Nawet niewielki wyciek spod pralki, zmywarki, zasobnika CWU lub rozdzielacza ogrzewania może zostać zauważony dopiero po uszkodzeniu podłogi albo ściany. Ten przykład projektu czujnika zalania pokazuje, jak zbudować prosty alarm lokalny na napięciu bezpiecznym, a następnie jak przygotować go do rozbudowy o powiadomienie lub odcięcie wody. To rozwiązanie sprawdzi się w domu, serwisie, pomieszczeniu technicznym i przy stanowisku, na którym pracuje chłodzenie cieczą.
Założenia projektu
Podstawowa wersja urządzenia ma wykrywać wodę na poziomie podłogi, uruchamiać sygnał dźwiękowy i wskazanie świetlne, a po osuszeniu sondy pozostawać w alarmie do ręcznego skasowania. Takie zatrzaskowe działanie jest praktyczniejsze niż alarm aktywny tylko w czasie kontaktu z wodą. Kałuża może wyschnąć, lecz informacja o zdarzeniu nie powinna zniknąć razem z nią.
Projekt należy zasilać napięciem 5 V DC lub 12 V DC, zależnie od wybranych modułów. Nie prowadzi się przewodów sieciowych 230 V do sondy ani w jej pobliże. Jeżeli system ma sterować elektrozaworem, pompą lub innym odbiornikiem sieciowym, część wykonawczą trzeba umieścić w odpowiedniej obudowie i wykonać zgodnie z zasadami instalacji elektrycznej. W instalacji stałej pracę przy 230 V powinien realizować uprawniony instalator.
Elementy potrzebne do budowy
Najprostszy układ można wykonać bez programowania, wykorzystując moduł czujnika wilgoci z wyjściem cyfrowym, moduł przekaźnika oraz sygnalizator piezoelektryczny. W wersji z większą kontrolą nad logiką warto zastosować mikrokontroler, na przykład Arduino Nano lub kompatybilny moduł. Pozwala on dodać opóźnienie alarmu, filtrowanie zakłóceń, pamięć zdarzenia, przycisk testu i komunikację z innym systemem.
Do wariantu z mikrokontrolerem przygotuj sondę zalania lub dwie elektrody ze stali nierdzewnej, Arduino Nano, aktywny buzzer 5 V, diodę LED z rezystorem 220-330 Ω, przycisk chwilowy, zasilacz 5 V USB albo stabilizowany moduł zasilania oraz przewody połączeniowe. Przy montażu docelowym przydadzą się listwy zaciskowe, koszulki termokurczliwe, dławik kablowy i obudowa z tworzywa.
Sonda modułowa jest wygodna na etapie prototypu, ale nie każda nadaje się do wieloletniej pracy w wilgotnym miejscu. Płytki z odsłoniętymi ścieżkami, stale zasilane napięciem, mogą korodować. Do instalacji trwałej lepsze będą elektrody nierdzewne, sonda z przewodem albo czujnik przystosowany do danego systemu alarmowego. Długość przewodu między sondą a elektroniką również ma znaczenie: przy kilku metrach trzeba zadbać o stabilne połączenia i odporność wejścia na zakłócenia.
Schemat działania czujnika zalania
W przedstawionej konfiguracji jedna elektroda sondy jest podłączona do masy, a druga do wejścia cyfrowego D2 mikrokontrolera. Wejście D2 ustawiamy z wewnętrznym rezystorem podciągającym. Gdy sonda jest sucha, wejście odczytuje stan wysoki. Po pojawieniu się wody między elektrodami powstaje przewodzące połączenie z masą, a wejście przechodzi w stan niski.
Buzzer podłącz do pinu D8 i masy. Diodę LED połącz z pinem D9 przez rezystor, a jej drugie wyprowadzenie z masą. Przycisk kasowania alarmu umieść między pinem D3 a masą, również korzystając z wewnętrznego podciągania. Wszystkie moduły muszą mieć wspólną masę. To drobny, ale częsty błąd podczas pierwszego uruchomienia układu z oddzielnym zasilaniem sygnalizatora lub przekaźnika.
Logika programu jest prosta: kontroler cyklicznie odczytuje sondę, a wykrycie niskiego stanu przez określony czas, na przykład 300-500 ms, ustawia flagę alarmu. Buzzer może pracować impulsowo, aby był słyszalny, lecz nie pobierał niepotrzebnie energii. LED świeci stale do momentu wciśnięcia przycisku kasowania. Kasowanie powinno być możliwe dopiero wtedy, gdy sonda jest sucha. Dzięki temu użytkownik nie wyłączy alarmu, gdy wyciek nadal trwa.
Dlaczego warto dodać filtr czasowy
Woda nie jest jedyną przyczyną zmiany stanu wejścia. Długi przewód, kondensacja, zabrudzenie złącza czy chwilowe zakłócenie mogą wywołać krótki fałszywy impuls. Filtr programowy nie wymaga dodatkowych elementów i zwykle wystarcza w prostym systemie. Kontroler powinien uznać zalanie dopiero wtedy, gdy stan aktywny utrzyma się przez zadany czas.
Zbyt długie opóźnienie nie jest jednak korzystne. Przy czujniku umieszczonym pod pralką 0,5 sekundy jest rozsądną wartością. W instalacji, w której alarm ma zatrzymać proces technologiczny, czas reakcji, rodzaj sondy i sposób odcięcia medium trzeba dobrać do rzeczywistego ryzyka.
Montaż sondy i elektroniki
Sondę umieszcza się w najniższym punkcie przewidywanego wycieku. Pod pralką będzie to zwykle tylna lub boczna część podłogi, przy kotle – okolica zaworów, syfonu i grupy bezpieczeństwa, a pod szafką kuchenną – strefa pod przyłączem wody i odpływem. Nie montuj jej na podwyższeniu ani bezpośrednio przy odpływie, jeśli niewielka ilość wody może zostać odprowadzona zanim osiągnie elektrody.
Elektronikę należy zamontować wyżej niż sonda, poza obszarem możliwego zalania. Obudowa powinna mieć miejsce na przewody, odciążenie kabla i dostęp do przycisku testowego. W ciasnych przestrzeniach wygodna będzie mała obudowa naścienna, a przy rozbudowanym układzie – obudowa modułowa na szynę DIN. Przewody sygnałowe warto opisać, szczególnie gdy w jednej rozdzielnicy znajdują się też przewody zasilające i elementy automatyki.
Nie zalewaj całej sondy silikonem ani klejem na gorąco. Zabezpieczenie połączeń jest potrzebne, ale powierzchnia pomiarowa musi zachować kontakt z wodą. Dobrą praktyką jest wykonanie testu po zamknięciu obudowy: niewielka ilość wody powinna wywołać alarm, a po osuszeniu i skasowaniu układ musi wrócić do gotowości.
Rozbudowa o przekaźnik i powiadomienie
Wyjście alarmowe można wykorzystać do sterowania modułem przekaźnika. Przekaźnik może podać sygnał do centrali alarmowej, wejścia PLC, modułu Wi-Fi lub sterownika elektrozaworu. Należy sprawdzić napięcie cewki, logikę wejścia sterującego oraz dopuszczalny prąd styków. Sam przekaźnik nie jest automatycznie właściwym rozwiązaniem dla każdego obciążenia.
Jeżeli celem jest zamknięcie dopływu wody, często lepszy od zwykłego zaworu bistabilnego jest zawór z funkcją bezpiecznego zamknięcia po zaniku sygnału albo dedykowany sterownik przeciwzalaniowy. Wybór zależy od tego, czy po awarii zasilania woda ma pozostać dostępna, czy instalacja ma zostać odcięta. Trzeba też uwzględnić ręczne otwieranie zaworu, pobór prądu i zachowanie systemu po restarcie.
Powiadomienie przez Wi-Fi lub GSM zwiększa użyteczność, ale nie zastępuje alarmu lokalnego. Router może nie działać, telefon może być poza zasięgiem, a usługa chmurowa może mieć opóźnienie. Buzzer i LED pozostają najprostszą warstwą sygnalizacji na miejscu.
Testy przed instalacją docelową
Przed zamontowaniem systemu wykonaj test suchej sondy, test zwilżenia i test po odłączeniu zasilania. Sprawdź również, czy alarm nie uruchamia się po poruszeniu przewodem oraz czy przycisk nie kasuje zdarzenia przy nadal mokrej sondzie. Jeżeli korzystasz z przekaźnika, przetestuj jego działanie z bezpiecznym obciążeniem niskonapięciowym, zanim podłączysz urządzenie wykonawcze.
Warto zaplanować okresową kontrolę, na przykład raz na kilka miesięcy. Sonda może pokryć się kurzem, osadem z detergentów albo korozją. Czujnik zalania jest prostym urządzeniem, ale działa tylko wtedy, gdy jego element pomiarowy ma kontakt z wodą, a zasilanie i połączenia są sprawne.
Dobrze wykonany projekt nie musi być skomplikowany. Zacznij od lokalnego alarmu 5 V, umieść sondę tam, gdzie woda pojawi się najwcześniej, a funkcję odcięcia instalacji dodaj dopiero po sprawdzeniu całego układu w realnych warunkach.
Dodaj komentarz