Датчик при контакте с водой

Как не переплачивать за Умный Дом. Защита от потопа (антипротечка)

В статье представлен прагматичный подход по созданию одного из элементов Умного Дома — экономной защиты от потопа (антипротечки) на базе универсального контроллера домашней автоматизации.

Главные отличия от ранее представленных на хабре решений данной задачи – простота реализации, относительно дешево + для повторения не надо быть программистом. Правда паять все равно придется, но всего 2 раза.

Введение

На хабре, как на ресурсе технически активных людей, на который страждущие идут за советом и решением проблем, размещено множество статей по теме Умный Дом.
И часто в комментариях встречаются сожаления о том, что мол никто пока не родил одновременно мощный, простой в освоении и экономный способ реализации Умного Дома для обывателей. То надо паять, то кодить, причем часто на разных языках: и для микроконтроллера, и для веб и так далее.
А так чтоб взял, купил запчасти-кубики за недорого и сам лично запустил – такое редко встречается.

Вот я и решил вставить свои 5 копеек, так как похоже, мне как раз попался один из вариантов реализации Умного Дома, который может подойти для многих прагматически настроенных потребителей.

Я расскажу на примере реализации защиты от потопа, хотя уже, на этом же контроллере у меня функционирует система охранной сигнализации, регистрации температуры и автоматического отключения нужных розеток при уходе из дома.

Итак, по моей «пирамиде потребностей Маслоу для Умного Дома» (с) – важность сигнализации и предотвращения потопа находится на том же уровне, что и важность сигнализации о вторжении или появлении дыма.

Пирамида потребностей Маслоу для Умного Дома

Ибо масштаб трагедии может быть ужасающим:

Ввиду того, что я недавно обзавелся универсальным контроллером умного дома и уже реализовал более важный функционал — я решил, что пора «постелить соломки».

Проблема

Итак, захотелось в случае обнаружения протечки воды – получать оповещение (смс и/или email) и, чтобы автоматически перекрывалась подача воды в квартиру. А также иметь возможность открывать и перекрывать воду «вручную», в том числе удаленно через интернет.

Решение

Существует ряд готовых наборов для полного или частичного решения данной задачи, но, во-первых, они мягко говоря дороговаты, во-вторых, имея в руках универсальный контроллер управления умным домом все это можно сделать самому и будет не хуже, а даже лучше ввиду того, что все будет интегрировано в единую систему и будет взаимодействовать именно так как мне хочется, а не так, как решил производитель системы. А учитывая, что самая дорогостоящая часть систему уже есть (контроллер), то избавляемся от дублирования и избыточности.

Текущая структура моей системы Умный Дом. Красным выделены компоненты непосредственно участвующие в системе Антипротечки.

Настольный макет прикладной части системы антипротечки выглядел так:

У меня сейчас горячая вода получается путем нагрева в бойлере холодной воды. Поэтому перекрывать нужно только одну трубу.

При необходимости, систему можно будет элементарно нарастить и сделать перекрытие второй трубы просто добавив еще один клапан и подключив его параллельно к радиореле.

Датчик протечки

Самый сложный момент во всей системе.
Беда в том, что если вопросы по контролю вторжения и появления дыма или газа элементарно решаются стандартными датчиками, то с контролем утечки воды все несколько иначе. В перечне совместимых датчиков моего универсального контроллера пока нет датчика протечки воды. По крайней мере не было…

Поиск на хабре быстро показал путь наименьшего сопротивления: взять стандартный беспроводной герконовый датчик и вместо геркона, а точнее параллельно ему, вывести провода с контактами и замыкать их водой.

Данный подход имеет ряд недостатков: одним из главных является окисление не позолоченных контактов со временем.

Ранее читал в интернете, что существуют другие способы определения протечки воды, например, бесконтактные, но дешевизна, оперативность и элементарность реализации описанного выше варианта прервала полет инженерной мысли в сторону инновационных подходов.

За основу был взят китайский беспроводной магнитоконтактный (герконовый) датчик MD-209R. В моем случае был выбран относительно дешевый датчик-клон, совместимый с протоколом передачи PowerCode (фирмы Visonic), так как это один из беспроводных протоколов, поддерживаемых моим контроллером.

Параллельно встроенному геркону я подпаял 2 провода, замыкание которых фактически приводят к срабатыванию датчика.

Итак, после нехитрых манипуляций с паяльником получилось это:

Клапан с электроприводом

В качестве клапана, перекрывающего воду, можно использовать любой клапан, имеющий электропривод и соответствующий размер соединения с трубой.

Конструкция электропривода клапана автоматически отключает питание на катушку после открытия или закрытия. Таким образом, нет необходимости командами с контроллера снимать напряжение через радиореле после выполнения операции.

Радиореле

Для подачи питания на привод я закупил на ebay вот такое двухканальное радиореле из списка совместимых с контроллером. Тип YKT-02XX-433

Внутри установлена так любимая китайскими производителями микросхема-кодер 1527.

В нем стоят 10-амперные реле, поэтому, в принципе, ими можно коммутировать почти любую бытовую нагрузку до 250В. Ограничение 2 кВт.

Для управления электроприводом этого более чем достаточно, так как привод клапана питается от 12 В и по паспорту потребляет всего 4 Вт, причем только во время изменения состояния клапана.

Данное радиореле может работать в нескольких режимах, один из которых нам как раз и надо: взаимная блокировка каналов. В этом режиме — при включении реле одного канала, автоматически выключается реле другого канала. Таким образом, мы «почти аппаратно» защищаемся от одновременной подачи напряжения на «открытие» и «закрытие» на соленоид электропривода клапана вследствие каких-либо глюков.

Схема подключения клапана, приемника:

Управление

В качестве «мозгов» системы я применил Наносервер NS1000 — универсальный контроллер отечественного производителя 1-М Умным Домом.

Возможности контроллера, которые так или иначе используются в данном проекте:
• Поддержка сверхбюджетных беспроводных датчиков и радиореле.
• Выполнение сценариев оффлайн (даже без интернет).
• Оповещение о событиях через смс и по электронной почте.
• Элементарное составление «сценариев» работы системы без написания кода.
• Возможность управление устройствами со смартфона (Android).
• Управление через WEB.
• Ведение «логов».

Сценарии

В процессе настройки контроллера нужно учесть следующий нюанс:
Герконовый датчик посылает сообщение о срабатывании когда размыкается, а нам надо чтобы при замыкании. Соответственно, в условии запуска сценария нужно указать не включение датчика, а выключение. И не по состоянию, а по изменению. Чтобы оповещения не повторялись циклически.

Условие запуска сценария 1: Если Канал «Датчик протечки» выключился.
Шаги сценария:
. Оповещение «Хозяин, у нас потоп!»
. Включить канал «Клапан воды закрыть»

Условие запуска сценария 2: Если Канал «Можно открыть клапан воды» включился.
Шаги сценария:
. Включить канал «Клапан воды открыть»

В WEB-интерфейсе облачного сервиса это выглядит так:

Для ручного управления устройствами ничего «программировать» не надо – после добавления в систему, управление каждым устройством автоматически становится доступно из Личного кабинета через WEB-интерфейс и с Android-приложения.

Вид панели WEB-управления Умным Домом через интернет:

Внешний вид Android-приложения

Что в результате?

Цель достигнута. При срабатывании датчика протечки, я получаю смс-оповещение вида «Хозяин, у нас потоп!» и клапан автоматически перекрывается в течение менее 30 секунд.
Так же, я имею возможность не автоматически открывать и закрывать клапан, путем нажатия на кнопки брелка, со смартфона или с браузера через интернет.
Срабатывание каждого датчика и устройства регистрируется в журнале логов.

При этом, не пришлось писать код и самостоятельное повторение данного решения вполне доступно для большинства (конечно, не считая установки клапанов на трубы).

Настройка системы, зная, что ты хочешь, занимает от силы 10 минут. Включая активацию датчика и радиореле, создание всех сценариев.

Понятно, что в том виде, как оно представлено на фотографиях, в реальности оно долго и надежно работать не сможет.
Блок питания привода клапана, радиореле, да и сам датчик нужно еще поместить в пластиковые коробочки с хоть какой-то степенью защиты.

Плюс уже возникают разные мысли по развитию системы, например, дублированию оповещения на световую сигнализацию, периодическую «тренировку» клапана чтобы «не застаивался» и тп. Кстати, лично у меня есть серьезные сомнения в необходимости функции резервного питания электроклапана, которой так хвастаются некоторые «покупные» комплекты антипротечки.

Другими словами — аппетит приходит во время еды.

Благо дело, что для наращивания функционала не надо звать «сертифицированных» специалистов, чтобы они что-то подкрутили в системе. Все это можно элементарно сделать самому, благодаря простоте принципов настройки универсального контроллера.

Немного о ценах:

Наносервер NS-1000 — 44$
Датчик магнитоконтактный MD-209R — 13$
Радиореле — 10$
Клапан- 15$

Итого (без учета доставки) = 82$

Не так уж и дешево. Но это если не учитывать, что наносервер используется не только для фукнции антипротечки. Ведь на нем реализована система охранной и пожарной сигнализации и другие возможности…

В процессе реализации, уже купив клапан, я обнаружил, что существуют электроприводы, которые устанавливаются на обычные шар-краны с ручным управлением.
Дополнительный и немаловажный бонус такого подхода – в случае чего, за несколько минут можно вернуть ручное управление клапаном.
Мне тут же расхотелось врезать дополнительную запорную арматуру в систему водоснабжения и я заказал такой привод. Жду.

Update 2:
Пока соль да дело, производитель контроллера анонсировал датчик протечки.

Судя по информации, датчик использует бесконтактный принцип определения появления воды, что само по себе уже довольно необычно. Также он интересен тем, что не «заточен» под «бренд» и может использоваться не только с системой 1-М Умный Дом, а и с любой системой, работающей по протоколу PowerCode. Фактически он передает посылку аналогичную датчику MD-209R, который я применил для своей антипротечки.
Цена, похоже, тоже будет сравнима — 9.9$.

Источник

Подробно о датчиках протечки воды

Скорее всего, у нас в стране нет такого человека, который не столкнулся бы с аварийными поломками в домашней системе водоснабжения. И очень неприятно устранять результаты аварии у себя в квартире. А что еще огорчает так это финансовые претензии соседей снизу.

Повсеместно набирают популярность датчики протечки разных модификаций и от разных производителей. Своевременная установка систем, которые предотвращают затопление квартиры, поможет сберечь нервы и деньги.

Принцип работы системы против протечек

Понятно, что если авария произошла на центральном стояке подачи воды в квартире – тут никакая система «автостоп» не поможет. Только перекрыть водоснабжение всего подъезда или дома.

Но есть немало поводов для волнений и у себя в квартире:

1. Сами внутриквартирные трубы, места соединений, смесители — со временем изнашиваются и становятся причиной аварий.
2. Сама бытовая техника — стиральные и посудомоечные машины имеют свой срок безаварийной работы. Со временем резиновые уплотнители, трубки подвода воды теряют свою прочность и эластичность. Если их вовремя не заменить, то следующий ремонт будет уже у соседей снизу. И скорее всего за ваш счет.
3. Самостоятельная прокладка трубопроводов и подключение сантехнического оборудования — унитаза, ванны, душевой кабины, стиральных и посудомоечных машин — тоже частая причина квартирного потопа.
4. Не забудем и о человеческом факторе. Элементарная забывчивость приводит к переполнению ванны и, как следствие, к затоплению нижних этажей.

Стандартная система антипротечек реагирует на любой контакт с водой на полу. Датчик воды может быть размещен где угодно — санузел, кухня, под ванной или там где возможен прорыв водопровода.

Как работает такая система?

В основе всех извещателей от протечки воды наличие пары электродов.

При контакте с водой электрическая цепь замыкается. Сигнал о понижении сопротивления поступает прямиком на контроллер, который обрабатывает поступившую информацию и подает свой электрический сигнал на срабатывание электромагнитных клапанов, поставленных на трубах подводки воды в квартиру.

Вода в дом поступать не будет то тех пор, пока причины аварии не будет устранены. И только после этого система будет запущена снова и краны подачи воды откроются.

Такие комплексы работают автономно и в автоматическом режиме.

Наиболее вероятные точки прорыва воды

Системы «аквостоп» служат для своевременной сигнализации о протечке. Возможные места протечек:

1. Под стиральными машинами. Высока вероятность прорыва старых соединительных шлангов.
2. Под кухонными мойками. Гибкие шланги от стояков к смесителю могут от времени потрескаться и дать течь.
3. На полу под посудомоечными машинами. Даже небольшая вибрация может нарушить герметичность примыкающих трубок.
4. За унитазом в районе сливного бачка.

Классификация систем защиты

Комплекты защиты от потопа не новое явление и их достаточно много. При всей схожести принципа реагирования на прорыв воды, у этих систем есть ряд отличий.

Основные признаки классификации комплектов «антипротечка»:

• сколько отсекающих кранов поставляются в наборе;
• какие способы извещения;
• как обмениваются информацией между собой датчики и блок управления.

Количество отсекающих кранов

Так, например, у наборов NEPTUN BUGATTI PROW и GIDROLOCK в комплекте по 2 перекрывающих шаровых крана

А у комплекта фирмы Аквасторож — «Классика» — лишь один кран.

Логично предположить, что кранов должно быть столько, сколько стояков для подвода воды в квартире. Но общее количество кранов может быть, и увеличено, в зависимости от характера помещения и от выбранной системы антипротечек.

