Устройство автоматической подачи воды для мытья рук. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби

 Комментарии к статье

Чтобы экономить ресурсы планеты и собственный бюджет, можно изготовить несложное устройство, которое сократит расход воды, электричества, топлива при такой обыденной операции, как мытье рук, споласкивание посуды в проточной воде. Его можно смонтировать как в жилом помещении, так и на улице на приусадебном участке, на хоздворе, в общественном месте. Устройство, когда это необходимо, автоматически подает воду на несколько секунд. Например, если мытье рук занимает две минуты, то обычно вода льется из крана все это время. С устройством автоматической подачи воды его можно сократить до 15...30 с.

Схема предлагаемого устройства представлена на рис. 1. В качестве основы применен готовый промышленный блок управления от тепловой сушилки рук - "электрополотенца", многие встречались с подобными аппаратами в общественных местах. Схема составлена по печатной плате, нумерация элементов условная, так как позиционные обозначения на плате отсутствовали. При трансформации устройства из "сушилки" в "поливалку" в него внесены незначительные изменения и усовершенствования. Поскольку управляющий блок не содержит каких-либо уникальных деталей, аналогичную конструкцию нетрудно изготовить самостоятельно, не используя готовый модуль заводского производства.

Рис. 1. Схема устройства (нажмите для увеличения)

Напряжение сети переменного тока 230 В поступает на подключенную к выходу устройства нагрузку через плавкую вставку FU1, замкнутые контакты выключателя SB1 и открытый симистор VS1. Нагрузкой последнего служат два электромагнитных впускных клапана K1, K2, лампа накаливания EL1 и резистор R7. При отсутствии напряжения на выводах обмоток электромагнитные клапаны перекрывают подачу холодной и горячей воды. Лампа накаливания предназначена для подсветки мойки. Варистор RU1 уменьшает вероятность повреждения обмоток электроклапанов высоким напряжением из-за выбросов напряжения самоиндукции при отключении питания.

На фотодиоде VD1 и излучающем ИК-диоде VD2 собран датчик приближения, работающий на отражение. На логическом элементе DD1.2 и элементах R12, R15, C4, VD3 выполнен генератор коротких импульсов, следующих с частотой примерно 145 Гц при скважности около 10. Когда на выходе DD1.2 (вывод 4) лог. 0, транзистор VT3 открыт, через излучающий диод VD2 протекает ток. При попадании на фотодиод VD1 отраженного, например, от рук, импульса света от VD2 транзисторы VT1, VT2 кратковременно открываются, и если в это же время на выводах 1 и 2 элемента DD1.1 будет лог. 1, то на его выходе (вывод 3) будет напряжение низкого уровня. То есть работа фотореле синхронизирована с работой генератора на DD1.2, что улучшает помехозащищенность фотодатчика.

При лог. 0 на выходе DD1.1 через токоограничивающий резистор R11 и диод VD4 заряжается конденсатор C5. На выходе элемента DD1.3 появляется уровень лог. 1. Следом через R18 и VD9 заряжается конденсатор C9, на выходе DD1.4 появляется лог. 0, и транзистор VT4 открывается. Вместе с ним открывается фотосимистор оптрона U1, а затем и мощный высоковольтный симистор VS1. В результате на обмотки электромагнитных клапанов K1, K2 поступает напряжение сети 230 В, что разблокирует подачу воды. Время, в течение которого она будет течь после пропадания на входе фотодатчика отраженных ИК-имульсов, зависит от параметров времязадающей цепи R20C9 (при указанных на схеме номиналах - около 7 с).

При включении устройства в сеть светодиод HL1 светит слабым зеленым цветом, а во время, когда на нагрузку поступает напряжение питания, - ярким желтым. Цепь C3R4 для современных симисторов не обязательна, а если не планируется устанавливать лампу накаливания EL1, то ее и вовсе следует отключить. Дроссель L1 незначительно снижает возможные помехи от работы симисторного коммутатора тока, а также, как и цепь C3R4, уменьшает вероятность открывания симистора VS1 из-за импульсных помех в сети питания. При наличии такой проблемы на входе питания устройства можно смонтировать обычный LC-фильтр.

По сравнению с исходным вариантом в устройство внесены следующие изменения:

- дополнительно введены варистор RU1, резисторы R8, R19, светодиод HL1, дроссель L1;
- вместо R4 с номинальным сопротивлением 56 Ом и мощностью рассеяния 0,125 Вт установлен резистор с номиналом 180 Ом и мощностью рассеяния 1 Вт;
- резистор R9 (56 Ом, 0,125 Вт) заменен резистором с номиналом 68 Ом (0,5 Вт);
- резисторы R6, R10 и R20 (номинальным сопротивлением соответственно 620 Ом, 10 и 470 кОм) заменены резисторами с той же мощностью рассеяния и номиналами 470 Ом, 3,3 кОм и 2,2 МОм;
- вместо конденсаторов C7 (220 мкФ) и C9 (1 мкФ) установлены конденсаторы емкостью соответственно 1000 и 4,7 мкФ.

