzo elemento del sistema è un dispositivo che interrompe l’alimentazione idrica quando viene rilevata una perdita. A tale scopo vengono utilizzate valvole a sfera motorizzate o valvole elettromeccaniche..

Le valvole a sfera con un motore sono controllate secondo un circuito a tre fili, pertanto possono spesso essere utilizzate solo in sistemi controllati da un controller a tutti gli effetti, poiché oltre al segnale di chiusura è necessario un segnale di apertura quando il sistema viene riportato al suo stato originale. Tuttavia, il segnale da aprire può essere dato attraverso il contatto di ritorno del relè o manualmente tramite il pulsante: una sorta di sostituzione per ripristinare l’allarme.

Valvola a sfera con elettrico GIDROLOCK PROFESSIONALValvola a sfera con elettrico GIDROLOCK PROFESSIONAL

Le valvole elettromeccaniche normalmente aperte funzionano una volta quando viene applicato un segnale di controllo e chiudono il flusso. In questo caso, la tensione sul canale di controllo può rimanere indefinitamente, poiché durante il funzionamento il circuito viene aperto da un gruppo di contatti collegato meccanicamente allo stelo della valvola. Va ricordato che è la valvola normalmente aperta che, dopo l’attivazione della protezione, rimane in questa posizione anche in mancanza di corrente e viene caricata manualmente dopo l’eliminazione della perdita.

Elettrovalvola per acquaElettrovalvola per acqua

Gli attuatori non devono essere specializzati; lo faranno eventuali rubinetti o valvole per impianti idraulici. Tuttavia, è necessario prestare attenzione all’intervallo di tensione operativa, poiché alcuni moduli relè non sono in grado di controllare la corrente continua e le uscite di commutazione dei controller possono funzionare solo con tensione e corrente limitate.

Inoltre, nel circuito possono essere presenti dispositivi ausiliari:

  1. Moduli di comunicazione radio: un set di un trasmettitore e un ricevitore, ad esempio la serie MX a 433 MHz, creerà una connessione wireless tra il sensore e l’unità di controllo utilizzando apparecchiature progettate per sistemi di edifici con comunicazione cablata.
  2. Amplificatori e modulatori di segnale sono progettati per abbinare i livelli logici tra i sensori e un’unità di controllo. Come amplificatori, i più popolari moduli a scheda singola basati sul microcircuito LM358, per la conversione del segnale – DAC / ADC modulari su PCF8591.
  3. I relè intermedi saranno utili se il gruppo di relè dell’unità di controllo non consente la commutazione di correnti elevate. I relè più preferiti sono progettati per una bassa tensione di controllo – 24 o 36 V.

Assemblaggio e installazione del circuito

Non è difficile installare il sistema di protezione dalle perdite se viene utilizzato un kit pronto: tutti gli elementi sono completamente compatibili, i connettori si adattano l’un l’altro, ci sono istruzioni dettagliate. Gli assemblaggi di una singola configurazione sono più difficili da implementare, quindi considera la topologia di un sistema di protezione con due sensori e comunicazione wireless.

Il “contatto H2O” in versione a quattro fili con un contatto normalmente aperto verrà utilizzato come sensore di inondazione. I fili marrone (+) e bianco (-) sono collegati a una fonte di alimentazione – una batteria da 9 V. Uno dei fili rimanenti è collegato all’alimentazione positiva, l’altro al pin TX DATA del trasmettitore radio MX-FS-03V. Saldare 10-15 cm di filo di rame a spirale sul pad ANT sulla scheda del trasmettitore. Il sensore è fissato con viti o nastro biadesivo, gli elettrodi devono essere premuti saldamente sul pavimento. Il filo del sensore viene instradato lungo il muro verso una piccola custodia di plastica che ospita il trasmettitore radio e l’alimentazione.

Sistema di protezione dalle perdite fai-da-teSchema elettrico per sistema anti-perdite con due sensori e comunicazione wireless

Il ricevitore radio MX-05V è installato vicino al dispositivo di controllo, che verrà utilizzato come modulo relè programmabile FRM01. Il terminale RX del ricevitore radio è collegato all’ingresso IN del modulo amplificatore LM358, i terminali GND e VCC sono collegati all’alimentazione positiva e negativa a 5 V. Il modulo amplificatore necessita anche di alimentazione a 12 V attraverso i terminali VCC e GND. L’uscita dal modulo amplificatore è collegata al terminale di ingresso del modulo relè IN, che si collega anche a un alimentatore da 12V (il circuito è protetto contro l’inversione di polarità).

Si consiglia di utilizzare una valvola a sfera NT9047 con una tensione di alimentazione di 24 V come attuatore, che è installata all’ingresso della rete idrica. Il filo neutro della gru è collegato al meno dell’alimentazione, il filo del contatto di chiusura è collegato all’uscita normalmente aperta del relè, il contatto di apertura a quello normalmente chiuso. Il relè deve essere configurato secondo le istruzioni – impostare la funzione n. 10. Come si può vedere, l’intero gruppo richiede tre livelli di tensione per il funzionamento, che viene risolto acquistando diversi alimentatori economici per 5, 12 e 24 V, quest’ultimo con una corrente fino a 2 A.

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