Как работает датчик протечки воды

Датчик протечки воды: назначение, устройство, принцип работы

Вода в процессе жизнедеятельности человека выступает в качестве одного из важнейших ресурсов для обеспечения комфорта, санитарных норм, технологических операций и процессов. Однако в эксплуатации систем водоснабжения могут происходить поломки и аварийные ситуации. Для предотвращения нежелательных последствий аварий применяется датчик протечки воды. Какие они бывают и как функционируют, мы рассмотрим в данной статье.

Назначение

Датчик протечки воды предназначен для контроля определенного объема резервуара, площади помещения, поверхности и других конструкций на предмет заполнения жидкостью. В зависимости от сферы применения отличаются типы и принцип действия устройств измерения. По назначению такие сенсоры используют для:

• Контроля ванной и душевой комнаты на предмет затопления в случае повреждения водопровода;
• Слежения за отопительными системами в части протечки и затопления помещений;
• Наблюдения за состоянием емкостей, наполненных агрессивными веществами, их герметичностью и окружающим пространством;
• Для контроля герметичности корпуса лодок и транспортных судов, объектов судоходного хозяйства, позволяют сигнализировать о наполнении трюма;
• Отслеживания состояния сухих емкостей и резервуаров, которые в ходе эксплуатации не должны наполняться жидкостью, но могут контактировать с водой;
• Контроля наполнения поливных систем, систем орошения и прочего вспомогательного оборудования;
• Слежения за строительными конструкциями, цокольными и подвальными помещениями для сигнализации о наполнении грунтовыми водами.

Помимо этого датчики протечки воды могут устанавливаться в труднодоступных местах, где визуальный осмотр затруднен или невозможен из-за конструктивных особенностей. Также они предназначены для проверки цистерн железнодорожного и автомобильного транспорта, баков для хранения материалов, сырья и прочей продукции.

Устройство и принцип работы

В связи с огромным разнообразием применяемых технологий и задач, которые могут решать датчики протечки воды существует немало видов данного оборудования. Каждый из которых будет отличаться устройством, принципом действия, способом монтажа и взаимодействия с системой управления или логическим блоком. В виду того, что наиболее актуальным для домашнего использования является электродный датчик, в качестве примера мы рассмотрим такой вариант.

Рис. 1. Устройство датчика протечки воды

Конструкция такого датчика протекания воды представлена следующими компонентами:

• Корпус – изготавливается из диэлектрического материала, как правило, разделяет измерительный орган, который будет контактировать с водой и плату с радиоэлементами для подачи питания на электроды.
• Электроды – в зависимости от конструкции могут иметь точечное, штекерное исполнение или выполняться в виде гребенки, дорожек на плате.
• Диэлектрический разделитель – применяется в качестве электрического отделения электродов друг от друга.
• Электронный блок – выполняется набором резисторов или полупроводниковых элементов для измерения проводимости контролируемого пространства.
• Соединительные провода – используются для подачи напряжения на датчик протечки и съема показаний, полученных в результате измерений. Посредством проводов или штекера измеритель подключается в контрольную или измерительную цепь.

Принцип действия основывается на проводящих свойствах воды. Так, в нормальных условиях между электродами датчика протечки находится воздушный промежуток и диэлектрический разделитель, являющиеся очень большим сопротивлением. Поэтому протекание тока в его цепи невозможно.

Рис. 2. Принцип действия датчика протечки воды

Но, как только на измерительные электроды попадет вода, цепь между ними замкнется. За счет того, что вода является отличным проводником электрического тока и обладает высокой проводимостью. Между электродами начнет протекать ток, что и зафиксирует блок контроллера. В зависимости от принципа работы и вида датчика информация о затоплении может подаваться в виде звуковых или электронных сигналов, а может переводиться в команду на закрытие крана.