Большинство деталей смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 2). Вид монтажной платы со стороны установки деталей показан на рис. 3. В качестве водяных электромагнитных клапанов K1, K2 могут быть применены одиночные клапаны для автоматических стиральных машин или аналогичные со свободно закрытым состоянием, рассчитанные на управление напряжением 230 В переменного тока. Желательно предусмотреть резервирование - каждую ветку подачи воды должны в этом случае перекрывать два клапана, вода через которые проходит последовательно. Для подключения клапанов к системе водоснабжения не применяйте гофрированные шланги - они трескаются. Подойдут толстые резиновые. Смеситель, ручные регулировочные и отсекающие краны должны быть соединены с цепью заземления.

Рис. 2. Печатная плата

Рис. 3. Монтажная плата

Использовать в качестве последнего "нулевой" провод недопустимо.

Резисторы R4, R9, R17 - импортные невозгораемые, подойдут также отечественные Р1-7 или проволочные в керамическом корпусе. Остальные резисторы - МЛТ, ОМЛТ, РПМ, С1-4, С2-14, С2-23 или аналоги с соответствующей мощностью рассеяния. Варис-тор RU1 - отечественный дисковый СН2-1А на классификационное напряжение 560 В, его можно заменить импортными FNR-10K561, FNR-14K561, INR14D561, ENC561 или другим подобным. Конденсаторы C2, C3, C6 - с номинальным напряжением переменного тока 275 В или постоянного тока не менее 630 В. Оксидные конденсаторы - К50-68, К53-14, К53-19 или аналоги.

Вместо диодов 1 N4148 подойдут любые из 1SS176S, 1SS244, 1N914, КД510А и серий КД521, КД522. Выпрямительные диоды 1 N4007 заменимы любыми из 1N4001 - 1N4006, UF4001 -UF4007, серий КД209, КД243, КД247, стабилитрон 1 N5349 - P6KE12A, 1PMT5927BT3.

Замена микросхемы HEF4093BP - CD4093A, CD4093B, К561ТЛ1, КР1561ТЛ1. Вместо транзисторов KTC9012 можно применить любые из серий SS9012, 2SA1150, 2SB1116, КТ6115 (на месте VT3 желательно установить экземпляр с возможно большим коэффициентом передачи тока базы). Маломощную оптопару MOC3021 можно заменить любой из серий S21ME3, S21ME3F, S21ME4, S21ME4F (цоколевка одинаковая). Симистор BTB12-600C (установлен на ребристый дюралюминиевый теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности около 8 см²) можно заменить на 2N6344, MAC8M, MAC8N, MAC15N, MAC218A6FP, MAC320, BTA10-600C, BTA08-600SW, BTB06-600BW. Поскольку в этой конструкции отсутствует принудительное воздушное охлаждение, максимальная мощность нагрузки симистора не должна превышать 300 Вт.

Двухцветный светодиод L-59GYW желтого/зеленого цветов свечения можно заменить любым аналогичным с общим катодом или двумя обычными светодиодами непрерывного свечения без встроенных резисторов. Установленные в переделываемой конструкции излучающий диод ИК-диапазона VD2 и фотодиод VD1 - неизвестных марок. При изготовлении устройства "с нуля" в качестве первого можно применить любой импортный излучающий диод из неисправного или ненужного ПДУ, в качестве второго подойдет любой ИК-фотодиод с линзой диаметром 5 мм черного или темно-красного цвета.

Для увеличения чувствительности вместо фотодиода можно установить кремниевый ИК-фототранзистор с темной линзой, например L610MP4BT/BD. Подобные фототранзисторы можно встретить в старых видеомагнитофонах, полноразмерных VHS видеокамерах и старых устройствах чтения гибких магнитных дисков. Если фотодатчик будет размещен на удалении от монтажной платы, то фототранзистор подключают изолированным экранированным проводом.

Держатель плавкой вставки FU1 - ДВП-4, ДВП-7. Выключатель питания - любой с двумя группами контактов, рассчитанный на коммутацию тока не менее 4 А при напряжении сети 250 В, например, ПКн-41-1-2, KDC-A04, ESB99902S. Дроссель L1 представляет собой П-образную проволочную перемычку, на которую надеты две ферритовые трубки длиной 15...25 мм или Ш-образный ферритовый магнитопровод размерами 6x8x2 мм.

Безошибочно изготовленное из исправных деталей устройство начинает работать сразу после включения в сеть. Со штатным фотодиодом и резисторами R1, R2 с указанными на схеме номиналами устройство реагирует на отраженные от ладони импульсы излучающего ИК-диода с расстояния примерно 35 см. С фототранзистором чувствительность будет выше. Заменой R20 резистором большего или меньшего сопротивления можно соответственно увеличить или уменьшить время выдержки.

