Arduino bmp280, bmp180, bme280 сензори за налягане

Как да свържете сензора за налягане към водоснабдяването и захранването

Устройството (RD, RM) се завинтва в адаптера с помощта на съединителна гайка (американска резбова връзка) - това ви позволява да оставите тялото в неподвижно положение, когато е свързано, без да го въртите около оста си. В такова устройство гуменото уплътнение под съединителната гайка осигурява херметичността на връзката, но има и други видове устройства с фиксиран фитинг, който има външна или вътрешна резба без уплътнения. В този случай за уплътняване се използва ленено влакно или специална резба за хидроизолационни фитинги на санитарни фитинги, опцията за инсталиране на уплътнител от популярната лента FUM не е много ефективна - често се нарязва с остри нишки.

Свързването на устройството към променливо напрежение от 220 волта не създава особени затруднения - два края на един от захранващите проводници на електрическата помпа са свързани към клеми M1 и M2 и се фиксират с винтове, ако има заземяващ проводник в захранването, той е свързан към блока, разположен в долната част на корпуса, с притискаща пластина и винт.

Ориз. 8 Реле в автоматизацията на потопяема помпа - схема на свързване през петпосочен фитинг

MEMS сензори

Датчиците за налягане се предлагат в три типа, позволяващи измерване на абсолютно, диференциално и манометър.

Абсолютното налягане, като барометричното налягане, се измерва със сензор за абсолютно налягане. Налягането се измерва спрямо вакуума.

Диференциалното налягане, като диференциалното налягане в диференциалните разходомери, се измерва със сензор за диференциално налягане (фиг. 1).

Ориз. 1. Схема на датчик за диференциално налягане.

Манометричното налягане се измерва спрямо някаква референтна стойност. Пример за това е измерването на кръвното налягане, което се извършва спрямо атмосферното налягане. Манометричното налягане е по същество вариация на диференциалното налягане. Измерете налягането, излишък спрямо атмосферното, с манометър.

В сензорите за налягане се използват и вторични преобразуватели от капацитивен тип. В такива устройства цялата повърхност на мембраната действа като кондензаторна плоча. Като една плоча на кондензатора се използва фиксирана метална основа, другата плоча е гъвкава кръгла мембрана, фиксирана около обиколката. Мембраната се огъва под натиск. Когато мембраната се деформира, средното разстояние между плочите на кондензатора намалява, което води до увеличаване на капацитета.

Използването на MEMS технологията прави възможно получаването на микромеханични и оптични единици с по-малки размери, отколкото е възможно с традиционните технологии. Предимството на MEMS е електронната част и електрическите връзки със сензори и механизми, направени по интегрирана технология и с малки размери. Високата повторяемост на чувствителните елементи и тяхното интегрирано производство заедно с веригата за обработка могат значително да подобрят точността на измерванията. Благодарение на интегрираната технология, надеждността на MEMS е по-висока от надеждността на подобна система, която е сглобена от дискретни компоненти. Също така, оптичните системи имат по-голяма надеждност и издръжливост, тъй като са разположени в запечатан корпус и са защитени от влиянията на околната среда. Използването на MEMS намалява цената както на механичните, така и на електронните части на устройството, тъй като обработващата електроника и MEMS са интегрирани върху един субстрат, което избягва допълнителни връзки и в някои случаи използването на съвпадащи вериги.

Обхват на сензорите за ниво на водата

Arduino bmp280, bmp180, bme280 сензори за налягане Ориз. 1 Принципът на действие на сензора за ниво на поплавък (PDU)

Голям резервоар за съхранение на вода може да е необходим и за водоснабдяване у дома, ако дебитът на резервоара за всмукване на вода е много малък или производителността на самата помпа не може да осигури консумация на вода, съответстваща на необходимото ниво. В този случай са необходими и устройства за контрол на нивото на течността за автоматична работа на водоснабдителната система.
Системата за контрол на нивото на течността може да се използва и при работа с устройства, които нямат защита срещу работа на сухо на сондажната помпа, сензор за водно налягане или поплавък при изпомпване на подземни води от мазета и помещения с ниво под земята.

