Давачі рівня рідини в oCBot

Написано для прошивки 0.2.221 (коміт f438a8c) · порталу 0.0.298Можливо, застаріло: поточна прошивка 0.2.238, поточний портал 0.0.344

давачі рівня використовуються для контролю заповнення ємностей (наприклад, приймальної тари для спирту, парогенератора чи накопичувального бака для води) та попередження переливу або сухого ходу ТЕНів.

i

Поплавкові давачі

i

Електродні давачі

i

Безконтактні давачі

1. Поплавкові давачі рівня (герконові)#

Найпопулярніший та найпростіший тип давачів сухого контакту.

• Принцип роботи: Всередині пластикового чи нержавіючого поплавка встановлено магніт. При підйомі поплавка магніт замикає вбудований у шток геркон.
• Підключення: кожен поплавок — на окремий дискретний вхід, друга жила — на спільну GND входів; живлення на контакт подає сама плата, зовнішнє не потрібне, полярності немає. Яка це клема на вашій платі — KC868-A6, KC868-A16.
• Призначення: Застосовуються для контролю переповнення приймальної тари з продуктом або рівня води в парогенераторі. Кілька поплавків на одній ємності беруть ролі «низ» (аварія сухого ходу), «середина» (пуск подачі) і «верх» (стоп подачі) — кожен на свій вхід; як вони працюють разом — у розділі про скрипт «Рівень води» нижче.

2. Контактні (електродні) давачі провідності#

Використовуються для виявлення протікання рідин або контролю рівнів електропровідних рідин (води, барди).

• Принцип роботи: Два металевих контакти. При потраплянні рідини на контакти між ними починає протікати мікрострум, який детектується схемою узгодження.
• Призначення:
  • давачі протікання (розливу води) на підлозі винокурні.
  • давачі рівня води в парогенераторі.
• Особливість: Не підходять для чистого спирту-ректифікату, оскільки висококонцентрований етиловий спирт має дуже низьку провідність.

Регулятор рівня XH-M203 як датчик#

Щупи провідності на дискретний вхід контролера напряму не йдуть: провідність міряють змінним струмом, вхід цього не вміє. Готовий модуль XH-M203 робить це сам, а контролеру віддає контакт свого реле.

• Підключення: контакт реле NO → будь-який дискретний вхід (DI), COM → GND входів, NC вільний. Модуль живиться від блока 12 В контролера. Три щупи — у ємність, спільний найдовший, до дна.
• В інтерфейсі: «Периферія» → тип «Рівень» → внутрішній вхід, «Інвертувати» — за фактичною логікою модуля. Спрацьовує, коли рідина між верхнім і нижнім щупом.
• Одне реле — одна роль: або модуль звітує контролеру (цей варіант), або сам вмикає насос. Насос у такій схемі вмикає вже контролер своїм реле.
• На KC868-A16 у 0.2.205 беріть входи 1–8: входи 9–16 для «Рівня» там читаються як 0. Виправлено в наступному релізі після 0.2.205.
• Щупи працюють у воді й бразі; у дистиляті — погано, з тієї ж причини низької провідності.

Кондуктометричне реле рівня XH-M203: одна плата — один щуп#

Другий спосіб — дати кожному щупу власну плату, а рівень тримати самим контролером. Плата тоді працює як кондуктометричне реле, тобто точковий датчик «мокро / сухо» на одній висоті, а клапан подачі вмикає реле контролера за скриптом «Рівень води». Так задумано парогенератор ББК: дві плати — два щупи на різній висоті, кожна плата на свій вхід. Контролер бачить кожен рівень окремо, тож працюють сторожі неузгодженості й сухого ходу, а коли вмикати й вимикати подачу, задають параметри скрипта, а не зашита логіка плати.

