Sensores de pressão Arduino bmp280, bmp180, bme280

Como conectar o sensor de pressão ao abastecimento de água e à fonte de alimentação

O dispositivo (RD, RM) é parafusado no adaptador usando uma porca de união (conexão rosqueada americana) - isso permite que você deixe o corpo em uma posição estacionária quando conectado, sem girá-lo em torno de seu eixo. Nesse dispositivo, uma junta de borracha sob a porca de capa garante a estanqueidade da conexão, mas existem outros tipos de dispositivos com encaixe fixo que possui uma rosca externa ou interna sem juntas. Nesse caso, a fibra de linho ou uma rosca especial para impermeabilização de conexões sanitárias é usada para vedação; a opção de instalar um selante da popular fita FUM não é muito eficaz - geralmente é cortada com roscas afiadas.

Conectar o dispositivo a uma tensão CA de 220 volts não causa dificuldades particulares - duas extremidades de um dos fios de energia da bomba elétrica são conectadas aos terminais M1 e M2 e fixadas com parafusos, se houver um fio terra na fonte de alimentação, ele é conectado ao bloco localizado na parte inferior da caixa, com uma placa de pressão e um parafuso.

Arroz. 8 Relé na automação de bombas submersíveis - diagrama de conexão através de um encaixe de cinco vias

Sensores MEMS

Os transdutores de pressão vêm em três tipos, permitindo a medição de pressão absoluta, diferencial e manométrica.

A pressão absoluta, como a pressão barométrica, é medida com um sensor de pressão absoluta. A pressão é medida em relação ao vácuo.

A pressão diferencial, como a pressão diferencial em medidores de vazão diferencial, é medida com um sensor de pressão diferencial (fig. 1).

Arroz. 1. Diagrama de um sensor de pressão diferencial.

A pressão manométrica é medida em relação a algum valor de referência. Um exemplo é a medição da pressão arterial, que é realizada em relação à pressão atmosférica. A pressão manométrica é essencialmente uma variação da pressão diferencial. Meça a pressão, excesso em relação à atmosférica, com um manômetro.

Em sensores de pressão, também são usados transdutores secundários do tipo capacitivo. Em tais dispositivos, toda a superfície da membrana atua como uma placa de capacitor. Uma base de metal fixa é usada como uma placa do capacitor, a outra placa é uma membrana flexível em forma redonda fixada ao redor da circunferência. A membrana flexiona sob pressão. Quando a membrana é deformada, a distância média entre as placas do capacitor diminui, o que leva a um aumento na capacitância.

O uso da tecnologia MEMS possibilita a obtenção de unidades micromecânicas e ópticas de tamanhos menores do que as tecnologias tradicionais. A vantagem do MEMS é a parte eletrônica, e as conexões elétricas com sensores e mecanismos, feitas com tecnologia integrada e de pequenas dimensões. A alta repetibilidade dos elementos sensíveis e sua fabricação integrada junto com o circuito de processamento podem melhorar significativamente a precisão das medições. Graças à tecnologia integrada, a confiabilidade do MEMS é maior do que a confiabilidade de um sistema similar que é montado a partir de componentes discretos. Além disso, os sistemas ópticos possuem maior confiabilidade e durabilidade, pois estão localizados em uma caixa selada e protegidos das influências ambientais. O uso de MEMS reduz o custo tanto das partes mecânicas quanto eletrônicas do dispositivo, uma vez que a eletrônica de processamento e o MEMS são integrados em um único substrato, o que evita conexões adicionais e, em alguns casos, o uso de circuitos correspondentes.

Escopo dos sensores de nível de água

Sensores de pressão Arduino bmp280, bmp180, bme280 Arroz. 1 O princípio de funcionamento do sensor de nível de flutuação (PDU)

Um grande tanque de armazenamento de água também pode ser necessário para o abastecimento de água em casa, se a vazão do tanque de entrada de água for muito pequena ou o desempenho da própria bomba não puder fornecer um consumo de água correspondente ao nível necessário. Neste caso, também são necessários dispositivos de controle de nível de líquido para operação automática do sistema de abastecimento de água.
O sistema de controle de nível de líquido também pode ser usado ao trabalhar com dispositivos que não possuem proteção contra funcionamento a seco da bomba de poço, um sensor de pressão de água ou um interruptor de bóia ao bombear águas subterrâneas de porões e salas com nível abaixo do solo.

