I mange hjem og andre offentlige steder anvendes grundvand, der pumpes op til overheadtanke ved hjælp af vandpumper, der styres af elektriske motorer. Styring af pumperne er ofte en nødvendighed for at undgå spild af vand.
1. Kontakt vandstandsregulator
Her er et simpelt kredsløb til styring af vandpumper. Når vandstanden i over hovedtank overstiger det krævede niveau, slukkes pumpen automatisk og stopper pumpeprocessen, hvilket forhindrer overstrømning af vand. Det bruger et relæ til at afbryde strømforsyningen til vandpumpen.
Kredsløbet er bygget ved hjælp af følgende komponenter:
- CMOS IC CD4001 : Det er en alsidig 14-polet IC, der indeholder 4 NOR-porte. Hver NOR-port har to indgange og en udgang. IC har således 8 indgangsstifter og 4 udgangsstifter, en Vcc-stift (forbundet med positiv spændingsforsyning) og en Vss (forbundet til negativ forsyning). Dens grundlæggende funktioner inkluderer - Maksimal forsyningsspænding: 15V, Minimum forsyningsspænding: 3V, Maksimal driftshastighed: 4MHz. Det kan bruges i tonegeneratorer, metaldetektorer osv.
- Transistor BC547 : Det er en NPN bipolar junction transistor, og den bruges hovedsageligt til forstærkning og skifteformål. Dens funktioner inkluderer maksimal strømforstærkning på 800. Den bruges i CE-konfiguration, når den bruges som en forstærker.
- Batteri : En jævnstrømsforsyning på 9V gives gennem et batteri for at tænde for kredsløbet.
Kredsløbet bruger en CMOS IC CD 4001/4011 til at drive relæet. Dens indgangsport 1 bruges til at forbinde sonden til at detektere vandniveauet. Den ene sonde er forbundet til IC-porten 1 og den anden probe til jorden. Når sonden A, der er forbundet med porten 1 på IC, flyder, forbliver indgangen på porten 1 høj, og udgangsbenet 4 går højt, og relædrivertransistoren leder. Relæet aktiveres. Vandpumpens strømforsyning er forbundet via relæets fælles og NO-kontakter, så når relæet tændes, fungerer vandpumpen. LED indikerer relæets funktion. Når vandstanden stiger og kommer i kontakt med sonderne A og B, bliver IC-udgangen lav, og relæet slukkes for at stoppe pumpningen.
Oprindeligt når A og B ikke er tilsluttet, dvs. vandniveauet er lavt, er IC'ens input pin1 logisk høj og ifølge NOR gate-sandhedstabellen vil output ved pin3 være logisk lav. Da pin3 er kortsluttet til ben 5 og 6, vil input til anden NOR-gate derfor være logisk lave signaler. Dette giver et logisk højt signal til den tilsvarende udgangsstift 4. Når strømmen strømmer gennem modstanden til bunden af transistoren, begynder den at lede og fungerer som en lukket kontakt. Relæet, der er tilsluttet transistorens solfanger, får strøm, og NO-kontakterne forbindes til den fælles kontakt, og vandpumpen får strøm fra lysnettet og begynder at arbejde.
Nu når vandniveauet stiger i tanken, således at sonder A og B er forbundet gennem vand, strømmer strøm gennem dem (Da vand er en leder) og stifterne 1 og 2 er forbundet via A og B til den negative forsyning af batteriet .
Udgangstappen 3 er således på logisk højt niveau, hvilket får indgangsstifterne til den anden NOR-gate til at være på logisk højt niveau, og således er den tilsvarende udgangsstift 4 på logisk lavt niveau. Transistoren bliver afskåret på grund af manglende forspændingsstrøm, og relæet får tilsvarende strøm, og strømforsyningen til vandtank bliver afskåret.
to. Kontaktløs vandstandsregulator
Bortset fra den ovenfor beskrevne teknik kan der være en anden måde at kontrollere vandniveauet i tanken ved at registrere den ved hjælp af ultralydsteknik. I modsætning til den foregående metode kræver dette ikke nogen kontakt med vandtanken .
Systemet består af følgende dele
- En reguleret jævnstrømforsyning til at konvertere vekselstrømsforsyningen til reguleret jævnstrømsspænding ved hjælp af ensrettere og filtre.
- Et ultralydsmodul bestående af en ultralydssender og en modtager til at registrere vandstandens tilstand i tanken.
- En mikrokontroller, der fungerer som en kontrolenhed.
- En transistor og en MOSFET-enhed, der danner omskifterenheden
- Et relæ til styring af strømtilførslen til pumpen
- En pumpe, der er belastningen
Vandplanreguleringsblokdiagram
Ultralydssensoren registrerer vandniveauet i tanken ved at transmittere ultralydssignaler mod tanken. Vandet i tanken reflekterer ultralydssignalerne, som modtages af modtageren. Ultralyd eller det modtagne lydsignal konverteres til elektriske signalimpulser, der påføres mikrocontrolleren. Disse impulser angiver niveauet for vand i tanken. Da vandniveauet falder til under et vist niveau, giver ultralydsmodulet en indikation gennem det elektriske signal, og mikrocontrolleren kører følgelig transistoren til slukket tilstand, hvilket igen får MOSFET til at blive tændt, og følgelig får relæet strøm, og pumpen er Tændt. Hvis vandniveauet er over tærskelværdien, slukker mikrocontrolleren følgelig relæet gennem transistoren og MOSFET-arrangementet for at slukke for pumpen.
3. En digital vandstandsindikator
Dette system bruges kun til at registrere vandniveauet i en tank og vise aflæsningen på et 7-segment display.
Her er et kredsløbskort bestående af et parallelt arrangement af ledende ledninger placeret i tanken. Disse ledninger fungerer som input til Priority Encoder, der genererer en BCD-output baseret på input-aflæsningerne. Priority Encoder driver et sæt transistorer, som igen leverer input til BCD til 7 segmenter Dekoder, der bruger BCD-signalet til at drive 7-segment LED-displayet.
Intelligent vandindikator til overliggende tank
Når indgangsenheden placeres i vandtanken, strømmer strøm gennem ledningerne nedsænket i vand, og det tilsvarende antal indgange er følgelig i høj logisk tilstand. Encoderen modtager denne indgang og giver på baggrund af indgangernes prioritetsniveau en digital udgangskode svarende til indgangen med højeste prioritet.
Hvis der således strømmer strøm gennem alle ledningerne, dvs. at tanken er fuld, svarer outputkoden til det højeste niveau. Her er inputenheden eller skalaen opdelt i 10 niveauer fra 0 til 9. Hvis alle indgangene til koderen er i høj tilstand, er udgangen også et højt logisk signal, der driver alle transistorer til ON-tilstand, så alle indgange til BCD til 7-segment dekoderen er i lav logisk tilstand. BCD til 7-segment dekoderen fungerer simpelthen som en inverter og giver således et højt logisk signal i hele dets output, og dermed vises det højeste niveau på 9 på displayet.