По способу сигнализации

Способы извещения о протечке тоже могут различаться:

• просто высвечивается индикация на световом табло контроллера;
• та-же индикация, но сопровождается подачей громких шумовых сигналов;
• комплекс из шумовой сигнализации + световой индикации + отправка СМС сообщения.

Понятно, что пересылка SMS-сообщений возможна, если у системы есть GSM-передатчик. А это очень удобно, если авария произошла в момент, когда хозяев нет дома. Или SMS-сообщение параллельно отправляется на телефонный номер аварийной службы или управляющей компании.

Если систему подключить к Интернету, то появляется возможность групповой рассылки извещений через GPRS-соединение.

По методу обмена информацией

В случае протечки датчики передают сигнал на контроллер. Способов передачи сигнала два — проводной или беспроводной (по радиоканалу).

В проводном варианте датчик находится под постоянным напряжением в 5 Вольт. В нормальном состоянии из-за огромного сопротивления между двумя контактами ток по цепи «датчик-контроллер» не проходит. При попадании влаги цепь замыкается и на контроллер приходит электрический сигнал.

Чтобы не пропустить ложные срабатывания, а это возможно в таких влажных помещениях как ванная комната, контроллер регулируется на минимальный порог проходящего тока. При превышении заданного предела и произойдет срабатывание системы «антипотоп».

В беспроводных схемах такой порог срабатывания уже задан в самом датчике. Специальная микросхема непрерывно наблюдает за состоянием сопротивления между двумя контактами и, в случае тревоги, отправляет радиосигнал на приёмное устройство в контроллере. Понятно, что оба эти элемента системы работают на одной радиочастоте.

Но есть одна проблема.

Беспроводной небольшой датчик протечки воды может работать на больших расстояниях (до 200 метров). Но в разных системах от разных фирм используется свой принцип модуляции радиосигнала. По этой причине датчик контроля беспроводного типа из набора одной системы (например, GIDROLOCK) нельзя заменить аналогичным датчиком из другого набора (допустим, NEPTUN BUGATTI PROW).

Но лучшие производители таких систем сигнализации уже заранее дополняют комплект как проводными, так и беспроводными датчиками. Если каких-то датчиков будет не хватать, их всегда можно докупить.

Проводные датчики внезапной утечки воды более привлекательны из-за своей простоты и надежности. Но проводная система может нарушить дизайн помещения, поэтому возникает необходимость в скрытой проводке кабельных линий. Кроме того не всегда есть возможность чтобы подключался именно проводной датчик.

Типовой набор

Обе конструкции защиты от аварии — и проводная и беспроводная — состоят из одинакового набора компонентов:

• электрокраны шарового типа;
• одного контроллера;
• набора датчиков протечки воды.

Шаровые краны

Основа систем от протечек — электрокран. Нужно обращать внимание на следующие параметрамы:

• насколько быстро срабатывает на закрытие воды;
• габариты;
• из какого материала изготовлен.

Основной параметр — скорость реакции. От того насколько быстро кран перекроет воду зависит размер ущерба от прорыва воды.

Его размеры больше интересны с точки зрения минимизации пространства под монтаж кранов.

А вот на то, из какого материала изготовлена задвижка, непременно стоит обратить внимание при выборе системы «аквастоп» для своего дома. Луше отдать предпочтение дорогим, но надежным кранам из нержавейки или латуни, чем китайским и дешевым из силумина.

Контроллер

Желательно приобрести систему, где есть автономный контроллер, чтобы не быть зависимым от периодических отключений электроэнергии. В самых топовых моделях могут быть два резервных источника энергии на случай отключения 220 В.

Для тех, кто предпочитает беспроводные датчики, есть модели контроллеров поддерживающие беспроводное соединение.

Желательно приобрести аппарат, у которого отклик на сигнал от датчика минимальный.

Ну а дальше сигнал уходит на электрокран, который и перекрывает воду.

Датчики

Если устанавливается система предупреждения о затоплении, не последнюю роль играют сами датчики и их количество. Считается что для полноценной работы системы достаточно четырех извещателей.

Также важным может быть:

• характеристики прибора;
• длина сигнального провода;
• возможность адекватной замены;
• антиокислительное покрытие контактов.

Эти моменты также являются важными при выборе системы предупреждения от потопа.

Каждый беспроводной извещатель снабжён специальной схемой сравнения тока. Она сработает только в тот момент, когда величина тока достигнет определённого уровня. Он находится в режиме постоянного измерения сопротивления на контактах. Если значение сопротивления изменится, мгновенно посылается радиосигнал на приемник, который настроен на одну радиоволну с датчиком. Чтобы не было ложных сработок, сигнал передатчиков специальным образом модулируется.