Характеристики на устройството и дизайна

Сензорът за налягане е инсталиран като отделно устройство в повечето системи за автоматично управление, той също е част от блоковете за управление на помпено оборудване от 2-ро и 3-то поколение, в които цялата автоматизация е разположена в един корпус.

Просто евтино механично устройство съдържа следните елементи:

Корпус със стандартен фитинг с диаметър 1/4" или 8 mm, разположен в основата. за свързване към водопровода, и сваляем капак, който предпазва механичните му части, електрическите клеми и винтовете за настройка от повреда и проникване на влага.
Мембрана с вътрешни пластини и пружинни контакти, които превключват електрическата верига.
Регулиране на големи и малки винтове с пружини, които определят горната граница на налягането, което отваря контактите, и разликата (делта) между праговете за включване и изключване на устройството.
Клемни блокове за свързване на контакти на помпата (означени M1, M2), електрически (L1 и L2) и заземяващи проводници с винтови скоби.

Ориз. 5 Релейна схема на примера на модел RD 2

Възможни неизправности на сензора и техните симптоми

Основният признак за неизправност на сензора е липсата на информация за нивото на налягане в колелото на монитора. Причините могат да бъдат ограничение на използваната батерия, слаб сигнал за информация, механична повреда по време на монтажа. По правило се изисква замяна на дефектния сензор с нов. Ако информационният сигнал от антената на сензора е слаб, се препоръчва да се определи най-ефективното местоположение чрез завъртане. Смяната на батериите често е технически трудна операция, изисква монтаж на гума с вътрешно местоположение на сензора и може да не даде очаквания резултат.

Основните неизправности на сензорите са:

възможно ецване на всички външни и вътрешни месинг-гумени сензори;

залепване на външен алуминиев сензор с месингов клапан;

фалшива работа на ABS системата при дълъг завой.

При някои TPMS системи недостатъците са:

ниска яркост и малки номера на дисплея;

показване на индикаторите само на една гума на екрана с необходимостта от извикване на данните на други колела на екрана чрез натискане на бутон;

смущения от радиото, уоки-токи при подаване на информация на екрана;

необходимостта от монтаж на гуми за смяна на батериите на вътрешните сензори;

риск от кражба на външни сензори;

липса на настройки за параметри на налягането;

невъзможността за изключване на звуковия сигнал;

несъответствие между размерите на щепсела на устройството и запалката на автомобила;

изискването за допълнително балансиране при инсталиране на външни сензори.

Извършените тестове показаха високото качество на следните нестандартни системи за следене на налягането в гумите,с вътрешни сензори:

CRX-1006 (високо качество, надеждна работа);

TPMS CRX-1001 (информация в реално време, големи числа, висок капацитет на батерията);

TPMS-201 (лесна настройка);

Parkmaster 4-03 (монтаж на мониторния модул в запалката, яркост на дисплея);

с външни сензори:

CRX-1041 (бърз набор, широк диапазон на налягане);

CRX-1002 (защита от корозия и кражба).

Системите за следене на налягането в гумите се превръщат в предпоставка за подобряване на безопасността и издръжливостта на превозните средства. В момента в редица страни производството на машини с инсталиране на тази опция е законово определено.На пазара автомобилните ентусиасти могат самостоятелно да избират и инсталират tpms сензори за налягане в гумите в съответствие с техните бюджетни възможности, нива на производителност и контрол на необходимите параметри.Характеристики на дизайнаКакто бе споменато по-горе, има както механични, така и електронни превключватели за налягане на водата. И за двамата основният работен орган е мембраната, която действа като една от стените на вътрешния им контейнер, в който влиза водата. Отклонявайки се под налягането на водата, мембраната действа върху останалите елементи на сензора, в резултат на което устройството се задейства.

