Snímač hladiny SMPP30 - i pro Noria SH3
Dvakrát mi přinesl známý na opravu elektroniku z jinak povedeného kompletního řešení Noria SH3 pro hlídání vodní hladiny ve studni.
Původní elektronika mi nepřipadala špatně navržená. V obou případech však došlo k jejímu poškození, pravděpodobně vlivem přepětí přicházejícího od sond umístěných ve studni, možná v důsledku bouřky. Ze dvou případů se stejnou závadou ale samozřejmě nelze s jistotou určit, zda měl můj známý pouze smůlu, nebo zda může být příčina v samotném návrhu elektroniky.
Nicméně při další návštěvě přišel známý s požadavkem na vývoj vlastní elektroniky, která bude odolnější vůči podobným vlivům a současně umožní plnohodnotnou náhradu původní jednotky namísto její opravy bez nutnosti úprav stávající instalace.
Po krátké diskusi jsme dospěli k závěru, že navrhnout takové řešení by neměl být problém. A tak vznikl snímač hladiny SMPP30.
Popis činnosti snímače hladiny SMPP30
K měření úrovně hladiny nevyužívá elektronika SMPP30 sinusový signál o frekvenci 50 Hz, jak je pro většinu snímačů hladiny obvyklé, ale využívá střídavý signál o frekvenci cca 468 Hz generovaný mikroprocesorem. Výhody této měřicí frekvence proti 50 Hz jsou následující:
- Síťová frekvence 50 Hz je prakticky všudypřítomná a ubránit se rušení a falešným signálům je na této frekvenci obtížnější než na frekvencích vyšších.
- Měřicí frekvence 468 Hz není ani násobkem základní síťové frekvence 50 Hz (vyšší harmonická), což opět přispěje ke spolehlivosti měření.
Měřicí signál přichází na referenční sondu. Procesor následně tento signál snímá pomocí měřicích hladinových sond a vyhodnocuje. Vyhodnocení měřeného signálu probíhá pomocí Goertzelova algoritmu, který zkoumá přítomnost a intenzitu signálu dané frekvence. Výsledky jsou následně ještě filtrovány středně velkým mediánovým filtrem. Chod celého programu samozřejmě navíc kontroluje i independent watchdog.
Výsledkem této koncepce je velmi robustní a spolehlivá elektronika, které navíc díky zpracování mikroprocesorem stačí i poměrně nízké měřicí napětí. Úroveň měřicího napětí se naprázdno (sondy nejsou zaplaveny) pohybuje kolem 5 V a se zaplavenými sondami se pohybuje kolem 1 V, což jistě bude přispívat k menšímu opotřebení měřicích sond.
Po HW stránce jsou všechny výstupy na sondy chráněny vícestupňovou ochranou, složenou z TVS diod a RC členů. Napájení elektroniky je na primární straně chráněno pomocí varistoru a na sekundární straně dodatečně pomocí TVS diody.
Připojení snímače hladiny SMPP30
K elektronice se připojí 3 vodivostní sondy pomocí šroubové svorkovnice s číselným označením sond:
- referenční sonda – umístí se ve studni nejníže nebo do stejné hloubky jako sonda minimální hladiny
- sonda minimální (vypínací) hladiny – klesne-li voda ve studni pod tuto hladiny, čerpání vody je zakázáno, aby nedošlo k poškození čerpadla
- sonda maximální (zapínací) hladiny – k opětovnému povolení čerpání vody ze studny dojde až poté, co hladina vody ve studni zaplaví tuto sondu
Napájení a výstup pro ovládání cívky stykače čerpadla se připojuje přes dva konektory JST 2,5 mm, viz schéma připojení níže. Při použití elektroniky SMPP30 jako náhrady za původní elektroniku od Noria se konektory JST v krabičce jednoduše odpojí od původní elektroniky a připojí k této nové. Při použité elektroniky SMPP30 do nové instalace je nutná vlastní výroba kabelů s JST konektory.
Příklad zapojení SMPP30
Zapojení pro ochranu 3f čerpadla proti chodu nasucho
K elektronice SMPP30 jsou připojeny tři vodivostní hladinové sondy, které jsou umístěny ve studni. Doporučeno je použití sond výrobce Noria nebo MAVE, lze však použít i jiné vodivostní sondy.
Pro správnou funkci ochrany čerpadla je nezbytné dodržet správné zapojení a umístění jednotlivých sond. Referenční sonda musí být umístěna v nejnižší úrovni, případně ve stejné hloubce jako sonda minimální hladiny. Sonda minimální hladiny musí být umístěna nad sací úrovní čerpadla, aby byla zajištěna ochrana čerpadla před chodem nasucho.
Vertikální vzdálenost mezi sondami minimální a maximální hladiny určuje hysterezi spínání čerpadla, tedy rozdíl mezi hladinou, při které se čerpadlo vypne, a hladinou, při které se opět zapne.
Doporučené měřicí sondy pro SMPP30
Snímač hladiny SMPP30 byl v provozu otestován s originálními sondami Noria a různými sondami MAVE, např. PS-2 nebo PS-3. Pro nové instalace doporučuji použití některých z těchto sond. Nicméně není důvod, aby elektronika nefungovala i s jinými vodivostními sondami.
Originální sondy od Noria se zapojují shodně jako u původní elektroniky, kdy označení vodičů pro jednotlivé sondy je shodné s označením svorek.
Sondy od společnosti MAVE se zapojují podle níže uvedeného postupu. Tříelektrodová sonda PS-3 se používá samostatně a její zapojení je následující:
- referenční – šedý vodič
- sonda minimální hladiny – černý vodič
- sonda maximální hladiny – modrý vodič
Dvouelektrodové sondy PS-2 se používají vždy 2 do každé studny. Jejich zapojení je následující:
- referenční – hnědé vodiče obou sond
- sonda minimální hladiny – modrý vodič spodní sondy
- sonda maximální hladiny – modrý vodič horní sondy
Držák pro SMPP30 na DIN lištu
Foto elektroniky
Dokumenty ke stažení
Poznámka
Zaujala Vás elektronika SMPP30? Máte o ni zájem? Pro více info mě neváhejte kontaktovat admin@penelectronics.cz