Recursos de dispositivo e design

O sensor de pressão é instalado como um dispositivo separado na maioria dos sistemas de controle automático, também faz parte das unidades de controle para equipamentos de bombeamento de 2ª e 3ª gerações, nas quais toda a automação está localizada em um alojamento.

Um dispositivo mecânico simples e barato contém os seguintes elementos:

Carcaça com encaixe padrão de 1/4" ou 8 mm de diâmetro localizado na base. para ligação à rede de água, e uma tampa amovível que protege as suas partes mecânicas, terminais eléctricos e parafusos de afinação contra danos e penetração de humidade.
Diafragma com placas internas e contatos de mola que comutam o circuito elétrico.
Ajuste de parafusos grandes e pequenos com molas que determinam o limite superior da pressão que abre os contatos e a diferença (delta) entre os limites de ligar e desligar do dispositivo.
Blocos de terminais para conexão dos contatos da bomba (designados M1, M2), elétricos (L1 e L2) e fios de aterramento com grampos de parafuso.

Arroz. 5 Diagrama de relé no exemplo do modelo RD 2

Possíveis avarias do sensor e seus sintomas

O principal sinal de mau funcionamento do sensor é a falta de informações sobre o nível de pressão na roda no monitor. Os motivos podem ser o limite de bateria usada, um sinal de informação fraco, falha mecânica durante a instalação. Como regra, é necessário substituir o sensor defeituoso por um novo. Se o sinal de informação da antena do sensor for fraco, é recomendável determinar o local mais eficaz girando. A substituição das baterias é muitas vezes uma operação tecnicamente difícil, requer a montagem do pneu com uma localização interna do sensor e pode não dar o resultado esperado.

As principais avarias dos sensores são:

possível gravação de todos os sensores de latão-borracha externos e internos;

colagem de um sensor externo de alumínio com uma válvula de latão;

falso funcionamento do sistema ABS durante uma curva longa.

Em alguns sistemas TPMS, as desvantagens são:

baixo brilho e números de exibição pequenos;

exibir os indicadores de apenas um pneu na tela com a necessidade de chamar os dados de outras rodas na tela pressionando um botão;

interferência do rádio, walkie-talkie ao enviar informações para a tela;

a necessidade de montagem de pneus para substituição das baterias dos sensores internos;

risco de roubo de sensores externos;

falta de configurações para parâmetros de pressão;

a impossibilidade de desligar o sinal sonoro;

discrepância entre as dimensões do plugue do dispositivo e do isqueiro do carro;

o requisito de balanceamento adicional ao instalar sensores externos.

Os testes realizados demonstraram a alta qualidade dos seguintes sistemas não padronizados de monitoramento da pressão dos pneus,com sensores internos:

CRX-1006 (alta qualidade, desempenho confiável);

TPMS CRX-1001 (informações em tempo real, grandes números, alta capacidade da bateria);

TPMS-201 (fácil configuração);

Parkmaster 4-03 (instalação do módulo monitor no isqueiro, brilho do visor);

com sensores externos:

CRX-1041 (configuração rápida, ampla faixa de pressão);

CRX-1002 (proteção contra corrosão e roubo).

Os sistemas de monitoramento da pressão dos pneus estão se tornando um pré-requisito para melhorar a segurança e a durabilidade dos veículos. Atualmente, em vários países, a produção de máquinas com a instalação desta opção é legalmente determinada.No mercado, os entusiastas de automóveis podem selecionar e instalar de forma independente os sensores de pressão dos pneus tpms de acordo com suas capacidades orçamentárias, níveis de desempenho e controle dos parâmetros necessários.Características de designComo mencionado acima, existem pressostatos de água mecânicos e eletrônicos. Para ambos, o principal órgão de trabalho é a membrana, que atua como uma das paredes de seu recipiente interno, no qual a água entra. Desviando-se sob a pressão da água, a membrana atua nos elementos restantes do sensor, como resultado, o dispositivo é acionado.