Arduino bmp280, bmp180, bme280 сензори за налягане

Устройство за сензор за мембранно налягане

Елементите, засегнати от отклоняващата мембрана в механичните сензори, са контакти, които при затваряне или отваряне включват и изключват помпено оборудване. Електронният сензор за налягане работи на малко по-различен принцип. Деформацията на мембраната в такова устройство се преобразува в управляващ електрически аналогов сигнал, който след това се усилва, цифровизира и се подава към блока за автоматично управление на тръбопровода.

Механичните сензори за налягане, които се наричат още контактни, се използват по-често от електронните. Това се обяснява както с простотата на дизайна на такова устройство, така и с по-достъпната му цена. По-специално, механичните сензори за налягане на водата се инсталират редовно в системите за битово отопление и водоснабдяване.

Превключвател за налягане на водата в домакинството

Конструкцията на механичния сензор е:

разклонителна тръба, с помощта на която устройството е свързано към елементите на тръбопровода;
мембрана;
контактна група;
две пружини с различен диаметър, чрез които се задава нивото на максимално и минимално налягане, при което устройството трябва да работи.

Разглобен сензор за налягане

Пружина с по-голям диаметър, инсталирана в сензори от механичен тип, определя нивото на налягането на водата в тръбопровода, при което устройството ще работи и изключва захранващата помпа. Втората пружина е отговорна за долната граница на реакцията на сензора, или по-точно, диапазона от стойности, отвъд които сензорът ще се включи и ще стартира помпата, която доставя вода към тръбопровода.

Дизайнът на механичните сензори предвижда възможност за регулиране на степента на компресия на двете пружини. Когато пружина с по-голям диаметър се компресира, стойността на налягането на водата, при която ще работи устройството, се увеличава. Ако компресирате повече пружина с по-малък диаметър, тогава разликата в налягането между нивата на реакция ще се увеличи.

Принципът на регулиране на механичния сензор за налягане

Инсталиране и настройка

Стандартните системи за контрол на налягането, инсталирани във фабрики, не изискват допълнителни действия. Необходимо е само периодично да проверявате изправността на системните възли.

Допълнителна система под формата на сензори с цветна информация за нивото на налягането е инсталирана на нипелите вместо защитни капачки.

Системата на свободна практика под формата на външни сензори с предаване на информация изисква приемникът да бъде инсталиран в конзолата и свързан към едно от устройствата в кабината с екран.

Система с вътрешни сензори изисква инсталиране на сензори вътре в гумите вместо клапани, предварително настройване на уреда за минимално и максимално ниво на налягане и настройки на алармата.

Регистрацията, активирането на електронните сензори се извършва в кръг - първо предно ляво колело, след това предно дясно, задно дясно и задно ляво колело.

Стандартните и самостоятелно монтирани системи осигуряват висококачествен контрол на налягането в съответствие с техническото ниво на продукта.

Проверка на сензора за налягане в гумите

Показанията на сензорите се проверяват чрез контролни измервания на налягането с конвенционални манометри. Точността им е 0,1 бара, което е напълно достатъчно. По-задълбочена проверка на сензорите и цялата система се извършва със специални устройства.Ако алармата за ниско налягане остане включена, се препоръчва да направите следното:

визуално внимателно проверете колелото за дефекти;
изпомпване до необходимите параметри в магазин за гуми;
карайте известно време със скорост не повече от 80 км / ч.

Сигналът за грешка трябва да спре и системата ще работи нормално.

Нулирайте сензора за налягане в гумите

Ако грешката продължава на монитора, се препоръчва да изпуснете напълно колелото и да го надуете отново, както и да рестартирате софтуерното устройство на системата за контрол на налягането (бордов компютър, специален монитор и др.).

Деактивиране на сензора за налягане в гумите

В случай на неизправност на един от сензорите, преди да го смените, е позволено да го изключите. Сензорът за налягане се изключва в съответствие с инструкциите на системата. В този случай системата продължава да контролира останалите 3 колела. При липса на бутон за изключване на звуковия сигнал е позволено да изключите дефектния сензор от уреда.

Пример за работа на честотен преобразувател на демонстрационна стойка

По целия свят честотните преобразуватели се използват за управление на помпи от дълго време. За съжаление в Русия тази техника все още не се е вкоренила. Нека ви кажем каква е красотата на тези малки, неусложнени кутии и какъв огромен плюс дават на потребителя, когато се използват в частна водоснабдителна система.