Таким образом, при оснащении водопровода шаровым краном с электроприводом датчик протечки воды может подать команду на перекрытие системы. В этом случае контроль производится автономно без вашего вмешательства. В других вариантах сигнал может поступать на мобильное приложение или распространяться звуковыми и световыми сигналами.

Разделение датчиков протечки воды производится по ряду факторов, влияющих на особенности их эксплуатации. Так, все модели подразделяются на две большие группы: проводные и беспроводные.

Рис. 3. Проводной и беспроводной датчик протечки

Проводные датчики отличаются надежностью и более низкой себестоимостью. Но их существенным недостатком является система электропроводки, которую необходимо расположить в полу, стенах или других конструкциях. Что вызывает необходимость дополнительных затрат при монтаже, а в случае уже завершенного ремонта может существенно нарушить эстетику помещения.

Беспроводные датчики протечки куда проще в установке, передача данных от них осуществляется посредством радиоволн. Допустимый радиус удаления от приемника составляет порядка 200 м. Но, в то же время, беспроводные модели нуждаются в источнике питания, от исправности которого будет зависеть работоспособность всей системы.

По принципу действия все датчики протечки воды подразделяются на несколько видов:

• Поплавковые – функционируют за счет перемещения поплавка, реагирующего на наполнение пространства водой. Несмотря на свою дешевизну, мало применяются в домашних условиях, чаще всего устанавливаются на судах речного и морского флота.

• Ультразвуковые – работают за счет посылаемых ультразвуковых волн в объем комнаты или резервуара. В случае наполнения водой передает сигнал в систему.
• Электродный – осуществляет измерение омического сопротивления между двумя электродами. Как только расстояние между выводами заполнится водой, сопротивление резко уменьшиться, что и зафиксирует датчик протечки.
• Емкостной – использует аналогичный принцип, как и электродный, но в качестве выводов используются обкладки. Такие датчики применяются в тех сферах, где помимо протечки воды необходимо контролировать и другие параметры.
• Радарный – подает в контролируемое пространство радиоволны и анализирует их в отраженном виде. При наполнении водой фиксирует изменение параметров волны. Такие датчики протечки получили широкое применение в агрессивных средах или в помещениях, где напольное расположение недопустимо.
• Гидростатический – работа датчика основана на взаимодействии с чувствительным элементом, реагирующим на величину давления.

Помимо этого все датчики протечки воды разделяются по количеству кранов и способу информирования.

Рис. 5. Деление датчиков протечки воды по количеству кранов

Дополнительно, каждый вид может отличаться способом монтажа и установки, что будет отражаться на схеме подключения. В зависимости от места установки и способа взаимодействия с водой виды делятся по степени защиты от проникновения влаги и пыли в соответствии с гл.5 и 6 ГОСТ 14254-2015.

Схемы подключения

В зависимости от поставленных задач и объема помещения будет отличаться и схема подключения датчика протечки воды. Поэтому в качестве примера мы рассмотрим универсальный вариант:

Рис. 6. Схема подключения датчика протечки в системе водоснабжения

Как видите на рисунке 6, здесь используются четыре датчика протечки: для стиральной машинки, унитаза, водопровода и водоотведения, ванной и умывальника. Для умывальника и ванной используется один сенсор, так как они расположены рядом, если в вашем случае они разнесены, целесообразно использовать больше датчиков протечки. Каждый из датчиков подключается к контроллеру, который обрабатывает полученную информацию. От контроллера монтируются две линии для управления электроприводом шаровых кранов, установленных в трубопровод горячей и холодной воды.

Как правило, все производители выпускают датчики протечки вместе с контрольным модулем. Это облегчает последующую установку и эксплуатацию, поскольку такая комплектность обеспечивает полную совместимость устройств. Однако важно соблюдать полярность выводов при подключении:

Рис. 7. Схема распиновки контроллера для подключения датчика протечки воды

Как видите на рисунке 7, при неправильном соединении выводов, система защиты от протечки воды будет функционировать некорректно. Что сделает ее неэффективной или бесполезной в части оповещения и отключения водоснабжения.