Sensores de pressão Arduino bmp280, bmp180, bme280

Dispositivo sensor de pressão de membrana

Os elementos afetados pela membrana defletora em sensores mecânicos são contatos que, ao serem fechados ou abertos, ligam e desligam o equipamento de bombeamento. O sensor eletrônico de pressão funciona com um princípio ligeiramente diferente. A deformação da membrana em tal dispositivo é convertida em um sinal analógico elétrico de controle, que é então amplificado, digitalizado e alimentado à unidade de controle automático da tubulação.

Os sensores de pressão mecânicos, também chamados de contato, são usados com mais frequência do que os eletrônicos. Isso é explicado tanto pela simplicidade do design de tal dispositivo quanto pelo seu custo mais acessível. Em particular, os sensores mecânicos de pressão da água são instalados regularmente em sistemas domésticos de aquecimento e abastecimento de água.

Dispositivo de interruptor de pressão de água doméstica

O design do sensor mecânico é:

tubo de ramal, com a ajuda do qual o dispositivo é conectado aos elementos da tubulação;
membrana;
Grupo de contato;
duas molas de diâmetros diferentes, através das quais é definido o nível de pressão máxima e mínima em que o dispositivo deve operar.

Sensor de pressão desmontado

Uma mola de maior diâmetro, instalada em sensores do tipo mecânico, determina o nível de pressão da água na tubulação em que o dispositivo irá operar e desliga a bomba de abastecimento. A segunda mola é responsável pelo limite inferior da resposta do sensor, ou para ser mais preciso, a faixa de valores além da qual o sensor irá ligar e dar partida na bomba que fornece água para a tubulação.

O design dos sensores mecânicos permite ajustar o grau de compressão de ambas as molas. Quando uma mola de diâmetro maior é comprimida, o valor da pressão da água na qual o dispositivo irá operar aumenta. Se você comprimir mais uma mola de diâmetro menor, a diferença de pressão entre os níveis de resposta aumentará.

O princípio de ajuste do sensor de pressão mecânico

Instalação e configuração

Os sistemas de controle de pressão padrão instalados nas fábricas não requerem ações adicionais. Só é necessário verificar periodicamente a integridade dos nós do sistema.

Um sistema adicional na forma de sensores com informações de cores do nível de pressão é instalado nos niples em vez de tampas de proteção.

Um sistema autônomo na forma de sensores externos com transmissão de informações requer que o receptor seja instalado no console e conectado a um dos dispositivos da cabine com tela.

Um sistema com sensores internos requer a instalação de sensores dentro dos pneus em vez de válvulas, pré-ajustando a unidade para os níveis de pressão mínimo e máximo e configurações de alarme.

O registro, ativação dos sensores eletrônicos é realizado em um círculo - primeiro a roda dianteira esquerda, depois as rodas dianteiras direita, traseira direita e traseira esquerda.

Os sistemas padrão e auto-instalados proporcionam um controle de pressão de alta qualidade de acordo com o nível técnico do produto.

Verificação do sensor de pressão dos pneus

As leituras dos sensores são verificadas por medições de controle de pressão com manômetros convencionais. Sua precisão é de 0,1 bar, o que é suficiente. Uma verificação mais profunda dos sensores e de todo o sistema é realizada por dispositivos especiais.Se o alarme de baixa pressão permanecer aceso, é recomendável que você faça o seguinte:

inspecione visualmente cuidadosamente a roda quanto a defeitos;
bombear até os parâmetros necessários em uma loja de pneus;
dirigir por algum tempo a uma velocidade não superior a 80 km / h.

O sinal de erro deve parar e o sistema funcionará normalmente.

Redefinir o sensor de pressão dos pneus

Se o erro persistir no monitor, é recomendável esvaziar completamente a roda e inflá-la novamente, bem como reinicializar o dispositivo de software do sistema de controle de pressão (computador de bordo, unidade de monitor especial, etc.).

Desativando o sensor de pressão dos pneus

Em caso de mau funcionamento de um dos sensores, antes de substituí-lo, é permitido desligá-lo. A desativação do sensor de pressão é realizada de acordo com as instruções do sistema. Neste caso, o sistema continua a controlar as outras 3 rodas. Na ausência de um botão para desligar o sinal sonoro, é permitido desconectar o sensor defeituoso da unidade.

Um exemplo da operação de um conversor de frequência em um estande de demonstração

Em todo o mundo, os conversores de frequência são usados há muito tempo para controlar bombas. Infelizmente, na Rússia, essa técnica ainda não se enraizou. Vamos contar para você qual é a beleza dessas pequenas e descomplicadas caixas, e que grande vantagem elas dão ao consumidor quando são usadas em um sistema privado de abastecimento de água.

O que é um conversor de frequência? Como regra, os proprietários de casas e chalés usam bombas submersíveis em seus sistemas de abastecimento de água. Estas bombas são controladas por pressostatos e acumuladores hidráulicos de várias capacidades.

O pressostato possui dois limites: superior e inferior. Com tal dispositivo do sistema de abastecimento de água, no momento em que a bomba é ligada, a pressão cai muito e isso é desconfortável para o consumidor. Ele sente desconforto porque a pressão muda. Isto é especialmente verdadeiro ao tomar um banho. Os proprietários de casas de campo estão bem cientes disso, pois já encontraram esse problema. Para quem está prestes a equipar seu sistema de abastecimento de água, essas informações ajudarão a apresentar o efeito esperado.

Como melhorar o conforto para que a pressão no sistema seja constante? Há uma solução para este problema. Esta é a aplicação de um conversor de frequência. Muitas empresas fornecem Italtecnica chastotniki. Esta preocupação produz conversores de frequência com bombas monofásicas da série SIRIO ENTRY. Esses conversores de frequência podem controlar bombas monofásicas de até 1,5 quilowatts.

Quais são os modelos de sensores

Existem modificações mecânicas e eletrônicas de sensores, para abastecimento doméstico de água usando bombas elétricas submersíveis e estações de bombeamento das categorias de orçamento e preço médio, os modelos mecânicos deste dispositivo são usados principalmente. Eles são caracterizados por alta confiabilidade, design simples, facilidade de instalação e ajuste.

O uso de sensores de pressão eletrônicos caros em sistemas convencionais de entrada de água apenas para abrir contatos não faz sentido, os eletrônicos são projetados para controle suave dos modos de operação dos equipamentos de bombeamento.

Arroz. 6 dispositivos de controle automático com sensores embutidos

Sensores eletrônicos de água

Os sensores eletrônicos de pressão hidráulica são utilizados no controle automático de equipamentos de bombeamento da 3ª geração com conversor de frequência; fazem parte de controladores eletrônicos compostos por uma unidade de pequeno porte.

O dispositivo eletrônico substitui todos os elementos discretos do sistema de automação - um funcionamento a seco e pressostato, um manômetro, um acumulador hidráulico de grande volume, fornece partida suave do motor elétrico e controle eletrônico da velocidade de rotação do motor da bomba haste.Neste dispositivo, um sinal analógico é retirado do sensor eletrônico, cujo valor de tensão depende da pressão, então é convertido no circuito de controle eletrônico em uma tensão modulada por largura de pulso fornecida ao enrolamento do motor da bomba.

Na vida cotidiana, as unidades de controle de frequência especiais SU 301 da Grundfos, combinadas com bombas elétricas submersíveis da série SQ, são amplamente conhecidas e usadas, outros modelos e fabricantes conhecidos são Active Driver (DAB), Sirio Entry (Italtecnica).

Arroz. 7 Ligar o sensor à rede de abastecimento de água e elétrica

Princípio da Operação

Considere um sensor de pressão PM instalado em um sistema de abastecimento de água individual, ele funciona da seguinte forma:

A pressão criada pelo poço ou bomba de poço contribui para encher a linha com água, que pressiona a membrana de borracha localizada atrás do encaixe do pressostato.

Dentro do dispositivo, uma placa com saliências cônicas pontiagudas ao longo das bordas é colocada sobre uma membrana elástica; quando a membrana se move sob pressão profundamente no dispositivo, a placa se desloca simultaneamente e suas pontas pressionam a placa que abre os contatos elétricos dentro da caixa .

Como um ou dois fios do cabo de alimentação da bomba elétrica estão conectados aos contatos, o circuito se abre e a alimentação do motor elétrico é interrompida, o dispositivo interrompe seu trabalho.

Com o uso doméstico de água, a pressão na tubulação cai, a membrana do relé retorna à sua posição original, afrouxando a pressão na placa e os contatos dentro do dispositivo se fecham - a bomba elétrica começa a funcionar e bombeia água para a linha.

