На дачных и садовых участках часто используются различные водонакопительные емкости, предназначенные для того, что бы вода могла в них согреться перед поливом, насытиться кислородом. Применяют их так же и в случае, когда поступление воды является периодическим или не гарантированным. Например, колодец или скважина имеют очень маленький дебит (т.е. дают очень мало воды за «один раз» и требуется ждать некоторое время, когда она наберется вновь). Или вода подается по централизованной системе в определенное время.

Как бы то ни было, полезно иметь какое то устройство, которое бы автоматически пополняло запас воды в водонапорной башне или емкости, включая подкачивающий насос, когда уровень воды в баке падает ниже критического (или установленного).

Тем, у кого на участке есть централизованный водопровод, находящийся под давлением в момент подачи воды, сделать такой автомат чрезвычайно просто. Достаточно поставить в емкость сантехническую арматуру, такую, что стоит в бачке унитаза. Ее запирающий клапан с поплавком будет всегда поддерживать бак в полном состоянии.

Можно даже обойтись и простым краном с ручкой. К рукоятке привязывается небольшой рычаг (палка), а на ее конце — 1-2 пластиковых бутылки. Кран надежно укрепляется таким образом, что бы при полностью заполненном баке, он был закрыт, а ПЭТ-бутылки были слегка притоплены. Если произойдет расход воды, то поплавки – бутылки начнут опускаться вниз и немного приоткроют кран. Если в системе есть вода, она начнет поступать в бак. Если воды в системе нет – то кран будет открытым до тех пор, пока вода не появится и не заполнит емкость.

Гораздо сложнее организовать автоматическую подкачку тем, у кого нет водопровода, а вода закачивается из колодца или скважины. Тут необходим какой то автомат, включающий насос. Подобных разработок – очень много. Начиная от поплавковых выключателей, заканчивая электронными датчиками уровня воды. Фирменный поплавковый выключатель – достаточно дорог и отдельно продается редко. Можно сделать его самому (см. статью «Самодельный поплавковый выключатель»), и это под силу достаточно рукастым мастерам. Да и делать его надо очень тщательно — все таки необходима полная гарантия герметизации проводов, находящихся в воде. Электронные устройства — вообще «по-зубам» — единицам. Да и оно обойдется не дешево.

Дачникам же требуется простейшее устройство, которое может собрать любой, что говорится «из консервной банки», и с себестоимостью в бутылку пива. Подобные устройства должны отвечать двум основным требованиям. Первое – У них не должно быть т.н. «дребезга» контактов. А должно быть два устойчивых положения – «включено» и «выключено». Это называется «эффект тумблера». В противном случае, при плавном подводе замыкающего контакта к другим, неизбежен пробой микроскопического воздушного зазора, искрение, обгорание контактов. Возможет даже выход насоса из строя по этой причине. Второе условие — наличие т.н. «петли гистерезиса». Т.е. некоего рабочего временного «зазора» между событиями включения и выключения. Не будешь же отслеживать падение уровня воды в баке на 1 мм. Такими частыми и короткими включениями можно просто убить мотор. Поэтому отлеживают достаточно значительные падения уровня, на несколько десятков сантиметров.

Вот поэтому даже самодельные подобные устройства, отвечающие этим требованиям достаточно сложны и дороги в итоге. К счастью, мне удалось разработать устройство такого автоматического включателя насоса, стоимостью рублей 50, и которое может сделать действительно каждый дачник за полчаса.

Фактически оно представляет собой подвижный замыкающий элемент (контакт), перемещающийся по вертикали в зависимости от уровня воды. Его секрет заключается в наличие на нем магнита! Магнит можно использовать самый простой — от магнитной защелки.

Устройство самого выключателя понятно из эскиза. Два контакта выключателя представляют собой полукольца из стали. Можно распилить на две половинки массивную стальную шайбу М16-М20, лучше усиленную. Их приклеивают эпоксидной смолой или привинчивают винтами с потайной головкой к диэлектрической подложки. К ним же подводят и провода от сети и электронасоса. В подложке сверлят отверстие между этих «подковок», через которое будет ходить вверх-вниз направляющая штанга поплавка. Она так же должна быть из непроводящего материала, желательно не впитывающего влагу.

На торце штанги укрепляют саморезом замыкающий контакт. Это металлическая круглая пластина из луженой жести, меди, дюраля, алюминия, но достаточно тонкая. Размер ее должен быть такой, что бы гарантированно закрывать оба полукольца сразу, замыкая собой электрическую цепь. Сверху на пластине укрепляют магнит (клеем, эпоксидной смолой, скобой…)

Штанга пропускается через направляющую трубу, закрепленную на стенке накопительного бака, а снизу на ней закреплен поплавок. Поплавок должен иметь длинную, вытянутую форму и закрепляться на штанге вертикально.

В основу работы этого автоматического выключателя лежит тот факт, что сила выталкивания поплавка из воды (сила Архимеда) имеет линейную зависимость от глубины погружения поплавка. Т.е. она нарастает или убывает по линейному закону. А сила магнитного притяжения убывает (прибывает) по квадратичному закону! Обратно пропорционально квадрату расстояния меду магнитом и тем, к чему он притягивается.

Уравновесить эти силы между собой практически невозможно. Достаточно все «сдвинуть» на один микрон, на 1 нанометр — и тут же происходит лавинообразное развитее событий и победа одной из сил. Никакое промежуточное положение невозможно.

Работает выключатель так. Когда бак полон, поплавок плавает на самом верху воды, погружен настолько, что бы компенсировать вес штанги и магнита. Магнит находится достаточно высоко над площадкой с контактами. По мере расходования воды, поплавок (и штанга и магнит, естественно) опускаются все ниже. В конце концов на некотором удалении магнита от «подковок» начинает проявляться и сила притяжения магнита к ним. И когда она становится больше, чем сила Архимеда, действующая на поплавок, магнит очень резко ускоряется и мгновенно и надежно прилипает к подковкам контактов. Контакты, естественно, при этом замыкаются. Насос включается на вода начинает поступать в емкость.

По мере роста ее уровня, поплавок оказывается погруженным в воду все больше и больше. И выталкивающая сила Архимеда так же растет. Но она недостаточно сильна, что бы оторвать магнит от подковок. Но когда она превысит этот порог отрыва, магнит все же отлипнет. И не просто отлипнет — отскочит пулей! Кстати, надо будет поставить какой то демпфер (пружину или губку) внизу направляющей трубки.

Как вы понимаете, эффект тумблера абсолютный, а петля гистерезиса зависит от силы притяжения магнита, формы и размеров поплавка. Поэтому тут вам предстоит поэкспериментировать, подбирая поплавок под нужные вам параметры.

Разумеется, поскольку выключатель работает с напряжением 220 вольт, необходимо предпринять все меры к тому, что бы исключить контакт выключателя с водой. Емкость желательно закрыть, На поплавок надеть какую – либо пружину или над выключателем разместить какой либо ограничитель «прыжка» штанги вверх при размыкании. Выключатель закрыть от попадания атмосферных осадков.

Задать вопросы по этому выключатели и обсудить другие вопросы по водной автоматике и системам автоматического полива можно на форуме.

Константин Тимошенко (с) 22.01.2009