Следующая тема, - водопровод. Хорошо если есть централизованный городской водопровод с нормальным напором. На деле зачастую водопровода нет вообще, либо есть но напор очень слабый. Если водопровода нет вообще данную проблему можно решить двумя способами, - устройство скважины со всем оборудованием в комплекте. В этом случае ничего изобретать не нужно, только заплатить деньги и немалые (цена скважины в 2011 года в среднем была 2000 руб. за метр глубины, а средняя глубина в централь­ном районе России 20-40 метров плюс кессон, насос и прочее.

Второй способ - обычный колодец. Колодец может уже быть на вашем участке от прежних владельцев, ему может быть много лет, и после чистки он может давать вполне чистую и пригодную воду. Но нам нужен водопровод, потому надо организовать пода­чу воды из этого колодца в дом. Самый простой способ, - использование недорогого погружного насоса («Малыш» или импортный аналог), плюс водопровод из пластиковой трубы или армированного шланга, проло­женный в траншее глубиной не менее 1,5 метра (глубина промерзания для московского региона). Можно сделать кнопку в доме, нажимая которую включать насос. Но это не совсем удобно, к тому же при значительной протяженности водопровода вода будет поступать в кран с некоторой задержкой. А если этот водопровод предполагается использовать и для подпитки системы водяного отопления на основе современного газового котла с автоматикой, то и вообще неприемлемо. Нужна индивидуальная водо­напорная башня. В магазинах хозтоваров бывают большие пластмассовые емкости для воды. Нужно выбрать емкость объемом не менее 200 литров и установить её на чердаке дома, как можно выше. В эту емкость сверху накачивать воду с помощью насоса, а снизу подавать в санузел, кухню и котел отопления, расположенные на первом этаже.

Теперь потребуется автоматика для поддержания уровня воды в этой емкости, вот здесь и приходит на помощь электроника. Здесь необходимо сразу задаться тем, что вода в баке никак не должна иметь гальвани­ческой связи с электросетью. Это важно, потому и важно сделать схему так, чтобы она была развязана от электросети как по питанию, так и по способу включения насоса. В моем случае наиболее просто было это требование реализовать используя трансформаторный источник питания для схемы автомата и электромагнитное реле для включения насоса.

Схема (рис.4) может работать как в автома­тическом, так и в ручном режиме. Для авто­матического режима переключатель S1 нужно установить в положение «Авто». Ручной режим имеет два положение - вклю­чено «Вкл» и выключено «Вык». Соответ­ственно включается или выключается насос.

Система датчиков состоит из трех шампуров для шашлыка из нержавеющей стали. Два шампура оставлены полной длины, а второй существенно укорочен, так чтобы он едва доставал до нижней кромки верхнего отверстия пластмассового бака, который напоминает большую банку. На схеме первые обозначены Е1 и Е2, а укоро­ченный - ЕЗ. Принцип работы, - реагирова­ние на электропроводность воды.

Допустим, бак пуст. Это значит что все датчики не контактируют с водой (уровень воды ниже нижних концов Е1 и Е2). Через резистор R2 поступает напряжение на входы инвертора D1.3, и на его выходе - логичес­кий ноль. Через резистор R1 поступает напряжение на один из входов элемента D1.1. На элементах D1.1 и D1.2 построен RS-триггер, поэтому наличие единицы на выводе 1 D1.1 вызывает переключение триггера в состояние логической единицы на выходе элемента D1.2. Транзистор VT1 открывается и, если S1 находится в поло­жении «Авто» реле К1 подключает насос к электросети.

Насос работает и бак постепенно напол­няется. Сначала воды касаются датчики Е1 и Е2. Сопротивление воды между ними стано­вится меньше сопротивления резистора R1 и напряжение на выводе 1 D1.1 снижается до уровня логического нуля. Но триггер D1.1- D1.2 состояния не изменяет поэтому насос продолжает работать до тех пор пока воды не коснется датчик ЕЗ. В этот момент сопротивление межеду входами инвертора D1.3 и общими минусом становится значи­тельно меньше сопротивления R2 и напряже­ние на входах D1.3 снижается до уровня логического нуля. На выходе D1.3 устанав­ливается логическая единица, которая переключает триггер D1.1-D1.2 в состояние, при котором на выходе элемента D1.2 логический ноль. Транзистор VT1 закрыавается и реле К1 выключает насос.

Питается схема от трансформатора Т1. Это трансформатор от сетевого источника теле­игровой приставки вроде «Денди» или «Кенга». Источник питания на выходе моста VD3-VD6 выдает постоянное напряжение 10V, которое снижается до 9,5V при вклю­чении реле.

Конструируя датчик нужно контакты и точку подачи в него воды разместить так, чтобы вода, поступающая в бак из шланга или трубы не текла по контактам датчика. Сами контакты обязательно должны быть сделаны из нержавеющего железа, а не оцинкован­ного железа.

Реле К1 типа КУЦ-1, - это реле от системы дистанционного управления отечественного телевизора 80-90-х годов. Реле пластмассо­вое с высокоомной обмоткой на 12V, уверенно срабатывает уже при 8V. Есть две замыкающие контактные группы. Вполне можно подобрать другое реле, например, из популярных сейчас серий BS или ВТ, WJ. Можно использовать реле для автомобиль­ных сигнализаций, но если обмотка реле потребляет значительный ток может потре­боваться замена ключевого транзистора типа КТ503А на что-то более мощное, например, на составной транзистор из КТ3102 и КТ815 или на полевой типа КП501. Ток на электро­насос можно подавать и через опто-симисторную схему. А вот через высоковольтные полевые транзисторы или непосредственно управляемые от схемы симисторы или тиристоры нельзя, так как необходимо обеспечить гальваническую развязку сети от схемы. То есть, возможно только на реле или оптопаре.

Трансформатор питания можно заменить любым с током вторичной обмотки не ниже 100mA и переменным напряжением не ниже 8V и не более 12V. Вполне подойдет транс­форматор ТВК от старого лампового теле­визора или китайский трансформатор от портативно-сетевой аппаратуры, так же можно выбрать подходящий трансформатор из серии «HR» или других серий.

Налаживание схемы обычно не требуется. В некоторых случаях может потребоваться увеличение сопротивлений резисторов R1 и R2, но это если вода с очень малым содер­жанием примесей солей, и поэтому обладает низкой электропроводностью, что бывает очень редко.

При отсутствии микросхемы К561ЛЕ5 схему можно сделать на микросхеме К561ЛА7, но это потребует внесения некоторых измене­ний, связанных с тем, что RS-триггер на микросхеме К561ЛА7 переключается логи­ческими нулями, а не логическими единица­ми. Схема автомата на К561ЛА7 показана на рисунке 5.

 Отличия в работе схемы состоят в следующем. Когда бак пуст все датчики не имеют контакта с водой, при этом на входы инвертора D1.3 поступает напряжение логи­ческой единицы через резистор R1. На его выходе образуется логический ноль, который переключает триггер D1.1-D1.2 в состояние с логической единицей на выходе D1.2. Транзистор VT1 открывается и реле включает насос. При заполнении бака уровень воды поднимается и погружаются в воду Е1 и Е2. На входах инвертора D1.3 устанавливается логический ноль, а на его выходе - единица. Это никак не влияет на триггер (так как он переключается нулями) и насос продолжает работать. При заполнении бака погружается датчик ЕЗ. На выводе 1 D1.1 напряжение опускается до логического нуля и триггер D1.1-D1.2 переключается в состояние, при котором на выходе элемента D1.2 логический ноль. Транзистор VT1 закрывает и посредством реле выключает насос.

В остальном все точно так же как в схеме на рисунке 4. То есть, практически разница в подключении датчиков.

Теперь о таком нехорошем варианте, когда водопровод вроде есть, но напор слабый и присутствует только ночью. Здесь конечно тоже можно сделать колодец или скважину, но можно поступить дешевле, - установить в подвале дома емкость для воды, которую набирать из этого водопровода (можно использовать поплавок с клапаном от унитаза), а затем воду из этой емкости подавать с помощью погружного насоса в аналогичную емкость на чердаке. Здесь схема будет аналогичная (рис.6), но потребуется еще один датчик, который будет следить за наличием воды в емкости, расположенной в подвале, чтобы не допускать сухой работы погружного насоса.

Этот дополнительный датчик состоит из двух таких же пластин из нержавеющей стали (Е4 и Е5). Если в баке, расположенном в подвале есть достаточное количество воды, то они погружены в воду и между ними существует сопротивление существенно ниже сопротивления резистора R5. Соот­ветственно на входах D1.4 будет логический ноль, а на его выходе - единица. Диод VD7 закрыт и дополнительный датчик никак не влияет на работу триггера.

Если же расположенный в подвале бак пуст, то датчики Е4 и Е5 не погружены в воду, сопротивление между ними очень велико и на входы инвертора D1.4 поступает напря­жение через резистор R5, соответствующее уровню логической единицы. На выходе элемента D1.4 теперь логический ноль. Диод VD7 открывается и шунтирует датчик ЕЗ. Напряжение на входах инвертора D1.3 снижается до уровня логического нуля, а на выходе этого элемента устанавливается логическая единица. Эта единица поступает на вывод 6 D1.2 и принудительно устанав­ливает логический ноль на выходе элемента D1.2. Транзистор VT1 закрывается и реле К1 выключает насос. Пока бак расположенный в подвале пуст триггер будет удерживаться в таком состоянии независимо от состояния датчиков Е1-ЕЗ. А при заполнении бака, расположенного в подвале триггер сразу же установится в состояние, соответствующее уровню воды в баке, расположенном на чердаке.

Конструкция датчиков Е4-Е5 точно такая же как Е1-ЕЗ. Располагая их в крышке бака нужно сделать так, чтобы вода поступающая от водопровода не текла по этим датчикам. Для включения/выключения воды, поступа­ющей во второй бак можно тоже сделать электронную схему, которая будет управлять электроклапаном, выключающим водопро­вод. Но такие электроклапаны не часто встречаются в продаже, поэтому простейший и весьма надежный вариант механический, - рычажный клапан с поплавком от унитаза.