Arroz. 4 Sensor de pressão de água desmontado RM

Instalação

Considerando que a maioria dos sensores de vazão de água fazem parte estruturalmente dos dispositivos, sua instalação é necessária apenas em caso de substituição em caso de falha. No entanto, existem situações em que o sensor de fluxo de água deve ser instalado separadamente, por exemplo, quando é necessário aumentar a pressão do abastecimento de água.

De fato, muitas vezes ocorrem situações em que há pressão insuficiente no sistema central de abastecimento de água e, para ligar a caldeira a gás no modo de abastecimento de água quente, é necessário criar uma boa pressão. Neste caso, é instalada uma bomba de circulação adicional, equipada com um sensor de fluxo de água.

Nesse caso, o sensor é instalado após a bomba, portanto, quando a água começa a se mover, o sensor liga a bomba e a pressão da água aumenta.

Ajuste e afinação

No uso doméstico, o consumidor geralmente prefere modelos baratos e confiáveis de produção doméstica - sensores das séries RD-5, RM-5 e suas várias modificações, para que o dispositivo selecionado funcione corretamente, ele deve ser configurado adequadamente para o parâmetros de linha. As configurações de fábrica para os valores on-off do relé e, portanto, os limites para a operação da bomba desses dispositivos são de 1,4 a 2,8 bar.

Sensores de pressão Arduino bmp280, bmp180, bme280

Arroz. 9 Especificações para tipos populares de relés

Se a linha principal interna for longa ou a tubulação estiver localizada em um prédio alto, os limites superior e inferior da operação do relé devem ser reconfigurados. Se for necessário realizar operações de ajuste, o manômetro embutido serve como dispositivo de controle e medição, segundo o qual as leituras são registradas, as operações de ajuste são realizadas na seguinte sequência:

A bomba elétrica é desconectada da rede elétrica, a tampa superior do dispositivo é removida para ter acesso a dois parafusos de ajuste com mola, a mola maior é responsável pelo limite superior e a menor pode ajustar a diferença entre os limites . Ao girar a porca sobre uma mola grande, é alcançada uma mudança no limite de pressão superior - girando no sentido horário, o limite superior de operação é aumentado, girando na direção oposta, quando a mola é enfraquecida, o limite é reduzido.
Ao ajustar com uma mola grande, dê várias voltas na porca no parafuso grande na direção certa, após o que a bomba elétrica é ligada e o momento em que é desligada é registrado no manômetro.
Se as leituras não corresponderem às exigidas, elas drenam a água do abastecimento interno de água e aguardam que a bomba elétrica ligue novamente - quando o limite mínimo de pressão é atingido, o relé é acionado.
A operação é repetida periodicamente até que a pressão de corte da eletrobomba atinja o valor desejado conforme as indicações do ponteiro do manômetro.
Depois de definir o limite superior, eles começam a regular o limite inferior mínimo permitido, devendo-se ter em mente que a diferença entre os níveis de resposta do limite deve ser de pelo menos 1,5 bar.
Ao girar a porca do pequeno parafuso em uma direção ou outra, você pode definir o delta, após o ajuste, a água é drenada da linha de enchimento e, de acordo com o manômetro, o momento em que o relé liga a bomba é fixo. Se o limite inferior necessário não for alcançado, o ajuste e a drenagem da água são repetidos várias vezes até que a diferença necessária de pelo menos 1,5 bar seja atingida.

Deve-se notar que quanto maior a diferença entre os limites, menos vezes a bomba é ligada e, quando a bomba opera nesse modo, aumenta a vida útil de seus e outros equipamentos automáticos.

Arroz. 10 Configurando e ajustando o sensor de pressão da água

Opções do sensor

Por razões de segurança, foi tomada a decisão de instalar sistemas padrão obrigatórios nos EUA e países da UE, e também causou a produção de sistemas para auto-instalação.

Os sensores são mecânicos e eletrônicos, com instalação interna e externa, controle direto ou indireto.

Sensor de pressão dos pneus

Sensores regulares são instalados na fábrica durante a produção de máquinas e são conectados a uma unidade de computador. As informações sobre um nível de pressão específico são exibidas no visor ou no retrovisor. Em caso de falha do sensor, a substituição só é possível com um modelo semelhante. Sensores internos de alta precisão são usados.