Какво е честотен преобразувател? Като правило собствениците на къщи и вили използват потопяеми сондажни помпи във водоснабдителните си системи. Тези помпи се управляват от превключватели за налягане и хидравлични акумулатори с различен капацитет.

Превключвателят за налягане има два прага: горен и долен. При такова устройство на водоснабдителната система, в момента, когато помпата е включена, налягането пада много и това е неудобно за потребителя. Той изпитва дискомфорт, защото налягането се променя. Това е особено вярно при вземане на душ. Собствениците на вили добре знаят това, тъй като вече са се сблъсквали с този проблем. За тези, които тепърва ще оборудват водоснабдителната си система, тази информация ще помогне за представянето на очаквания ефект.

Как да подобрим комфорта, така че налягането в системата да е постоянно? Има решение на този проблем. Това е приложението на честотен преобразувател. Много фирми доставят Italtecnica chastotniki. Този концерн произвежда честотни преобразуватели с еднофазни помпи от серията SIRIO ENTRY. Тези честотни преобразуватели могат да управляват еднофазни помпи до 1,5 киловата.

Какви са моделите сензори

Има механични и електронни модификации на сензори, за битово водоснабдяване с помощта на потопяеми електрически помпи и помпени станции от бюджетни и средни ценови категории, основно се използват механични модели на това устройство. Характеризират се с висока надеждност, опростен дизайн, лекота на монтаж и настройка.

Използването на скъпи електронни сензори за налягане в конвенционалните системи за всмукване на вода само за отваряне на контакти няма смисъл, електрониката е предназначена за гладко управление на режимите на работа на помпено оборудване.

Ориз. 6 Устройства за автоматично управление с вградени сензори

Електронни сензори за вода

Електронните хидравлични сензори за налягане се използват за автоматично управление на помпено оборудване от 3-то поколение с честотен преобразувател; те са част от електронни контролери, състоящи се от един малък блок.

Електронното устройство замества всички дискретни елементи на системата за автоматизация - превключвател за сухо ход и налягане, манометър, хидравличен акумулатор с голям обем, осигурява плавен старт на електродвигателя и електронно управление на скоростта на въртене на двигателя на помпата вал.В това устройство се взема аналогов сигнал от електронния сензор, чиято стойност на напрежението зависи от налягането, след което се преобразува в електронната управляваща верига в широчинно-импулсно модулирано напрежение, подавано към намотката на двигателя на помпата.

В ежедневието са широко известни и използвани специални блокове за честотно управление SU 301 от Grundfos, съчетани с потопяеми електрически помпи от серията SQ, други добре познати модели и производители са Active Driver (DAB), Sirio Entry (Italtecnica).

Ориз. 7 Свързване на сензора към водоснабдителната и електрическата мрежа

Принцип на действие

Помислете за PM сензор за налягане, инсталиран в индивидуална водоснабдителна система, той функционира, както следва:

Налягането, създадено от помпата на кладенеца или кладенеца, допринася за запълването на линията с вода, която притиска гумената мембрана, разположена зад фитинга на превключвателя за налягане.

Вътре в устройството върху еластична мембрана се поставя плоча със заострени конични издатини по ръбовете; когато мембраната се движи под налягане дълбоко в устройството, плочата едновременно се измества и върховете й притискат пластината, която отваря електрическите контакти вътре в корпуса .

Тъй като един или два проводника на захранващия кабел на електрическата помпа са свързани към контактите, веригата се отваря и захранването на електродвигателя спира, устройството спира работата си.

При домашно използване на вода налягането в тръбопровода спада, мембраната на релето се връща в първоначалното си положение, разхлабвайки налягането върху плочата, а контактите вътре в устройството се затварят - електрическата помпа започва да работи и изпомпва вода в линията.