Применение напорного насоса для увели­чения напора слабого водопровода не всегда возможно, так как требуется чтобы все-же хоть какой-то достаточный напор был. В противном случае напорный насос станет качать воздух из водопроводных систем ваших соседей. Поэтому, на мой взгляд в этом случае эффективнее система с допол­нительным низко распопоженным баком и погружным насосом перекачивающим воду в высоко расположенный бак.

Водопроводную или канализационную трубу не всегда удается проложить доста­точно глубоко, - ниже уровня промерзания почвы (для московского региона 1,5 метра), поэтому чтобы исключить замерзание воды в трубе приходится применять различные средства утепления и подогрева труб в зимнее время. Одной только теплоизоляции (утепления обертыванием стекловатой или специальными утеплителями для труб) не достаточно и требуется дополнительно еще и подогрев трубы. Существует несколько способов подогрева, но проще всего это сделать с помощью так называемых греющих саморегулирующихся электрических кабелей. Такой кабель представляет собой два параллельно идущих медных проводника, между которыми по всей длине находится полупроводниковый нагреватель. Таким образом ток идет поперек кабеля, от одного проводника к другому. Это позволяет отре­зать кабель любой длины не нарушая его работоспособность. Кабель прокладывается по трубе и крепится к ней специальными хомутами (или просто можно примотать изолентой). Его включают в электросеть и он нагревается, но система саморегулирования не дает ему нагреваться до температуры более 40 градусов.

Кабель саморегулирующийся, то есть, когда холодно, его сопротивление уменьшается и ток через него увеличивается, соответствен­но увеличивается потребляемая мощность и количество выделяемой теплоты. А при потеплении сопротивление увеличивается и ток снижается, потребпяемая мощность так же снижается. Это очень хорошо, так как исключается перегрев и нет необходимости в терморегуляторе. Однако при положительной температуре все равно полного выключения кабеля не происходит и во время оттепели греющий кабель потребляет излишнюю электроэнергию. Поэтому желательно подавать ток на греющий кабель через термовыключатель, отключающий ток при температуре окружающей среды выше нуля градусов по Цельсию.

Принципиальная схема термовыключателя показана на рисунке 7.

 Датчиком является полупроводниковый терморезистор RT1 номинальным сопротивлением 22 К (сопро­тивление при температуре +20°С). Термо­резистор с переменным резистором R1 образует делитель напряжения, поступаю­щего на вход триггера Шмитта на элементах D1.1 и D1.2. Триггер Шмитта исключает пульсации схемы при температуре незначи­тельно колеблющейся у порогового значе­ния. А пороговым значением здесь нужно выбрать О С или небольшую отрицательную величину (не ниже -5°С), все зависит от интенсивности пользования водопроводом и качества теплоизоляции трубы. При сниже­нии температуры сопротивление полупро­водникового терморезистора увеличивается, а при повышении уменьшается. Нужно R1 отрегулировать таким образом, чтобы при температуре ниже порогового значения триггер Шмитта переключался в состояние логической единицы, а при температуре выше порогового значения, - в нулевое состояние.

Если датчик настроен правильно, то при наступлении отрицательной температуры на выходе элемента D1.4 установится логичес­кая единица. Это приведет к открыванию транзистора VT1. Ток через него поступит на греющий кабель.

Здесь использован выходной каскад на мощном высоковольтном полевом транзис­торе типа BUZ90, без радиатора он может работать с нагрузкой мощностью до 250W. Греющий кабель имеет максимальную мощность 16W на метр длины или 40W на метр длины. В первом случае можно управлять кабелем длиной до 15 метров, во втором до 6 метров. Если кабель длиннее и соответственно мощность больше, то тран­зистор VT1 нужно поставить на радиатор и диоды VD4-VD7 выбрать мощнее.

При повышении температуры сопротивле­ние терморезистора RT1 понижается, соот­ветственно напряжение на нет тоже понижа­ется. Как только температура превышает пороговое значение триггер Шмитта пере­ключается в нулевое состояние. На выходе инвертора D1.4 устанавливается логический ноль и транзистор VT1 закрывается.

Терморезистор можно использовать любой с отрицательным ТКС. Номинальное сопро­тивление может отличаться от указанного на схеме в несколько раз, но не должно быть ниже 5 К.

Налаживают схему как обычный термостат. Нужен стакан с водой, термометр, холо­дильник. Подстройкой R1 устанавливают порогову. температуру, а подбором сопротив­ления резистора R2 - необходимый гистерезис (ширина порога между темпе­ратурой включения и выключения).

Конструктивно терморезистор устанавли­вают не на трубе, а во дворе, так чтобы он измерял не температуру трубы, а температуру воздуха за пределами дома (с задачей термостата справляется саморегу­лирующийся греющий кабель).

Все рекомендации по замене деталей аналогичны тем, что даны для фотовыклю­чателя (рис.1).

Лыжин Р.