Также существуют варианты комбинированного подключения, когда к одному модулю вы будете устанавливать и проводные и беспроводные датчики протечки. Или если вы хотите выводить сигнал о поломке не только на привод крана, но и в другие оповестительные устройства, применяется такая схема:

Рис. 8. Схема комбинированного подключения

Особенности выбора

При выборе датчика протечки воды следует руководствоваться индивидуальными особенностями помещения, для которого предназначено оборудование. Так, для начала, определитесь с местами установки, исходя из чего, вы сможете определить вид монтажа, к примеру, напольные или встраиваемые. Сами датчики имеют различную форму и конструкцию, благодаря чему вы можете подобрать наиболее подходящую модель, которая гармонично впишется в дизайн интерьера.

Выбирая контроллер, обязательно учитывайте количество датчиков, идущих в комплекте и возможных для подключения. Если вы планируете больше точек контроля протечки воды, чем допускает модуль, лучше использовать модель с большим функционалом. К примеру:

Устройство датчика протечки воды

Датчик протечки воды охраняет покой домовладельца. От его быстродействия и точности срабатывания зависит комфорт проживания и хорошие отношения с соседями. Если датчик проигнорирует протечку воды — скорее всего, придется поменять напольное покрытие у себя и сделать ремонт у соседей с нижних этажей. Поэтому компания SAURES предлагает только самые надежные устройства, которые входят в наши системы защиты от протечки горячей и холодной воды.

Как устроена система защиты от протечки воды

Система предупреждения протечек состоит из трех обязательных элементов:

• сенсора — он фиксирует наличие жидкости в зоне контроля;
• электро-шарового крана — играет роль управляемой запорной арматуры;
• контроллера — мозга системы, связывающего датчик и шаровой кран.

В случае протечки сенсор фиксирует наличие жидкости на полу и передает сигнал тревоги контроллеру. Тот в свою очередь обрабатывает полученный сигнал и отдает команду на закрытие электроприводу крана. Привод получает сигнал от контроллера и перекрывает подачу воды с помощью запорной арматуры. Параллельно с этим процессом контроллер посылает уведомление хозяину жилья о случившейся аварии.

Подобный принцип работы лежит в основе всех современных систем защиты от протечек. Так устроены и бытовые системы, контролирующие квартиры или дома, и промышленные аналоги, наблюдающие за арматурой под высоким давлением или баками с агрессивными реагентами. Бытовые и промышленные модели отличаются друг от друга характеристиками оборудования, но алгоритм работы схож.

Таким образом надежность защиты от потопа в квартире, офисе или на предприятии во многом зависит от безотказного функционирования датчика протечки.

Бытовые и промышленные разновидности датчиков протечки

Бытовые датчики делятся на две большие группы:

1. Проводные — передают сигнал по проводнику (например, витой паре). В большинстве случаев это пассивные устройства, которые не требуют подключения источника питания.
2. Беспроводные — работают от встроенной батарейки и используют для передачи данных радиоканал. Например, радиоканал с частотой 868 MГц.

По принципу действия все бытовые модели относят к контактному типу. Такие сенсоры реагируют на изменение сопротивления в контуре при замыкании контактов водой. Промышленный датчик работает немного иначе, ведь он должен реагировать даже на утечку жидкости с нулевой электропроводностью. Поэтому среди промышленных решений, помимо контактных датчиков, встречаются:

• Ультразвуковые (радарные). Контролируют объем замкнутого пространства и реагируют на его уменьшение при затоплении.
• Емкостные. Принцип работы схож с контактными, но основан на измерении емкости конденсатора.
• Гидростатические устройства, реагирующие на изменение давления в трубопроводе или герметичных емкостях.

Сложные и дорогие промышленные решения не используются на большинстве объектов: в квартирах, домах, офисах и магазинах. Поэтому мы подробно рассмотрим только контактные сенсоры – проводные и беспроводные модели.