Ориз. 4 Разглобен сензор за налягане на водата RM

Инсталация

Като се има предвид, че повечето сензори за воден поток са конструктивно част от устройствата, тяхното инсталиране се изисква само в случай на подмяна в случай на повреда. Въпреки това, има ситуации, когато сензорът за водния поток трябва да бъде монтиран отделно, например, когато е необходимо да се увеличи налягането на водоснабдяването.

Всъщност често възникват ситуации, когато няма достатъчно налягане в централната водоснабдителна система и за да включите газовия котел в режим на захранване с топла вода, е необходимо да създадете добро налягане. В този случай се монтира допълнителна циркулационна помпа, оборудвана със сензор за воден поток.

В този случай сензорът се монтира след помпата, така че когато водата започне да се движи, сензорът включва помпата и налягането на водата се повишава.

Регулиране и настройка

При домашна употреба потребителят често предпочита евтини и надеждни модели на домашно производство - сензори от серията RD-5, RM-5 и техните различни модификации, за да може избраното устройство да работи правилно, то трябва да бъде правилно конфигурирано за параметри на линията. Фабричните настройки за стойностите за включване-изключване на релето и съответно праговете за работа на помпата на тези устройства са 1,4 - 2,8 бара.

Arduino bmp280, bmp180, bme280 сензори за налягане

Ориз. 9 Спецификации за популярни типове релета

Ако вътрешната главна линия е дълга или тръбопроводът се намира в многоетажна сграда, горната и долната граница на работа на релето трябва да бъдат преконфигурирани. Ако е необходимо да се извършат операции по настройка, вграденият манометър служи като контролно и измервателно устройство, според което се записват показанията, операциите по настройка се извършват в следната последователност:

Електрическата помпа е изключена от електрическата мрежа, горният капак на устройството се отстранява, за да се получи достъп до два регулиращи пружинни винта, най-голямата пружина е отговорна за горния праг, а малката може да регулира разликата между границите . Чрез завъртане на гайката над голяма пружина се постига промяна на горния праг на налягане - чрез завъртане по посока на часовниковата стрелка се увеличава горната граница на работа, при завъртане в обратна посока, когато пружината е отслабена, границата се намалява.
При регулиране с голяма пружина направете няколко завъртания на гайката на големия винт в правилната посока, след което електрическата помпа се включва и момента на изключване се записва на манометъра.
Ако показанията не отговарят на необходимите, те източват водата от вътрешното водоснабдяване и изчакват електрическата помпа да се включи отново - когато се достигне минималният праг на налягането, релето стартира.
Операцията се повтаря периодично, докато налягането на изключване на електрическата помпа достигне желаната стойност според показанията на стрелката на манометъра.
След задаване на горния праг те започват да регулират минималната допустима долна граница, като трябва да се има предвид, че разликата между граничните нива на реакция трябва да бъде най-малко 1,5 бара.
Като завъртите гайката на малкия винт в една или друга посока, можете да настроите делтата, след регулиране водата се източва от напълнената линия и, според манометъра, моментът, в който релето включва помпата, е фиксиран. Ако необходимата долна граница не бъде достигната, регулирането и източването на водата се повтаря няколко пъти, докато се достигне необходимата разлика от поне 1,5 бара.

Трябва да се отбележи, че колкото по-голяма е разликата между праговете, толкова по-рядко помпата се включва и когато помпата работи в този режим, животът на нейното и друго автоматично оборудване се увеличава.

Ориз. 10 Настройка и настройка на сензора за водно налягане

Опции на сензора

От съображения за сигурност беше взето решение за задължително инсталиране на стандартни системи в САЩ и страните от ЕС, а също така предизвика производството на системи за самоинсталация.

Датчиците са механични и електронни, с вътрешен и външен монтаж, директно или индиректно управление.

Сензор за налягане в гумите

Редовните сензори се монтират в завода по време на производството на машини и се свързват към компютърен блок. Информацията за определено ниво на налягане се показва или на дисплея, или на огледалото за задно връщане. В случай на повреда на сензора, подмяната е възможна само с подобен модел. Използват се високоточни вътрешни сензори.