Também é amplamente praticado nas fábricas de automóveis usar sensores ABS para detectar uma diminuição na pressão usando programas alterando a velocidade de uma roda plana. Isso é muito mais barato, mas apenas o fato de pressão insuficiente é determinado, sem fixar o nível real.

Sensores externos de pressão dos pneus

A produção de sistemas utilizando sensores externos e internos para instalação em máquinas tem se consolidado no mundo.

Os mais simples são os sistemas com sensores montados em niples. O nível de pressão pode ser informado ao motorista de diferentes maneiras:

a cor correspondente das tampas dos sensores (verde para pressões acima de 2 bar, amarelo para 1 a 2 bar e vermelho para menos de 1 bar);
via sistema Bluetooth para o salão ou seu dispositivo móvel Android ou iOs;
no monitor fornecido.

A principal desvantagem é a impossibilidade de obter informações sobre a pressão durante o movimento.

TPMS com sensores internos

Os sensores internos, adquiridos adicionalmente para instalar o sistema de controle, são semelhantes aos sensores dos sistemas comuns. Eles são colocados dentro da roda em vez de válvulas. A ausência de software exige a compra de um monitor adicional ou o uso de um canal Bluetooth para transmitir informações ao salão ou ao seu dispositivo móvel. O sistema fornece alta precisão de dados e permite personalização adicional de sinais de informação. A instalação de sensores e sua manutenção requerem operações de montagem de pneus.

Recomendações de instalação

Ao colocar um sensor de pressão na linha, as seguintes recomendações devem ser observadas:

Para que o dispositivo funcione corretamente, a faixa de temperatura na qual é operado não deve exceder -4 - +40 C.
A automação é colocada não apenas em casa, mas também em um poço de caixão, após a bomba, filtros para purificação de água fina e profunda devem ser instalados na linha - isso evitará que o encaixe com uma membrana entupa com sujeira, o que pode levar ao funcionamento incorreto do aparelho.
Muitos dispositivos são projetados para funcionar apenas com água fria, durante a operação, sua temperatura não deve exceder os limites permitidos, por exemplo, não mais que +55 C. para modelos RD.
A potência da bomba elétrica conectada através do dispositivo não deve exceder os valores especificados nos dados do passaporte - a violação desta regra pode levar à aderência dos contatos e à falha do relé.

Arroz. 11 Um exemplo da colocação de um interruptor hidráulico com uma bomba elétrica de poço profundo

Um sensor de pressão ou pressostato é o principal dispositivo para garantir o funcionamento automático dos equipamentos de entrada de água; faz parte de qualquer estação de bombeamento elétrica ou sistema de abastecimento de água com bomba elétrica de poço profundo. Sua instalação e ajuste não apresentam dificuldades particulares, mesmo para um proprietário despreparado, e o cumprimento das regras básicas de colocação e instalação garantirá a operação ininterrupta do dispositivo por uma década.

Tipos

Hoje, dois tipos de sensores de fluxo de água encontraram a maior aplicação - um sensor Hall e um relé de palheta.

O sensor de fluxo de água, baseado no princípio de operação do sensor Hall (também chamado de medidor de vazão), é uma pequena turbina na qual um ímã é montado. Quando a turbina gira, o ímã cria um campo magnético e, como uma turbina em uma usina hidrelétrica, gera pequenos impulsos elétricos que vão para o painel de controle da caldeira. A velocidade de rotação da turbina depende da velocidade do abastecimento de água, quanto maior a vazão, mais claros os pulsos. Assim, graças ao sensor Hall, é possível não apenas sinalizar o fluxo de água, mas também a velocidade do abastecimento de água.

O sensor de fluxo de água reed é um sensor baseado nos princípios de um ímã. Basicamente, esse sensor se parece com isso - dentro da câmara feita de material compósito há um flutuador magnético, com um aumento na pressão da água, o flutuador se move ao redor da câmara e atua no interruptor reed.

O interruptor reed, e isso nada mais é do que duas placas magnéticas em uma câmara sem ar, abre-se sob a influência do campo magnético do flutuador, e a placa de controle muda a caldeira para o modo de água quente.

Reed sensor de nível de água:

Medidor de fluxo de água: