Электромагнитные клапаны в системах водоснабжения, предотвращающие возможное затопление квартир, подвалов или иных подсобных помещений, пока, к сожалению, не нашли широкого применения а быту. Отчасти объясняется это тем, что время работы электромагнита под напряжением не ограничено, что может повлечь выход его из строя или даже возгорание. В связи с этим представляет интерес предлагаемая электронная система управления электромагнитным клапаном, которая, по мнению автора статьи, позволяет избежать подобных неприятностей.

Отличительной особенностью описываемого устройства является весьма малое потребление им тока от источника питания в рабочем режиме, когда клапан открыт. Это дает возможность использовать автономный источник энергии в течение длительного времени.

Схема системы управления электромагнитным клапаном показана на рис. 1, а доработанная конструкция клапана - на рис. 2. Принцип действия системы основан на взаимодействии полей электромагнита клапана и дополняющего его постоянного магнита.

(нажмите для увеличения)

Устройство состоит из четырех блоков функционального назначения: сигнализатора влажности, таймера с электромагнитным реле на выходе, преобразователя напряжения источника питания и блока управления электромагнитным клапаном. Чтобы клапан включить, надо нажать на кнопку SB1 и удерживать ее в таком состоянии 4...5 с. В это время замкнувшиеся контакты SB1.1 кнопки подключают к источнику питания преобразователь напряжения, собранный на элементах микросхемы DD2. С выхода умножителя на 3, образованного диодами VD2 - VD5 и конденсаторами С7- С10, напряжение, повышенное до 27 В, поступает через контакты SB1.4 на конденсатор С11 и заряжает его. Спустя 4...5 с, когда конденсатор накопит энергии, достаточной для включения электромагнитного клапана Y1, пусковая кнопка должна быть отпущена.

Заряженный конденсатор С11 разряжается на электромагнит клапана через контакты SB1.3. Вокруг него возникает магнитное поле, которое перемещает золотник в штоке клапана, и он открывается. Когда же воздействие электромагнитного поля прекратится, золотник станет удерживаться магнитным полем постоянного магнита. В открытом состоянии клапан может находиться неограниченно долгое время, не потребляя энергии от источника питания, пока на контакты датчика, подключенного ко входу сигнализатора влажности, не попадет влага.

Элементы DD1.1 и DD1.2, генератор импульсов, собранный на элементах DD1.3, DD1.4, тринистор VS1 и, конечно, датчик, установленный в точке контроля влажности, образуют сигнализатор влажности. Светодиод HL1, подключенный к выходу генератора импульсов, сигнализирует о наличии влаги периодическими вспышками. Их частота (примерно 1 Гц) зависит от номиналов резистора R3 и конденсатора С2.

При срабатывании сигнализатора влажности напряжение источника питания через открытый тринистор VS1 и контакты SB1.2 пусковой кнопки поступает на интегральный таймер DA1 и датчик запускающих сигналов, функцию которого выполняет транзистор VT1. В цепи базы транзистора возникает ток, который заряжает конденсатор C3 и открывает этот транзистор на время, определяемое параметрами цепочки C3R5. Импульс отрицательной полярности с коллектора транзистора VT1 поступает на вход интегрального таймера DA1 и запускает его. При этом на выходе таймера появляется напряжение высокого уровня, в результате чего загорается светодиод HL2, открывается транзистор VT2 и срабатывает реле К1 на время, определяемое номиналами времязадающей цепи C4R8. Теперь через замкнувшиеся контакты реле К1.1 энергия источника питания снова поступает на преобразователь напряжения, но заряжается конденсатор С12 через контакты SB1.3 пусковой кнопки, контакты К1.2 реле и обмотку электромагнита клапана.

По истечении 4...5 с таймер переключится в исходное состояние, обмотка реле К1 обесточится и конденсатор С12 разрядится на электромагнит клапана Y1 через контакты реле К1.3, но теперь в обратном направлении по отношению к разрядке конденсатора С11. Возникнет противодействие магнитных полей, и золотник штока клапана под воздействием пружины перекроет воду.

Детали блоков устройства смонтированы на четырех самостоятельных платах размерами 40x40 мм (рис. 3), выполненных из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Все резисторы - МЛТ-0,125. Конденсаторы C3, С4 и С7 - С12 - оксидные К50-6, а С1, С2, С5 и С6 - КМ, КЛС. Диоды VD2 - VD5 - германиевые серий Д311, ГД402. Реле К1 - РЭС9 (паспорт РС4.524.202). Переключатель SB1 - П2К без фиксации в нажатом положении.

(нажмите для увеличения)

Электромагнитный клапан, рассчитанный на постоянное напряжение 24 В, желательно применить промышленного производства, например, клапан от автоматической стиральной машины "Вятка". Пригодна и самодельная конструкция, открывающая воду при подаче напряжения на обмотку электромагнита клапана. Доработка готового электромагнитного клапана заключается в дополнении его магнитной системой и изготовлении цилиндрического тонкостенного кожуха из дюралюминия или другого немагнитного материала. Магнитная система, показанная на рис. 2, может быть от динамической головки прямого излучения 1ГД-48-140 (ГОСТ 9010 - 78), предварительно освобожденная от фланца и керна. Магнит с ярмом крепят внутри кожуха винтами или клеем. В кожухе просверливают два отверстия для проводников обмотки электромагнита, после чего конструкцию устанавливают на штоке клапана.

Датчик влажности представляет собой два металлических стержня длиной по 10 мм, изолированных один от другого, которые соединяют с входом сигнализатора отрезками тонкого многожильного провода в изоляции длиной до 5 м. К сигнализатору допустимо подключить параллельно несколько датчиков и расположить их в разных местах помещения.

Конденсатор С1 защищает сигнализатор от помех электромагнитных излучений, наводимых в соединительных проводах датчика с сигнализатором.

Для питания устройства можно использовать маломощный сетевой блок, работающий совместно с батареей "Корунд" или аккумуляторной 7Д-0,125 в буферном режиме, или две батареи 3336, соединив их последовательно.

Ток, потребляемый устройством, столь мал, что источник из двух батарей 3336 будет работать в течение всего срока их хранения.

Налаживание устройства сводится к подбору конденсатора С4 и резистора R8 во входной цепи таймера DA1 таким образом, чтобы конденсатору С12 хватало времени накопить достаточно энергии, необходимой для выключения клапана. За 4...5 с он должен зарядится до напряжения 20...22 В.

При исправных деталях и безошибочном монтаже устройство готово к работе. А если после включения питания клапан не откроется, это укажет на необходимость поменять местами подключение проводников электромагнита на разъемах Х1 и Х2.

Клапан устанавливают на трубопроводе в горизонтальном положении.

Следует отметить, что клапан такой конструкции можно применить для автоматической поливки грядок на приусадебном или садоводческом хозяйстве или создать на его основе регулятор уровня воды в баке водокачки.

Автор: А.Бурцев, г.Новороссийск