Също така широко се практикува в автомобилните заводи да се използват ABS сензори за откриване на намаляване на налягането с помощта на програми чрез промяна на скоростта на плоско колело. Това е много по-евтино, но се определя само фактът на недостатъчно налягане, без да се фиксира действителното ниво.

Външни сензори за налягане в гумите

В света е утвърдено производството на системи, използващи външни и вътрешни сензори за монтаж в машини.

Най-простите са системи със сензори, монтирани на нипели. Нивото на налягането може да бъде докладвано на водача по различни начини:

съответния цвят на капачките на сензорите (зелени за налягания над 2 бара, жълти за 1 до 2 бара и червени за по-малко от 1 бара);
чрез Bluetooth системата до салона или вашето мобилно устройство с Android или iOS;
на предоставения монитор.

Основният недостатък е невъзможността за получаване на информация за налягането по време на движение.

TPMS с вътрешни сензори

Вътрешните сензори, закупени допълнително за инсталиране на системата за управление, са подобни на сензорите на обикновените системи. Те са поставени вътре в колелото вместо клапани. Липсата на софтуер изисква или закупуване на допълнителен монитор, или използване на Bluetooth канал за предаване на информация до салона или вашето мобилно устройство. Системата осигурява висока точност на данните и позволява допълнително персонализиране на информационните сигнали. Монтажът на сензори и тяхната поддръжка изисква операции по монтаж на гуми.

Препоръки за монтаж

Когато поставяте сензор за налягане в линията, трябва да се спазват следните препоръки:

За да работи устройството правилно, температурният диапазон, в който работи, не трябва да надвишава -4 - +40 C.
Автоматиката се поставя не само на закрито у дома, но и в кесонен кладенец, след помпата трябва да се монтират филтри за фино и дълбоко пречистване на вода в линията - това ще предотврати запушването на фитинга с мембрана с мръсотия, което може да доведе за неправилна работа на устройството.
Много устройства са проектирани да работят само със студена вода, като по време на работа температурата му не трябва да надвишава допустимите граници, например не повече от +55 C. за модели RD.
Мощността на електрическата помпа, свързана през устройството, не трябва да надвишава стойностите, посочени в паспортните данни - нарушаването на това правило може да доведе до залепване на контактите и повреда на релето.

Ориз. 11 Пример за поставяне на хидравличен превключвател с електрическа помпа за дълбок кладенец

Сензор за налягане или превключвател за налягане е основното устройство за осигуряване на автоматична работа на оборудването за всмукване на вода; той е част от всяка електрическа помпена станция или водоснабдителна система с електрическа помпа за дълбок кладенец. Неговото инсталиране и настройка не представлява особени затруднения дори за неподготвен собственик на жилище, а спазването на основните правила за поставяне и монтаж ще осигури непрекъсната работа на устройството в продължение на десетилетие.

Видове

Днес два вида сензори за воден поток са намерили най-голямо приложение - сензор на Хол и тръстиково реле.

Сензорът за дебитна вода, базиран на принципа на работа на сензора на Хол (нарича се още разходомер), е малка турбина, върху която е монтиран магнит. Когато турбината се върти, магнитът създава магнитно поле и подобно на турбина във водноелектрическа централа генерира малки електрически импулси, които отиват към таблото за управление на котела. Скоростта на въртене на турбината зависи от скоростта на подаване на вода, колкото по-голям е потокът, толкова по-ясни са импулсите. Така, благодарение на сензора на Хол, е възможно не само да се сигнализира потокът на водата, но и скоростта на водоснабдяването.

Сензорът за поток на водата е сензор, базиран на принципа на магнит. По принцип този сензор изглежда така - вътре в камерата, изработена от композитен материал, има магнитен поплавък, с увеличаване на налягането на водата, поплавъкът се движи около камерата и действа върху тръстиковия превключвател.

Тръстиковият превключвател, а това не е нищо повече от две магнитни пластини в камера без въздух, се отваря под въздействието на магнитното поле на поплавъка, а контролното табло превключва котела в режим на гореща вода.

Reed сензор за нивото на водата:

Водомер: