Датчик протечки (утечки) воды — виды, как выбрать, монтаж своими руками

Никогда нельзя исключать вероятность возникновения аварийной ситуации, вызванной затоплением помещения. Ущерб от протечки воды может быть весьма существенным, особенно, когда инцидент происходит в квартире многоэтажного дома. В таких случаях последствия потопа часто ощущают на себе и соседи снизу, что только добавляет проблем. Чтобы избежать подобного развития событий, необходимо установить современную систему контроля, в которой реализована надежная защита от протечек воды в квартире.

Как сигнализировать об утечке воды

Решение вопроса пришло в быт из яхтенного мира. Поскольку судовые помещения нижнего яруса (особенно это касается трюмов) находятся ниже ватерлинии, в них регулярно скапливается вода. Последствия понятны, вопрос в том, как с этим бороться. Ставить для контроля отдельного вахтенного матроса нерационально. Тогда кто даст команду на включение откачной помпы?

Существуют эффективные тандемы: датчик наличия воды, и автоматическая помпа. Как только датчик обнаружит заполнение трюма, включается мотор помпы, и производится откачка.

Датчик воды — не что иное, как обычный поплавок на шарнире, соединенный с выключателем помпы. Когда уровень воды поднимается на 1–2 см, одновременно срабатывает сигнализация и мотор откачной помпы.

Удобно? Да. Безопасно? Разумеется. Однако такая система вряд ли подойдет для жилого дома.

• Во-первых, если вода достигнет уровня 1–2 см по всей площади помещения, она через порог входной двери побежит на лестничную площадку (не говоря о соседях снизу).
• Во-вторых, откачная помпа совершенно не нужна, поскольку необходимо немедленно найти и локализовать причину прорыва.
• В-третьих, поплавковая система для помещений с плоским полом неэффективна (в отличие от плавсредств с килеватой формой днища). Пока наберется «нужный» для срабатывания уровень, от сырости развалится дом.

Стало быть, нужна более чувствительная система сигнализации от протечек. Это вопрос датчиков, а исполнительная часть бывает двух видов:

1.      Только сигнализация. Она может быть световой, звуковой, или даже соединенной с GSM сетью. В этом случае вы получите сигнал на мобильный телефон, и сможете дистанционно вызвать аварийную бригаду.

2.      Отключение подачи воды (к сожалению, такая конструкция не работает с системой отопления, только водопровод). После главной задвижки, которая подает воду от стояка в квартиру (не важно, до или после прибора учета), установлен электромагнитный клапан. При подаче сигнала от датчика, вода перекрывается, и дальнейший потоп останавливается.

Естественно, система отключения воды еще и сигнализирует о проблеме любым из вышеуказанных способов. Эти устройства в широком ассортименте предлагаются сантехническими магазинами. Казалось бы, материальный ущерб от потопа потенциально выше цены спокойствия. Однако большинство граждан живет по принципу «пока гром не грянет, мужик не перекрестится». А более прогрессивные (и рачительные) владельцы жилья, изготавливают датчик протечки воды своими руками.

Чем могут быть вызваны протечки?

Чтобы предотвратить «потоп» необходимо установить природу вероятных протечек. Рассмотрим три наиболее распространенные причины возникновения протечек:

1. Влияние человеческого фактора, например переполнение ванны из-за того, что хозяин квартиры забыл перекрыть подачу воды.
2. Износ инженерных сетей систем водоснабжения и сантехнического оборудования. Многоэтажки, построенные в 70-е – 80-е года прошлого века составляют большую часть жилого фонда. Трубы, установленные в стояках таких домов, давно превысили допустимые сроки эксплуатации, либо довольно близки к этому. При предпродажном ремонте на такие нюансы часто не обращают внимания, производя замену только внутренних коммуникаций.
3. Недостаточное качество сантехнического оборудования (труб, фитингов кранов и т.д.) или монтажных работ. Экономия на ремонте квартиры, в частности при монтаже горячего и холодного водоснабжения, может в дальнейшем стать причиной аварии, при которой также произойдет затопление соседей. В результате придется снова вкладываться в ремонт и приобретать новые бытовые приборы.

Обратим внимание, что выше перечислены только причины, связанные с системой водоснабжения. Помимо этого возможны протечки канализации, вызванные износом или засорением труб, а также поломкой сантехнического оборудования.

Виды датчиков их устройство и принцип работы

Работа датчиков основана на анализе физических свойств воды. Именно знание этих свойств, а также проявление особенностей при взаимодействии воды с сухими веществами позволяет вести непрерывный контроль над состоянием водопроводных систем, резервуаров и иных устройств, где концентрируется жидкость.