Що на платі. Зліва — гвинтова клема живлення 12 В; за нею діодний міст BD1, тож годиться і постійна, і змінна напруга, полярність клеми не важлива. Праворуч угорі — два двоконтактні роз'єми входів: «上水位» (верхній рівень) і «下水位» (нижній), біля них два зелені світлодіоди рівнів. У кожному роз'ємі один контакт — внутрішній плюс плати (після моста), другий — сенсорний вхід через резистор: поплавок чи вода між щупами замикає плюс на вхід. Котрий контакт плюс, на платі не підписано й з лицьового боку не видно — у комплектному кабелі це червоний дріт, а з іншим кабелем його знаходять пищалкою (нижче). Праворуч унизу — гвинтова клема виходу «输出», поруч реле SRD-12VDC-SL-A. Суфікс SL-A за кодом Songle — котушка 0,36 Вт і лише нормально розімкнений контакт: «输出» замкнений, коли реле ввімкнене, і розімкнений, коли вимкнене або плата без живлення. Контакт реле гальванічно відокремлений від кола плати. Червоний світлодіод PWR — живлення. Напис на платі буває XH-M203 чи HCW-M203, версії — V4, V5: схема та сама, але реле трапляється й SL-C.

Власна логіка плати (за описами продавців): нижній вхід сухий — реле вмикає насос, верхній мокрий — вимикає, між ними тримає попередній стан. Це і є її гістерезис, і скрипту він заважає: контролер бачив би не рівень, а рішення плати.

Як прибрати гістерезис. Обидва роз'єми — паралельно: сенсорні піни обох роз'ємів разом на щуп, піни «+» обох роз'ємів разом на корпус. Входи тепер завжди однакові: сухо — це водночас «нижче нижнього», мокро — «вище верхнього», верхній і нижній рівні плати збігаються в одній точці, і реле перемикається, щойно щуп намок чи висох. Від хвиль і бризок логіку скрипта фільтрує вже контролер — двома полями тремтіння в картці датчика (розділ «Тремтіння входу»).

Один роз'єм замість двох не годиться. Якщо другий вхід лишити відкритим чи закоротити, плата або застрягне (щуп лише на нижньому вході — реле ніколи не вимкнеться; лише на верхньому, а нижній закорочено — ніколи не ввімкнеться), або отримає суперечливу пару «верх мокрий, низ сухий», і як вона її розв'язує, продавці не пишуть. Паралельні роз'єми — єдиний варіант без таких станів.

Основний варіант для заземленого металевого корпусу — окремий ізольований блок 12 В лише для плат XH-M203. Його мінус і плюс ні з чим у шафі не з'єднані — ні з PE, ні з мінусом контролера. Тоді коло щупів плаває і торкається шафи в одній точці — через корпус, — тож струму через корпус нема куди йти, хоч би який пін на ньому був. Вихід «输出» на DI землі не зв'язує: контакт реле відокремлений від кола плати.

Підключення:

• Знайди пін «+» пищалкою. Плата без живлення. Пищалкою (продзвонкою) від кожного контакту роз'єму до плюсової ніжки великого електроліта біля клеми живлення — ніжки без смужки на корпусі конденсатора. Пищить — це пін «+»: між ним і конденсатором діода немає. Від клеми живлення пищалка цього не покаже — заважає діод моста. Зроби так для обох роз'ємів кожної плати.
• Комплектний кабель роз'єму: червоний дріт — пін «+», на корпус; чорний — сенсорний пін, на щуп (перевірено 23.10.2026 у Дніпрі). Інший кабель — визначай пищалкою, як описано вище.
• Корпус — пін «+», щуп — сенсорний пін. Піни «+» обох роз'ємів кожної плати — на корпус, сенсорні — на свій щуп. Корпус заземлений за правилами електробезпеки, щупи проходять через ізолятори.
• Коли виміряти нікому — обидві плати підключай однаково: той самий за положенням пін кожного роз'єму на корпус, другий — на щуп. При плаваючому живленні для безпеки байдуже, котрий на корпусі. Але якщо на одній платі на корпусі «+», а на другій — сенсорний пін, друга плата весь час показуватиме «мокро»: її вхід через корпус сидить на плюсі першої. А якщо в обох плат від одного блока на корпусі сенсорні піни, плати спрацьовують разом — розбір.
• Живлення плат — лише окремий ізольований блок 12 В, від якого більше нічого не живиться (один на обидві плати або по одному на плату). Блоки Mean Well мають вихід, ізольований від мережі й корпусу блока, — плаваючий, поки його не заземлили в шафі; перевірка — розділ «Ізольований блок для плат».
• Вихід «输出»: одна клема — на свій дискретний вхід (верхня плата — DI1, нижня — DI2), друга — на GND входів контролера, не на мінус блока плат. Контакт сухий, без напруги, полярності немає.
• Плата на стійках: нижній бік не торкається металу шафи.
• Пластикова ємність: корпусу нема — замість нього другий щуп до дна, на нього піни «+».