Как работает электродный датчик протечки воды

Типовой контактный датчик состоит из следующих элементов:

• открытого со стороны дна корпуса, на базе которого собирается все устройство слежения;
• контактов, которые выглядят как штекеры, дорожки на плате, гребенки или поле точек;
• электронного блока, отвечающего за измерения электрического сопротивления;
• провода или модуля беспроводной связи для передачи данных на контроллер.

Принцип работы контактного сенсора основан на электропроводимости воды. При замыкании водой соседних контактов сенсора образуется электрическая цепь с низким сопротивлением. Колебание этого параметра фиксируется устройством и передается в управляющий блок по проводу или беспроводному каналу.

Чтобы повысить чувствительность работы сенсора, контакты размещают на нижней части прибора. При этом зазор между контактами и полом очень мал что позволяет обнаружить даже небольшие протечки воды. Когда пол высохнет, сопротивление вернется на исходный уровень и контроллер поймет, что протечка устранена.

Чувствительность датчика напрямую зависит от расстояния между контактами и полом.

Плюсы и минусы проводных датчиков протечки

Компания SAURES использует в своих системах пассивные датчики протечки воды с функцией контроля обрыва (WSP+) или без нее (WSP). Проводные модели не требуют питания, так как пассивное устройство не имеет элементов, которые требуют непрерывного подключения к источнику питания. Из-за этого проводные сенсоры служат очень долго, а отсутствие сложной электроники исключает неожиданные поломки.

Единственной электротехнической деталью проводного датчика протечки воды с контролем обрыва является резистор. Он допускает параллельное подключение, поэтому к одному каналу нашего контроллера можно подключить до 3 таких сенсоров.

Для подключения датчика воды к контроллеру используют обычную витую пару. Максимальная длина провода — 50 метров, поэтому с помощью одного контроллера можно перекрыть по-настоящему большую квартиру или этаж загородного дома.

Общим недостатком пассивных устройств считается проводной канал связи, усложняющий монтаж системы в помещениях с чистовой отделкой. Кроме того, при параллельном монтаже нельзя сказать, какое устройство из группы зафиксировало присутствие воды. Поэтому не рекомендуем злоупотреблять возможностью подключения устройств к одному каналу.

Преимущества и недостатки беспроводных датчиков протечки воды

Компания SAURES предлагает беспроводные гидродатчики, которые обмениваются информацией с базой по радиоканалу (частота 868 МГц). Они не создают помех в домашней Wi-Fi-сети и демонстрируют впечатляющую дальнобойность. База работает с радиодатчиками на расстоянии до 500 метров в прямой видимости.

Источник питания радиодатчиков — обычная батарейка формата CR2450. Она обеспечивает великолепную автономность — от одной батарейки устройство будет работать в течение 10 лет. Следящее устройство передает сигнал базе только в случае обнаружения протечки воды.

Монтаж радиодатчика не предполагает никаких сложностей. Устройство извлекают из коробки, настраивают на базовую станцию и кладут на пол контактами вниз. В этом и заключается главное преимущество беспроводных радиодатчиков.

Минусом является высокая цена. Кроме того, для радиодатчиков придется купить специальную базу (одну на 10 штук). Эту особенность следует учесть при проектировании системы защиты от протечек воды. Ведь гидродатчики придется поставить во всех потенциально опасных местах.

Где устанавливают датчики протечки воды

Проводные и беспроводные гидродатчики встраивают в напольное покрытие или укладывают поверх него. Встроенные модели используют только во время капитального ремонта — установка таких устройств предполагает повреждение целостности напольного покрытия. Поэтому мы рекомендуем использовать только внешние сенсоры, которые укладывают на пол, контактами вниз. Их размещают:

• рядом со всеми бытовыми приборами, которые подключены к водопроводу;
• под шлангами, соединяющим отвод от водопровода и точку потребления;
• около сливного бачка, унитаза, душевой кабинки, полотенцесушителя;
• под электрическим бойлером или водонагревательной колонкой;
• около котла, расширительного бака, коллектора системы отопления, радиатора.

Если у пола есть уклон, то местом установки гидродатчика будет самая нижняя точка (место водосбора), где будет скапливаться вода. Установка следящего устройства у стиральной или посудомоечной машины предполагает размещение под самой техникой. Любая гибкая подводка имеет ограниченный срок годности, поэтому монтаж гидродатчика под шлангом — обязательная процедура. В совмещенном санузле можно обойтись одним устройством. В ином случае придется использовать два прибора. Если в доме есть котельная — ее нужно оборудовать отдельным гидродатчиком. Под каждым радиатором отопления следящие устройства размещаются по возможности.

Для защиты дома от потопа хватит 4-5 гидродатчиков, которые устанавливаются под сифоном кухонной раковины, в ванной, в туалете, в котельной, под насосной станцией. Для квартиры хватит 3-4 устройств слежения.

Компания SAURES предлагает комплексные решения, включающие проводные и беспроводные датчики, шаровые краны с электроприводом, контроллеры и радиобазы. В сочетании со счетчиками воды такая система защищает пользователя от прорывов водопровода и скрытых протечек. При обнаружении аварии контроллер отправляет пользователю push-уведомление, письмо на электронную почту, сообщение в telegram или СМС и перекрывает, подключенные краны. Такая система может блокировать воду во всей квартире или перекрывать подачу в отдельных трубах.

Датчик протечки воды: виды и принцип действия, как выбрать и установить систему «анти-потоп» своими руками

Датчик протечки воды — это доступный способ избежать непредвиденных расходов на устранение последствий прорыва труб и поломки сантехники. Устройство фиксирует аварийную ситуацию и в течение нескольких секунд передает информацию на управляющий контроллер, который блокирует вентили с электромеханическим клапаном на входах стояков.

Комплектация датчика протечки воды.

Принцип работы системы против протечки

Принцип действия защитных контуров основан на способности воды проводить электричество. Когда жидкость попадает на закрепленные в датчиках электроды, электрическая цепь замыкается, и импульс поступает на контроллер, который обрабатывает информацию и подает сигнал на закрытие отсекающих клапанов. После того как причина утечки устранена, управляющее устройство перезагружают и восстанавливают работу комплекса.

Классификация систем защиты от протечек

Сигнализацию данного типа группируют по ряду признаков:

• числу кранов;
• форме обмена информации между определителями и контроллером;
• методу оповещения о протечке.

Согласно стандарту, в комплект входит 2 шаровых клапана, которые устанавливают на стояки, при желании клиента количество устройств может быть добавлено. Приобрести всевозможные системы защиты от затопления можно в интернет магазине компании «КВАНТА+».

Схема системы протечки воды.

Типы моделей по способу оповещения

Схема передачи информации о протечке может включать:

• индикацию на экране управляющего устройства;
• цветовой и шумовой сигналы;
• звуковую сигнализацию в сочетании с импульсами индикатора и отправкой сообщения.

Для этого аппарат должен быть оснащен передатчиком GSM. Информация поступает в виде СМС-сообщения на номер абонента, введенный в память прибора. Если система «антипротечка» подключена к интернету, появляется возможность рассылать сообщения с помощью технологии GRPS.

Проводные и беспроводные датчики

Сигнал от определителей утечки к контроллеру поступает по электрическим кабелям или посредством радиоканалов.

Исходя из этого различают 2 типа защитных комплексов:

1. В первом случае для моделей установлен минимальный уровень напряжения до 5 Вт, что вызвано необходимостью защитить систему безопасности дома от ошибок при включении. Под воздействием влажности напряжение в цепи понижается, а сила тока возрастает.
2. В беспроводном датчике установлен передатчик, который фиксирует изменения электромагнитного поля в цепи. При превышении допустимого уровня он создает сигнал, ретранслируемый приемником контроллера. Каждый производитель разрабатывает свою схему модуляции сигнала, поэтому такие детекторы нельзя использовать в иных устройствах «антипротечки».

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.

Правила проведения монтажа системы против потопа

Защитный контур представляет собой конструктор, элементы которого соединяются между собой специальными разъемами. Простота сборки обеспечивает быстрый монтаж и интеграцию с системами «Умный дом». Перед установкой составляют схему расположения отдельных частей и проверяют соответствие длины проводов тому расстоянию, которое потребуется для подключения измерителей и кранов к контроллеру.

Порядок проведения работ включает в себя:

• разметку точек монтажа;
• прокладку проводов;
• врезку кранов;
• установку определителей протечки;
• монтаж управляющего модуля;
• подключение и проверку системы.

Врезка шарового крана

Самым трудоемким этапом считается крепление шарового крана, что объясняется необходимостью его использования на разных типах труб. Водопровод перерезают в непосредственной близости от предварительно перекрытого вентиля воды. Затем снимают счетчик и закрепляют отсекающий клапан на кране, после чего возвращают в первоначальное положение счетчик воды и участки трубопровода.

Металлопластиковые элементы прижимают контргайкой, полипропиленовые конструкции соединяют пайкой или с помощью разъемных муфт. Для подключения шаровых кранов к распределителю блока питания используют выделенную силовую линию.

Установка датчиков протечки воды

Датчики располагают в местах возможной протечки, при этом особое внимание необходимо уделить переходу между коробом, где помещаются трубы. Это необходимо для того, чтобы при аварии вода попала на датчик, а не продолжала течь мимо него.

Если поверхность пола идет под уклон, устройства располагают в самой нижней точке помещения.

Схема их подключения может быть как напольной, так и внутренней, при которой элементы врезают в материал покрытия. В первом случае пластину размещают контактами вниз и фиксируют двусторонним скотчем или строительным клеем. Такой вариант применяют в тех случаях, когда монтаж системы «антипротечки» выполняют после установки сантехнического оборудования.

Схемы подключения датчика протечки воды.

При внутреннем расположении устройства его контакты размещают на 3-4 мм выше уровня покрытия, что позволяет исключить срабатывание при случайном разбрызгивании воды или уборке. Соединяющий провод укладывают в гофрированную трубу, непроницаемую для воды. Производители гарантируют эффективность работы системы даже в том случае, когда определитель удален от управляющего модуля на 100 м.

Беспроводные аппараты монтируются на любой поверхности благодаря системе крепежа.

Правила монтажа контроллера

Аппарат размещают в нише или на стене рядом с электропроводкой и запорными вентилями. Блоком питания контроллера служит силовой шкаф, поэтому к устройству подводят фазу и ноль. Провода соединяют с помощью специальных клеммных разъемов, которые для удобства монтажа нумеруют и подписывают. Затем подключают определители протечки воды и приступают к диагностике.

Проверка работы системы

При включении модуля управления на его панели зажигается зеленый индикатор, свидетельствующий о готовности к работе. Если в этот момент намочить пластину датчика водой, свет лампочки изменится на красный, включится подача звукового импульса и отсекающие клапаны заблокируют пуск воды. Для разблокирования определитель протирают сухой тряпкой и перезагружают устройство. После проверки состояния контроллер будет готов к работе.

Как выбрать защиту против потопа

К основным характеристикам работы комплекса относится скорость блокировки крана. В бюджетной системе Нептун этот показатель составляет 0,5 минуты, тогда как технические возможности его аналога Аквасторожа позволяют перекрыть вентили за 2-3 секунды. Купить данную продукцию можно в Тюмени в компании «КВАНТА+». При выборе защитного контура следует учесть, что за 30 секунд после разрыва из труб может вылиться 20-25 л воды.

Стоимость комплекта увеличивается при использовании беспроводных датчиков контроля и дополнительных кранов.