Relé de controle de fluxo de líquido. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O autor deste artigo, pela natureza de seu trabalho, teve que controlar o fluxo de água que resfria dispositivos físicos complexos, por exemplo, espectrômetros de raios X. Os sensores fornecidos para este fim revelaram-se pouco fiáveis, necessitando de manutenção, reparação e substituição frequentes. Todos os problemas foram resolvidos com a ajuda de um medidor de água doméstico barato, ao qual foi adicionado um conjunto eletrônico simples (apenas um chip K155AGZ).

Em sistemas de refrigeração a água para dispositivos físicos, são utilizados relés de controle de fluxo de líquido RPZh-8, que requerem ajustes frequentes devido à perda de elasticidade da membrana de borracha, além de rotâmetros com interruptores reed que respondem à rotação de um flutuador com um magnético. Ambos são rapidamente contaminados com água da torneira e precisam de limpeza periódica para evitar falhas no sistema de alarme para uma diminuição de emergência no fluxo de refrigerante.

Um dia surgiu a ideia de tentar instalar no sistema de refrigeração a água um hidrômetro tipo asa SVK-15-3 que provou ser livre de problemas no dia a dia. Desmontei seu mecanismo de contagem, deixando apenas as placas superior e inferior com o eixo de acionamento e o "asterisco" montado nele. O eixo possui uma conexão magnética com o rotor localizado no fluxo de água. Nele, aproximadamente no meio, plantei um obturador feito de engrenagem plástica de um gravador de rádio portátil, que bloqueia a conexão óptica entre o diodo emissor e o fototransistor do optoacoplador com um canal óptico aberto (de uma impressora com defeito). A forma do amortecedor é escolhida de forma que não haja comunicação durante metade de cada revolução do eixo.

O optoacoplador é montado em uma placa de fibra de vidro colocada entre as placas do mecanismo de contagem, claro, sem engrenagens e contador. O eixo com amortecedor e roda dentada é instalado em seus soquetes (rolamentos). O sensor resultante é montado diretamente no conversor de vazão (terminologia do fabricante) do medidor e conectado ao abastecimento de água. O optoacoplador é conectado de acordo com um esquema semelhante ao usado na versão final do sensor (será discutido a seguir). A frequência de pulso no coletor do fototransistor foi medida a partir de sua imagem na tela do osciloscópio. Um fluxo de uma determinada intensidade foi criado derramando água em um recipiente de medição. Descobriu-se que a frequência dos pulsos gerados pelo sensor é diretamente proporcional ao fluxo de água por minuto. A 6 l/min é igual a 3 Hz.

Decidiu-se construir um dispositivo de limiar que gera um sinal sobre uma diminuição inaceitável no fluxo de água com base no princípio de comparar o período de repetição dos pulsos do sensor com a duração dos pulsos do vibrador único. Variantes foram testadas em vários microcircuitos - KR1006VI1, KR1561AG1, K555AG1. Inesperadamente, o melhor e exigindo o número mínimo de peças acabou sendo a versão no chip K155AGZ (dois vibradores únicos com reinicialização). Seu esquema é mostrado na Fig. 1.

Fig. 1

Quando o amortecedor gira, são formados pulsos no coletor do fototransistor do optoacoplador U1, cuja duração é aproximadamente igual à duração das pausas entre eles, e a taxa de repetição depende do fluxo de água no sistema de refrigeração. Dependendo de qual das chaves SA1-SA4 está fechada, os pulsos através de um dos capacitores C1-C4 (sua capacitância é selecionada experimentalmente) são alimentados na entrada 2 do vibrador único DD1.1. Com uma taxa de repetição baixa, sua amplitude é insuficiente para iniciá-lo e o nível de tensão na saída 4 do vibrador único permanece constantemente alto. O transistor VT2 está fechado e os contatos do relé K1 (RES42 versão RS4.569.151) estão abertos.

Com o aumento do fluxo de água, aumenta a velocidade do impulsor do sensor e a repetição de pulsos no coletor do fototransistor. A amplitude dos pulsos na entrada do único vibrador também aumenta. Em um determinado valor limite da taxa de fluxo, esses pulsos começam a acionar o disparo único. Como seu período de repetição é menor que a duração do pulso do vibrador único, este último reinicia várias vezes e o nível em sua saída se torna constantemente baixo (isso é típico para um único vibrador no chip K155AGZ). O transistor VT3 abre, o relé K1 é acionado, seus contatos fecham o circuito que permite a operação do dispositivo resfriado. O diagrama de conexão do LED de sinal HL1 ao conector X1 é dado como exemplo.

Quando a vazão cai abaixo do limite, os contatos do relé não abrem antes de 6 s (duração do pulso do univibrador). Este atraso evita o falso acionamento do dispositivo de sinalização em caso de abastecimento de água irregular. Como switches SA1-SA4, foi utilizado um bloco de chaves DIP VDM-4, ​​retirado da placa do computador. Os capacitores C1-C4 são selecionados experimentalmente girando o eixo do sensor com a frequência desejada com um acionamento elétrico de baixa potência com velocidade ajustável. Se necessário, os capacitores da capacidade necessária são montados a partir de vários conectados em paralelo. Se um valor limite for suficiente, as chaves podem ser omitidas, deixando apenas um dos capacitores C1-C4 no dispositivo.

Fig. 2

Todas as partes do dispositivo de sinalização são montadas em uma placa de circuito impresso, cuja forma corresponde ao espaço livre dentro do corpo do mecanismo de medição do medidor de água SVK-15-3. As vistas superior e inferior são mostradas na fig. 2. A placa é colocada entre as placas do mecanismo, é instalado um eixo com amortecedor e um asterisco para controle visual de rotação. A extremidade livre do eixo é inserida no soquete destinado a ele na tampa inferior (preta) do medidor. Instale a tampa superior (transparente) até que ela se encaixe na parte inferior. Um slot é feito na tampa transparente para controlar as chaves SA1-SA4 com uma chave de fenda. A unidade eletrônica montada é instalada no "conversor de vazão" do medidor e fixada com um grampo. A unidade pode ser facilmente removida para inspeção, reparo ou substituição sem a necessidade de remover o "conversor de fluxo" do abastecimento de água.

É provável que o número de lâminas do obturador que interrompem o fluxo de radiação IR no optoacoplador U1 possa ser aumentado aumentando a frequência dos pulsos gerados pelo optoacoplador, o que reduziria significativamente a capacitância dos capacitores do sensor. Infelizmente, não testei essa possibilidade na prática.

Autor: A. Skorynin, Zlatoust, região de Chelyabinsk; Publicação: radioradar.net

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