Стан реле й «Інвертувати». Дискретний вхід дає 1, коли контакт замкнений; для скрипта мокрий датчик — 1. Звідси таблиця (за логікою продавців і контактом NO з даташита):

Отже «Периферія» → два датчики типу «Рівень» на внутрішніх входах DI1 і DI2, «Інвертувати» увімкнено. Один продавець описує логіку навпаки (мокро — реле ввімкнене); тоді галочка не потрібна, тож остаточно її ставиш за перевіркою склянкою води. Далі скрипт «Рівень води»: верхній щуп — роль «Верхній рівень води», нижній — «Нижній», і пара параметрів «Два датчики»: подачу зупиняє й запускає верхній, нижній — аварія сухого ходу через «Безпеку». Третя плата на середньому щупі — розклад «Три датчики».

Останній рядок таблиці — пастка: мертва плата виглядає як «мокро». Для верхнього щупа це безпечний бік (подача стоп, а переливу не дасть ще й «Максимальний час наливу»), для нижнього — ні: обрив живлення плати сховає сухий хід ТЕНів. Тому живи плати надійно, а сухий хід у парогенераторі дублюй поплавком напряму на вхід.

Перевірка склянкою — до ємності. Плата від свого ізольованого блока; пін «+» — на шматок дроту чи пластину в пластиковій склянці, сенсорний пін — на щуп.

1. Увімкни плату; щуп сухий. Запам'ятай, що показує картка датчика.
2. Опусти щуп у воду з-під крана. Зелений світлодіод рівня має змінитись, а картка — через «Тремтіння “спрацював”» (типово 2 с). Не змінюється нічого — плата щупа не бачить, і схема в такому вигляді не годиться.
3. Мокрий щуп має давати 1. Показує 0 — увімкни «Інвертувати» (очікуваний випадок за таблицею вище).
4. Вийми щуп із води й зніми з плати живлення: картка покаже, як виглядає мертва плата. Показує 1 («мокро») — так і очікується; для нижнього щупа подбай про дубль сухого ходу.

Дві плати спрацьовують разом#

Випадок на парогенераторі в Дніпрі 23.10.2026. Дві плати живляться від одного ізольованого блока; від кожного роз'єму обох плат чорний дріт комплектного кабелю йде на корпус, червоний — на свій щуп. Торкнешся корпусу дротом будь-якого щупа — спрацьовують обидві плати, і телеметрія показує однакові сигнали на DI1 і DI2. Поки плата була одна, кілька днів усе працювало як слід.

Причина: на корпусі сидять сенсорні піни обох плат, а не «+». Через корпус сенсорні входи двох плат з'єднані між собою, а на щупах опинились піни «+». Будь-який щуп, торкнувшись води чи корпусу, замикає плюс спільного блока на корпус — тобто на сенсорні входи обох плат одразу. Одна плата так працює, бо сенсорний вхід на корпусі в неї один; ламається, щойно на той самий блок додати другу.

Виправлення: на кожному роз'ємі обох плат поміняти дроти місцями — на корпус пін «+», на щуп сенсорний пін, як на схемі вище. Пін, що сидить на корпусі, має бути «+». У комплектних кабелях червоний дріт — «+», на корпус; чорний — сенсорний, на щуп. Інший кабель — визначай пищалкою до плюсової ніжки електроліта (пункт «Знайди пін „+“ пищалкою» вище). У Дніпрі після перекомутації обидві плати працюють незалежно. Інший вихід — окремий ізольований блок на кожну плату: без спільного плюса щуп однієї плати не замкне вхід сусідньої.

Перевірка: торкнися корпусу дротом щупа однієї плати — мають змінитись світлодіод рівня й вхід лише цієї плати. Потім те саме з другою.

Що сталося 18.10: згорів міст BD1#

Дві плати XH-M203 (V5) стояли в шафі парогенератора й живились від спільного блока Mean Well PV-60-12 (12 В, 5 А), мінус якого заземлений; корпус парогенератора теж заземлений, тобто корпус = PE = мінус блока. Другий дріт роз'ємів обох плат ішов на корпус. Силова частина була вимкнена, ТЕНи без живлення, води не було. Корпус замкнули дротом на щуп — іскра, одна плата загорілась. На ній згорів міст BD1 на вході.

Шлях струму, який це пояснює: плюс блока → верхній діод моста → внутрішній плюс плати → пін «+» роз'єму, що торкнувся корпусу → корпус і PE → мінус блока. Струм обмежувало лише те, що блок віддає до 5 А, — діод моста цього не витримав. Отже, один пін роз'єму — низькоомний внутрішній плюс плати, після моста. Звичайна продзвонка від клеми живлення цього не показує: на шляху діод моста. Висновок установлено за згорілим мостом, вимірюванням ще не підтверджено.

Що з цього для будь-якої такої плати:

• пін «+» роз'єму ніколи не торкається заземленого корпусу, поки плата живиться від заземленого блока; а в заземленій ємності з водою він іще й підтікатиме на землю через воду;
• тому в шафі із заземленим мінусом і корпусом — лише окремий ізольований блок для плат (вище);
• згорілу плату міняти цілком або перепаювати міст BD1 — чотирививідний SMD-міст на кшталт MB6S чи MB10S; тип звір із написом на знятому мості. Плата в каталозі — XH-M203;
• перемичками замість моста не обходити: без моста стає важливою полярність, а клема живлення на платі не підписана. Переплутаний «+» дає зворотну напругу на електроліти, і з акумулятора вони лопаються — так сталося на столі з цією ж платою після 18.10. Нову чи відремонтовану плату вперше вмикай через обмеження струму 100–200 мА або запобіжник 0,5 А.

Ізольований блок для плат#

Плата живиться 12 В. Котушка реле за даташитом — 400 Ом, 0,36 Вт, тобто близько 30 мА при 12 В; скільки бере решта плати, продавці не пишуть, тож блок на кілька сотень міліампер на дві плати — із запасом. Головне в ньому — не струм, а те, що вихід ні з чим не з'єднаний.

1. Вихід блока ↔ PE і ↔ мінус шафи — продзвонити обидва дроти виходу на шину PE і на мінус блока контролера. Очікується: не пищить ніде.
2. Нічого зайвого від блока. Від нього живляться лише плати XH-M203; жоден інший прилад, жоден екран кабелю.
3. Плата на стійках, нижній бік не торкається металу шафи.
4. Корпус ємності заземлений (корпус ↔ PE щита — з'єднано) й ізоляція ТЕНів перевірена мегаомметром — це робить людина з допуском до електроустановок. Корпус тепер у колі щупів, і витік із ТЕНа на корпус при слабкому PE ліг би на плату.
5. Напруга на щупах постійна (джерело — плюс плати), тож щупи з часом обростають і роз'їдаються: щупи з нержавійки, огляд і чистка за графіком.

Брязкіт реле плати на киплячій воді#

Хвилі й бульбашки на межі щупа дають «мокро — сухо» кілька разів на секунду. Фільтр тремтіння прошивки рятує логіку скрипта, але не реле плати: воно перемикається на кожну хвилю, бо фільтр стоїть уже після нього. Ресурс серії SRD за даташитом Songle — 10⁷ перемикань механічно (без навантаження) і 10⁵ електрично (на номінальному навантаженні 10 А). При двох перемиканнях на секунду це:

На вхід контролера йдуть міліампери, тож реальний знос ближчий до механічної межі, але й вона — сотні годин, а не роки. Щуп, що весь прогін стоїть на межі хвилі, з'їсть реле за сезон. Як із цим жити:

• Заспокійлива трубка. Щуп у трубці чи стакані з отвором знизу (вода заходить) і отвором угорі (виходить пара): рівень усередині спокійний, хвиля й бульбашки лишаються зовні. Металева трубка, приварена до корпусу, не повинна торкатися щупа — інакше він завжди «мокрий».
• Щуп не на межі хвилі. У розкладі «Два датчики» верхній щуп сам і зупиняє, і запускає подачу — він стоїть на робочому рівні весь прогін і брязкотить постійно. У розкладі «Три датчики» рівень ходить між середнім і верхнім, і кожен щуп лише перетинає межу на кілька секунд. Нижній щуп сухого ходу стоїть нижче робочого вікна й не перемикається майже ніколи.
• Штатний гістерезис плати — верхній і нижній входи на два різні щупи (варіант на три щупи вище). Реле клацає двічі за цикл наливу, але контролер бачить не рівні, а рішення плати: окремого нижнього рівня й сторожа неузгодженості немає.
• Без механіки — платка оптопари PC817 на щуп: зносу немає, брязкіт гасить фільтр тремтіння прошивки. Схеми й пастки — Схема підключення щупа рівня через платку оптопари.

Що обрати для парогенератора: платки оптопари PC817 на кожен щуп і розклад «Три датчики» — механіки нема, нічого зношуватись. XH-M203 — лише з окремим ізольованим блоком, заспокійливою трубкою й тим самим розкладом «Три датчики»; на першому прогоні послухай, як часто клацає реле на кипінні.

Щупи через платку оптопари#

Другий спосіб завести штирі — платка оптопари PC817: вода між штирями запалює її світлодіод, а транзистор виходу замикає дискретний вхід на GND. Годиться лише платка з виходом NPN «на землю»; вихід «на плюс» дає знайому картину — світлодіод платки світиться, а вхід мовчить. Схеми для обох плат, як розпізнати платку і перевірка на місці — Схема підключення щупа рівня через платку оптопари.

3. Безконтактні ультразвукові або оптичні давачі#

Сучасні пристрої, що монтуються зовні ємності.

• Принцип роботи: Оптичний сенсор фіксує зміну заломлення світла на склі, а ультразвуковий вимірює відстань до дзеркала рідини.
• Перевага: Повна відсутність прямого контакту з агресивним або гарячим середовищем.

Тремтіння входу: два боки#

Поплавок на киплячій воді не стоїть: хвиля піднімає й опускає його кілька разів на секунду, бризки на мить замикають електроди. Без фільтра скрипт бачив би «мокро — сухо — мокро» й клацав клапаном на кожну хвилю, а умова «Безпеки» могла б спіймати аварію на бризці. Тому дискретний вхід приймає новий стан лише після того, як той протримався заданий час, — і з прошивки 0.2.214 цей час окремий для кожного напрямку:

• «Тремтіння “спрацював”» — скільки має протриматись «мокро» (замкнуто, натиснуто), перш ніж його приймуть.
• «Тремтіння “відпустив”» — скільки має протриматись «сухо» (розімкнуто, відпущено).

Чому не однаково. Поплавок довго хитається навколо рівня, перш ніж справді піднятись, тож «спрацював» варто підтверджувати секундами. А звільняється він одразу: рівень упав — датчик сухий, і тут довге підтвердження лише затягує реакцію: подача відкривається пізніше, аварія «сухий хід» приходить на секунди пізніше. В електродів протікання те саме з більшим запасом: конденсат і бризки дають хибні замикання на секунди, а висихають швидше, ніж натікають.

Типові значення за типом периферії (rb_default_debounce_ms і rb_default_debounce_off_ms у rb_environment.cpp):

Де задати: «Периферія» → картка датчика → два поля тремтіння. Для типів «Рівень» і «Протікання» вони в секундах з одним знаком після коми, для решти — у мілісекундах; стеля — 60 с. Порожнє поле = типове з таблиці (воно ж підказкою в полі), 0 = без фільтра. Фільтр один на всіх: скрипти, умови вкладки «Безпека» і картка датчика бачать уже прийнятий стан, тому в самому скрипті «Рівень води» ніякого тремтіння немає і дублювати його не треба.

Скрипт «Рівень води»: два чи три датчики#

У скрипта три ролі датчиків — «Нижній», «Середній» і «Верхній рівень води» — і прив'язувати треба не всі. Логіку подачі задає пара параметрів:

• «Вимикати подачу на датчику» — щойно він мокрий, подача стоп. Типово верхній.
• «Вмикати подачу на датчику» — щойно він сухий, подача пуск. «Той самий» = гістерезис на одному датчику; інший, нижчий, = рівень гуляє між двома датчиками.

Між «пуск» і «стоп» подача тримає попередній стан, тож датчик, який не входить у пару, у подачі не бере участі зовсім. Його робота інша — див. сторожі нижче.

Два датчики. Робочий цикл робить верхній сам: сухий → подача, мокрий → стоп. У параметрах «Вимикати подачу» = верхній, «Вмикати подачу» = «Той самий». Рівень гуляє вузькою смугою навколо поплавка, клапан клацає на кожній хвилі — для накопичувального бака це нормально, для парогенератора шумно. Нижній датчик у логіці не задіяний: його єдина роль — чиста аварія «ТЕНи сухі» через слот «Безпеки». Ставте його нижче робочого вікна і вище ТЕНів: тоді «низ сухий» — не штатний стан щоциклу, а справжня подія, і аварія не вдарить на кожному наливі.

Три датчики. Середній на «Вмикати подачу», верхній на «Вимикати»: рівень гуляє між ними, клапан відкривається рідше, кожен налив довший. Нижній — та сама аварія через «Безпеку». Так і варто ставити парогенератор: холодна вода заходить порціями, а не щосекунди.

Сторожі: час + наслідок#

Принцип один: аварії призначаються налаштуваннями, у код нічого не зашито. Кожен сторож — це скільки часу умова має протриматись і що робити потім: «Повідомити» (подія на портал, скрипт працює далі) або «Аварія» (повна зупинка, виходи вимкнено, причина на картці). Для скрипта «Рівень води» їх три.

Максимальний час наливу — захист від переливу на одному верхньому датчику. Відлік іде від відкриття подачі до «мокро» на датчику «Вимикати подачу». Якщо той завис, обірвався або води не йде, подача без сторожа лишиться відкритою, доки хтось не помітить калюжу. Типово 0 — без обмеження: прошивка не знає вашого бака, тож час задаєте ви — скільки триває нормальний налив від сухого до мокрого, з запасом у півтора-два рази. «Аварія» — повна зупинка з причиною «датчик не підтвердив рівень за N с». «Повідомити» — подача закривається, стадія «Налив не підтверджено», подія на портал; подача повернеться, коли датчик побачить воду (долили руками), або після перезапуску. Сторож діє і коли скрипт веде сценарій — парогенератор, ББК, — бо це захист від переливу, а не таймер роботи; від «Обмеження тривалості» скрипта й ліміту етапу сценарію він окремий.

Допуск неузгодженості датчиків. Вода не буває вище, ніж нижче: мокрий датчик над сухим — це застряглий поплавок або переповнення. Коротше за допуск — хлюпання: стадія «Датчики не узгоджені», подача вимкнена, скрипт працює далі. Довше — наслідок: «Аварія» з причиною, який датчик мокрий при якому сухому, або «Повідомити» — подія, подача лишається вимкненою, доки датчики не узгодяться. Перевіряються всі прив'язані датчики, не лише пара.

Сухий хід — через «Безпеку». Нижній датчик не в логіці подачі, тому його аварію ви призначаєте самі, як для будь-якого датчика: у картці датчика прапорець «Може сигналізувати аварію», далі в скрипті «Рівень води» вкладка «Безпека» → «Додати датчик аварії»: датчик — нижній, умова «менше», поріг 0.5 (поплавок дає 0 або 1, тож «менше 0.5» = сухий), «Затримка спрацювання» — кілька секунд, «Лише після норми» — увімкнути, бо на старті бак порожній і без цього аварія вдарить одразу. Приклад заповнення таблицею — у першому запуску ББК.

Суміжні статті#

• Залізо ББК: ролі скриптів і датчики — де саме ставити три поплавки в парогенераторі відносно ТЕНів.
• Перший запуск ББК — таблиця «що заповнити у «Безпеці»» для сухого ходу й переповнення.
• Підключення периферії до KC868-A6 і до KC868-A16 — яка клема під кожен поплавок.
• Датчики потоку — коли об'єм зручніше міряти витратоміром, а не рівнем.
• Схема підключення щупа рівня через платку оптопари — який провід у яку клему на A6 і A16, коли між штирями й входом стоїть платка PC817.