На практике используют следующие принципы создания датчиков:

• поплавковый, основанный на способности тел плавать на поверхности жидкости;
• ультразвуковой, использующий свойство распространять звук в толще воды;
• электродный, учитывающий электропроводность жидкости;
• емкостной – датчик, действие которого основано на измерении емкости между параллельно установленными чувствительными пластинами ;
• радарный, основанный на изменении свойств потока при перемещении внутри трубопроводов и открытых руслах;
• гидростатический, определяющий величину давления столба жидкости.

На принципах сконструированы датчики протечки воды.

Поплавковые устройства контроля уровня жидкости в резервуарах

На сегодняшний день разработаны десятки устройств, использующих способность тел плавать в жидкостях. Среди множества вариантов можно выделить весьма интересное устройство (рис. 2).

Рис. 2 Датчик контроля уровня жидкости поплавкового типа

В запаянной трубке, установленной неподвижно, имеется герметичный контакт. В пассивном состоянии контакты разомкнуты. В случае повышения уровня поплавок, с магнитом внутри него всплывут. Магнитное поле воздействует на контакт, замкнет его.

По цепи потечет ток, который передаст сигнал оповещения, а также через систему управления устройствами защиты прекратит подачу воды в емкость.

Подобны образом можно настроить систему на оповещение в случае понижения уровня жидкости. Геркон располагается ниже поплавка. Если свободная поверхность начнет снижаться, то поплавок опустится вниз. Магниты подействуют на контакт, замыкая его. Дальше сработает аппаратура защиты.

Не всегда можно установить датчики на свободной поверхности воды. При необходимости их монтируют на боковых стенках (рис. 3).

Рис. 3 Поплавковый датчик уровня воды, устанавливаемый на стенку

Здесь поплавок располагается на рычаге, плавающем в жидкости. Магнит установлен в теле рычага, а геркон располагается на горизонтальном элементе.

При повышении уровня поплавок изменит свое положение. Магнит приблизится к геркону. Контакт будет замкнут, а дальше исполнительный приборы выполнят свою задачу по предотвращению утечек воды из резервуара.

Ультразвуковой датчик утечки воды

Работа ультразвукового датчика основана на принципе посыла сигнала и получении отражения его от поверхностей или сплошной среды (жидкости) (рис. 4).

Рис. 4 Принцип работы ультразвукового датчика утечки воды

Работа устройства происходит в следующей последовательности.

1. Сигнал от источника направляется на объект контроля.
2. Полученный отраженный сигнал сравнивается с контрольным значением.
3. Если имеются отличия в полученном отраженном сигнале, информация о нарушении передается приборам оповещения и защиты.

Следует учесть, что контрольные сигналы от источника подаются с определенной периодичностью. На особо важных объектах в течение секунды могут подаваться многократно, что увеличивает эффективность защиты.

Важно! Ультразвуковые устройства не изменяют свойств веществ, которые они контролируют. Поэтому их используют даже во взрывоопасной среде.

Электродный датчик утечки воды

Наибольшее распространение получили электродные приборы контроля уровня жидкости. Датчики измеряют проводимость среды между отдельными контактами (рис. 5).

Рис. 5 Принцип измерения электропроводящих свойств среды

Между электродами имеется определенное расстояние. Когда пространство между ними заполнено воздухом, то сопротивление среды довольно высокое. Если уровень жидкости увеличился, электрод, находившийся ранее в воздухе, теперь попадает в жидкость, то активное сопротивление R резко уменьшается. По цепи начинает течь ток. На исполнительную аппаратуру поступает сигнал.

Подобный принцип заложен в датчик протечки воды wsp. Его работа в системах контроля основана на измерении активного сопротивления. В случае намокания начинает работать система Гидролок.

В одной емкости могут одновременно находиться несколько разных электродов. Они отвечают за исполнение нескольких функций (рис. 6).

Рис. 6 Установка нескольких контрольных электродов для поддержания определенных параметров наполнения емкости и контроля разных режимов эксплуатации

Емкостной датчик контроля параметров жидкости

Принцип действия датчиком такого вида основан на анализе емкости движущихся жидкости или газа (рис. 7).

Рис. 7 Датчик движения жидкости емкостного типа

Движущийся поток по-разному меняет электростатическое поле, вдоль которого происходит движение. Перед началом эксплуатации проводят тарировку прибора. Для этого пропускают контролируемую жидкость с заданной скоростью и фиксируют показания чувствительного прибора. В дальнейшем датчик емкостного типа настраивается на заданный диапазон, в котором должны функционировать подконтрольная система. В случае сбоя от заданных параметров контрольно-исполнительная аппаратура меняет режим работы или выдает сигнал о наличии сбоя в работе.

Размеры подобных датчиков могут быть микроскопическими, их используют в космосе на орбитальных станциях. Могут применятся крупногабаритные датчики емкостного типа, например, для контроля движения нефтепродуктов или природного газа в трубопроводных системах.

Радарные датчики контроля утечки воды

Радарные датчики наиболее универсальны. Они испускают высокочастотные радиоволны на уровне нескольких МГц. Отраженный сигнал определяют через определенный промежуток времени. Анализирую его, а контрольная аппаратура фиксирует расстояние от источника до измеряемой поверхности (рис. 8).

Рис. 8 Принцип действия датчика уровня воды радарного типа

Радиоволна не производит никакого видимого действия на измеряемую среду, поэтому подобные приборы стали применять в самых разных отраслях хозяйственной деятельности. Даже там, где используются агрессивные и опасные материалы приборы радарного типа находят широкое применение.

Датчик гидростатического действия

В датчиках, контролирующих уровень жидкости гидростатического действия, имеется чувствительный элемент, который реагирует на изменение столба жидкости над ним. Чаще это запаянные трубки с тонкими стенками. Под действие столба жидкости деформация стенок происходит по-разному. Соответственно, сигнал воспринимается контрольной аппаратурой в различных диапазонах (рис. 9).

Рис. 9 Датчик утечки воды гидростатического действия

Подобные датчики широко используются в пищевой и химической промышленностях. Они контролируют изменение жидкого материала в резервуарах, что позволяет автоматизировать сложные технологические процессы.

Типовая комплектация защитной системы

В состав стандартного контура входят:

1. Краны шарового типа с электроприводом, предназначенные для блокировки линий трубопровода при угрозе аварии. В комплектации таких востребованных систем, как Нептун или Аквасторож, используются шаровые элементы с клапаном, размер которого может составлять ½, ¾ и 1″. Аппараты, установленные после вводных вентилей, не только их перекрывают, но и сообщают об аварийной ситуации. Недостатком является необходимость их монтажа как на холодную, так и на горячую воду.
2. Контроллер — управляющий модуль, который перекрывает шаровые краны после получения и преобразования импульса датчика, а также сообщает владельцам о наличии протечек. На панели устройства отражаются сведения о состоянии измерителей и уровне заряда их аккумуляторов. Монтируется блок в любом доступном месте.
3. Автономные и энергозависимые датчики. Устанавливают их там, где существует риск утечки воды.

Самодельный датчик простейшей конструкции

Несмотря на примитивность, датчик достаточно эффективен. Домашних мастеров эта модель привлекает копеечной стоимостью радиодеталей, и возможностью сборки буквально «на коленке».

Базовый элемент (VT1) — NPN транзистор серии BC515 (517, 618 и им подобные). С его помощью подается питание на звуковой сигнализатор (B1). Это простейший готовый зуммер со встроенным генератором, который можно приобрести за копейки, или выпаять из какого-нибудь старого электроприбора. Питание требуется порядка 9 вольт (конкретно для этой схемы). Есть варианты под вольтовые батарейки. В нашем случае используется элемент питания типа «Крона».

Как работает схема

Секрет в чувствительности перехода «коллектор-база». Как только через него начинает протекать минимальный ток, открывается эмиттер, и подается питание на звуковой элемент. Раздается писк. Параллельно можно подключить светодиод, добавляя визуальную сигнализацию.

Сигнал к открытию коллекторного перехода дает та самая вода, о наличии которой надо сигнализировать. Из металла, не подверженного коррозии, изготавливаются электроды. Это могут быть два кусочка медной проволоки, которую можно просто облудить. На схеме точки подключения: (Электроды).

Собрать такой датчик можно на макетной плате.

Затем прибор помещается в пластиковую коробочку (можно в мыльницу), в донышке которой проделаны отверстия. Желательно, чтобы при попадании воды, она не касалась монтажной платы. Если хочется эстетики, печатную плату можно вытравить.

Недостаток такого датчика — различная чувствительность к разным типам воды. Например, дистиллят от протекающего кондиционера может остаться незамеченным.

Исходя из концепции: недорогой автономный прибор, его нельзя интегрировать в единую систему защиты вашего дома, даже самодельную.

Состав и схема устройства типовой системы защиты

Как видно из приведенного выше принципа работы защиты от протечек воды, такой комплекс защиты включает в себя следующие базовые элементы:

• Электронный блок управления, отвечает за функционирование комплекса (а на рис. 1).
• Датчики, которые фиксируют протечку и подают сигнал контроллеру (с и d).
• Электроприводная запорная арматура, она перекрывает водоснабжение по команде блока управления (b).

В качестве примера приведем упрощенную электрическую схему защиты Gidrolock.