Как правильно подключать

Все современные системы антипотопа отличаются простотой сборки и возможностью самостоятельного монтажа. Собственно говоря, это своего рода конструктор, состоящий из отдельных частей, которые довольно легко соединить между собой специальными разъемами.

Порядок монтажных работ состоит из:

1. Составления плана размещения датчиков, кранов и места установки контроллера.
2. Проложить и подсоединить монтажные провода.
3. Врезка в систему трубопроводов отсекающих шаровых кранов с электрическим приводом.
4. Установка приборов учета расхода воды.
5. Установка датчиков протечки воды.
6. Навеска на свое место блока управления.
7. Подключение и проверка всей схемы.

Если у вводного патрубка на стояке присутствует врезной тип подключения то, например такая система как «Аквасторож», монтируется непосредственно к нему. Если нарезной — то может понадобиться переходник в виде нарезной гайки для соединения двух труб (муфта).

Но, в любом случае, резьбовые соединения необходимо обмотать ФУМ-лентой для герметизации. И таким образом присоединить электрозадвижку.

Это что касается водопроводной части.

Присоединение контроллеров у каждой системы может происходить по-разному. Поэтому советуем внимательно изучить инструкцию. В ней должны быть указаны места подключения разъемов и их маркировка по проводам.

Такая же маркировка есть и на проводных датчиках.

Присоединение беспроводных извещателей к контроллеру совершается автоматически.

Контроллеру не требуется дополнительных настроек — он готов к работе сразу после подключения и подачи электропитания.

Чтобы исключить появление случайных срабатываний водой, на панели управления находится регулятор задержки, которым можно установить время от момента попадания воды на контакты извещателя до момента отключения водоснабжения.

Если система снабжена дополнительным блоком для автономной работы, его монтируют уже в конце монтажа всей системы.

Варианты самодельного изготовления

Если есть время, возможность и желание — можно изготовить датчик протечки воды своими руками.

Простейшая конструкция

Начнем с простейшего варианта.

На рисунке снизу показа принципиальная схема. Она совсем не сложная и доступная для самостоятельной сборки.

Собирается она на основе транзистора VT1 (BC515, 517 или 618).

Питание с батарейки на 9 В подается на транзистор VT1 и далее по цепи на простейший динамик В1 (пищалка).

Именно в этой схеме применена 9-ти вольтовая батарейка «Крона».

В качестве корпуса использована обычная мыльница.

С регулятором чувствительности

Если немного усложнить предыдущую схему, можно дополнить ее подстраиваемой чувствительностью. На схеме эту функцию выполняет переменный резистор РЭС60. Можно настроить на срабатывание при появлении пара или при полном погружении датчика в воду.

Как датчик большой протечки воды в обоих вариантах используется гетинаксовая пластина.

В этой схеме нет динамика. Ток от батарейки проходит через пластину. В нормальном состоянии цепь разомкнута, но, если вода замыкает контакты, то электричество поступает на транзистор РЭС60 (выполняет роль ключа), а от него идет на аварийный клапан.

Выбор системы «антипотоп»

Основные требования к таким системам однотипны:

• безопасность;
• гарантия бесперебойной работы;
• мгновенное реагирование;
• простота монтажа.

Есть еще некоторые нюансы при выборе такого рода систем:

1. Учесть тип воды. Жесткая вода быстро откладывает отложения на стенках кранов. Поэтому нужна система защиты от протечек воды, у которой есть регулировка периодичности очистки. В блоке управления реализована возможность задать интервал закрывания/открывания запорных механизмов.
2. Необходимо предусмотреть возможность аварийного питания блока управления.
3. Если точек контроля много, то датчиков затопления может понадобиться и больше.
4. Если в квартире есть несколько вводов воды, то нужна система с большим количеством сервоприводных запорных устройств.
5. Датчик наличия большой воды не должен срабатывать на случайные брызги в комнатах.
6. Чтобы не нарушать только что проведенный ремонт в доме, лучше выбрать беспроводные датчики на полу.
7. Материал крана.
8. Система СМС оповещения.
9. Скорость срабатывания запорных устройств.

Напоследок можно посоветовать обратить внимание на проверенные бренды подобных систем:

• Аквастоп;
• Аквасторож;
• АRMAControl;
• Gidrolok;
• Нептун (Neptun);

Заключение

Конечно, человек и сам в состоянии перекрыть воду в случае домашнего потопа. Соседи снизу будут спасены, если хозяин верхней квартиры будет именно в этот момент дома. Но так как такая вероятность — довольно редкое явление, то активная система от протечек будет весьма актуальна.

Видео по теме

Источник