Все элементы конструкции имеют гальваническую связь с сетью переменного тока 230 В, поэтому должны быть надежно защищены от попадания воды. Для предварительной настройки устройства вместо ее подключения к сети можно воспользоваться лабораторным блоком питания с выходным напряжением 18 В постоянного тока (например, одним из описанных в [1, 2]), подключив его выход через резистор сопротивлением 150 Ом (1 Вт) с соблюдением полярности к выводам стабилитрона VD10. Работу устройства в этом случае можно контролировать по изменению цвета свечения светодиода HL1. Из этой конструкции можно сделать удачный симбиоз с устройством [3], эксплуатируя их совместно.

Литература

1. Бутов А. Лабораторный блок питания с защитой на самовосстанавливающихся предохранителях. - Радио, 2005,№10, с. 54-57.
2. Бутов А. Импульсный лабораторный блок питания на LM2575T-Adj. - Радио, 2010, №3, с. 23, 24.
3. Бутов А. Сигнализатор повышенной влажности воздуха. - Радио, 2015, № 1, с. 49-51.

Автор: А. Пахомов

Смотрите другие статьи раздела Дом, приусадебное хозяйство, хобби.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Электронный язык мгновенно различает остроту пищи 04.11.2025 Определить, насколько острым окажется соус или перец, бывает сложно даже для опытных дегустаторов. Внешний вид продукта не всегда отражает его жгучие свойства, а лабораторные методы требуют времени и сложного оборудования. Чтобы устранить эту неопределенность, группа ученых создала искусственный язык, способный точно измерять степень остроты продуктов. Разработка основана на взаимодействии веществ, сходных с белками молока, которые нейтрализуют капсаицин - активный компонент перца чили. Основой для вдохновения стали казеиновые белки, содержащиеся в молоке и связывающие капсаицин, благодаря чему ощущение жжения уменьшается. Исследователи использовали этот принцип и включили сухое молоко в структуру своего гелевого сенсора. Получившийся материал способен определять капсаицин и другие раздражающие соединения, например те, что придают жгучесть чесноку, имбирю или хрену. Описание эксперимента опубликовано в журнале ACS Sensors. Современные методы анализа вкусовых свойств - будь то определение сладости, кислотности или остроты - обычно требуют участия людей или дорогостоящих приборов. Искусственные языки уже применяются для распознавания вкусов вроде сладкого или умами, однако измерить жгучесть было особенно трудно. Команда исследователей решила эту задачу, создав электрохимический гель, способный улавливать изменения электрического тока при связывании молочного белка с капсаицином. Чтобы придать материалу форму и чувствительность, ученые смешали акриловую кислоту, хлорид холина и обезжиренное сухое молоко, после чего обработали полученную массу ультрафиолетом. Так возникла гибкая гелевая пленка, напоминающая язык по форме. Когда на ее поверхность нанесли капсаицин, через десять секунд сила электрического тока снизилась - что подтвердило успешное взаимодействие сенсора с раздражающим веществом. Эксперименты показали, что искусственный язык способен реагировать даже на концентрации капсаицина, недоступные человеческому восприятию, и продолжает фиксировать изменения при уровнях, превышающих болевой порог человека. Более того, устройство одинаково точно определяло жгучие вещества в перце, чесноке, черном перце, луке и имбире - ингредиентах, часто используемых для приготовления острых блюд и соусов. Чтобы проверить практическую надежность технологии, исследователи протестировали восемь сортов перца и восемь готовых острых продуктов, включая соусы. Одновременно с работой сенсора команда дегустаторов оценивала образцы на вкус. Сравнение показало, что результаты искусственного языка совпадали с субъективными ощущениями людей, но при этом система работала значительно быстрее и без риска для здоровья участников. Руководители проекта отмечают, что искусственный язык может стать эффективным инструментом для пищевой промышленности и медицины. Он позволит стандартизировать уровень остроты в продуктах, исключая человеческий фактор, а также применяться при разработке новых рецептур, где важно точно регулировать интенсивность жгучести.

Другие интересные новости:

▪ Пряжа из молока

▪ Беспилотные аппараты сами построили мост

▪ Профессиональный 32" 4K-монитор ASUS PA328Q

▪ Первый многостандартный интерфейс для драйверов дисков 90 нм

▪ Стабильный двумерный электронный газ на поверхности полупроводника

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Ты этого хотел, Жорж Данден! Крылатое выражение

▪ статья Почему убить бабочку моли недостаточно, чтобы спасти шерстяные вещи? Подробный ответ

▪ статья Анютины глазки. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья О звукоснимателях (советы самодельщика). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Удивительный стакан. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025