Обозначения:

1. Подключение к шине защитного заземления.
2. Предохранитель на блоке питания контроллера защиты.
3. Корпус электронного контроллера, как правило, он представляет собой герметичную конструкцию, не допускающую попадание воды внутрь. В качестве материала используется пластик или другой изоляционный материал.
4. Корпус запорной арматуры с электроприводом.
5. Подключение корпуса электропривода к шине заземления.
6. Обмотки электропривода.
7. Устройство защитного отключения, устанавливается на линию питания системы.
8. Трансформатор, обеспечивающий гальваническую развязку по питанию.
9. Ключи управления электроприводом запорной арматуры.

Монтаж системы защиты от протечек

Монтаж системы защиты от протечек

Типовая комплектация, предполагающая использование в системе всего лишь трех элементов – датчика (или датчиков), контроллера и управляемого вентиля – предполагает и стандартный порядок монтажа.

Реализуемого с помощью следующих операций:

• Установки датчика (или датчиков).
• Монтирования управляемого вентиля.
• Подключения и тестирования контроллера.

И если вы хотите разобраться в процессе монтажа системы защиты от протечек, то вам придется изучить все три этапа более подробно.

Установка датчиков

Тут можно использовать две схемы установки: напольную и внутреннюю. Причем производители рекомендуют именно второй (внутренний) вариант.

Установка датчика

Первая схема предполагает, что коробка с датчиком будет установлена прямо на напольное покрытие, электродами вниз. Фиксацию корпуса прибора выполняют на строительный клей. В случае прорыва вода затечет под датчик и контроллер «выключит» вентиль. Разумеется, такая схема не совершенна (возможны ложные срабатывания), но ее реализация возможна и в случае завершения монтажа сантехнического оборудования и напольного покрытия.

Вторая схема предполагает монтаж датчика под напольное покрытие с выводом электродов на поверхность (они возвышаются на 3-4 миллиметра, что исключает срабатывание во время влажной уборки). Поэтому «внутреннюю» установку датчика можно выполнить до этапа монтажа напольного покрытия. Соединительные провода, при этом, укладываются в гофрированную трубу, «утопленную» в стяжку.

Монтаж вентиля

Система защиты от протечек

Вентиль монтируется очень просто – его ниппель или патрубок вкручивается (или навинчивается) в торец (или на сгон) монтажного крана или бокового отвода центрального водопровода. После чего стык поджимается контргайкой, навинченной на сгон или ниппель до монтажа вентиля.

После этого к точке монтажа подводится отдельная линия от распределительной коробки контроллера, которая питает «силовую установку» запорного узла. Причем в «спящем» режиме управляемый вентиль потребляет не более 3 Ватт, а в активном – не более 12 Ватт.

Подключение котроллера

Схема подключения к контроллеру

Монтаж котроллера начинается с установки корпуса, который крепится на сене, поблизости от запорного вентиля. Корпус можно интегрировать в нишу или навесить на кронштейн.

Далее от корпуса «бьют», как минимум, две штробы, по которым проложат провода к вентилю и датчику. В случае беспроводного соединения  этот этап можно пропустить. Поэтому дорогостоящие датчики и контроллеры, обмеливающиеся данными с помощью радиосигналов, монтируются быстрее проводных.

Следующий этап – сборка прибора. В корпус монтируют контроллер, к которому подводят провода от датчиков и  управляемого вентиля.

О факте успешной сборки прибор сообщит после самодиагностики – на лицевой панели загорится зеленый индикатор. Ну а если на датчик налить воды, то индикатор поменяет свой цвет на красный, а контроллер «закроет» вентиль. Теперь включить подачу можно только со щитка контроллера, нажав на соответствующую клавишу.

Правила проведения грамотного монтажа

Прежде, чем приступить к установке системы, следует составить подробную схему размещения всех ее элементов, на которой нужно будет отметить место расположения каждого устройства. В соответствии с ней еще раз проверяется, достаточно ли для установки длины идущих в комплекте соединительных проводов, если они предусмотрены конструкцией приборов. Собственно установка проводится в следующей последовательности:

• Размечаем участки установки датчиков, кранов и контроллера.
• Согласно схеме соединения прокладываем монтажные провода.
• Врезаем шаровые краны.
• Устанавливаем датчики.
• Монтируем контроллер.
• Подключаем систему.

Остановимся подробнее на самых важных этапах.

Этап #1 — врезка шарового крана

Как уже отмечалось, установку шарового крана с электроприводом лучше всего доверить специалисту. Устройство монтируется после ручных вентилей на вводе трубопровода. Категорически запрещено устанавливать конструкции вместо кранов на вводе.

Перед узлом рекомендуется поставить на трубопровод фильтры, очищающие воду. Так приборы прос