Автоматические шаровые краны – принцип работы

Бесконтактный смеситель — умная экономия

В развитых европейских странах, в последнее десятилетие, наблюдает рост продаж сантехнических изделий с сенсорными и автоматическими функциями для раковины, на кухню или в ванную комнату и туалет. Первыми оценили удобство технологически совершенных смесителей – менеджеры крупных торговых и общественных центров. Значительная экономия воды — является главным привлекательным свойством этой категории сантехнических товаров.

Первоначально, смесители с автоматическим сенсорным управлением (умный смеситель) выпускались только в Японии и Финляндии. Сейчас появились и более доступные модели из России, Венгрии и Китая. Для работы автоматики требуется стабильный источник питания, обычно для этого используется обычная батарейка. Привлекательной, является функция индивидуальных настроек. В большинстве таких устройств, есть возможность отрегулировать напор воды, температуру, расстояние срабатывания с помощью инфракрасного датчика.

Новая европейская тенденция —  использование электронных смесителей в бытовых санузлах современных квартир. Экономия воды, при наличии одного такого устройства в квартире, может составить до 8 кубических метров в год. А продвинутый дизайн технологически совершенных изделий — украсит помещение в не зависимости от стиля.

Всегда хотелось сделать всё в доме автоматическим, природная лень постоянно давала о себе знать! Что-то получилось, что-то оставил на потом. И периодически облизывался на водопроводные краны с автоматическим включением/выключением. Но увы, в условиях двушки с одним санузлом поставить его было особо некуда: от него что в ванной, что на кухне, неудобств больше чем преимуществ. Пришлось «закусить удила», ждать и надеяться. Но всё изменилось с переездом.
На новом месте жительства санузлов оказалось в достатке. И даже больше, плюс ещё один, совсем небольшой, аккурат возле прихожки. Этакий гостевой/перехватывающий — раковина и унитаз — чтобы по приходу сделать все дела и помыть руки. Вот тут уж автоматический кран явно к месту.
После долгих изучений предложений, обдумывания собственных хотелок и соизмерения их с возможностями, на Али был заказан вот такой девайс:

В комплекте сам кран, блок управления и смеситель. Шланги и батарейки отдельно! Обошлось в 3000р.

Кран устанавливается на раковине через резиновую прокладку, вниз через то же отверстие спускается провод
от встроенного датчика. Под раковиной крепится блок управления, в котором расположен электроклапан, перекрывающий воду. Блок подключается к сети 220В, или в него вставляются 4 батарейки АА. Я выбрал вариант с сетью, т.к. специально предусмотрел розетку для этого дела. К тому же блоку подключаются шланги на кран и на смеситель. Смеситель крепится тут же, а на него уже накручиваются шланги горячей и холодной воды. Этим смесителем регулируется только температура воды, полностью воду он не перекрывает!

Сделан достаточно аккуратно, ничего не протекает. В процессе эксплуатации выявились некоторые особенности:
1. при срабатывании электроклапан заметно щелкает. А будучи жестко прикручен к стене, вообще гулко отдает в неё. Надо делать через амортизаторы и шумоизоляцию.
можно и привыкнуть.
2. Для понижения потребляемого тока применен бистабильный клапан. Т.е. подается импульс, клапан открывается и остается в таком состоянии до импульса закрытия. Для батареек это хорошо, на дольше хватит. Но если при открытом клапане пропадет питание, то клапан зависнет в открытом состоянии и вода уже не перекроется. Хотя, если при пропадании питания сразу отнять руки от датчика (в пределах 1-2 сек), то на оставшейся энергии конденсатора в БП клапану закрыться силенок хватит. Но тут другая засада, если клапан откроется сразу после потери питания, то закрыться он уже не сможет! В такую ситуацию можно никогда и не попасть, но надо просто помнить об этой особенности.
3. Всё-таки хотелось кран чуть большего размера, а то раковина большая, а руки приходится прям до задней стенки тянуть, чтобы вода попала. Но этот размер почему-то распространен везде, где я встречал такие краны.
4. Датчик срабатывает не на движение, а на присутствие, так что постоянно шевелиться не надо. Но хотелось бы чуть увеличить чувствительность, чтобы срабатывал пораньше, и чуть увеличить время задержки, а то слишком быстро отключается. Видимых органов управления нет, и в инструкции об этом не сказано, придется разбираться.
5. И так как вода подается малыми порциями, нагреться она не успевает, несколько первых включений идет холодная и только потом начинает теплая, а руки-то уже помыты! А если стоит газовый котел, да с выключенным на сезон отоплением, то теплой воды вообще не дождаться, даже если смеситель полностью на горячей стоит. Только котел впустую щелкает. В общем, надо такой кран подключать через накопительный электронагреватель, который будет расположен тут же рядом (проточный слишком много жрет). Большого литража тут не надо, даже 10 литров – перебор. Присмотрел себе одну модель, на 5 литров и с потреблением 600Вт, под мои цели должно хватить.

Конструкция крана

Теперь детальнее о конструкции, а после рассмотрим её виды. Для начала скажу, что модели шарового типа считаются очень надежными в системах водоснабжения. В этих устройствах используются деталь шарообразной формы с прорезью, которая поворачивается на 90 градусов. Такая деталь часто производится из латуни. Электропривод такого крана  для частных домов или квартир чаще всего содержит:

• крышку с резиновым кольцом уплотнения;
• ось, вентиль с резиновым сальником вместе с защитой от воды;
• зубчатый сектор из пластика;
• выходную шестерню редуктора из стали;
• маленький 12В двигатель;
• плату с диодами и конденсатором.

Верху мы видим устройство с приводом в разрезе с ранее упомянутыми   деталями.

Виды и производители кранов

По форме они подразделяются на двух- или трехходовые. Существуют нормально открытые, то есть открываются при снятии давления, и нормально закрытые – без давления закрыты.

Если говорить о производителях, то их не слишком много, но о некоторых стоит рассказать для лучшего понимания.

• Например, у «Искандер Армафит» каждая модель с ручным дублером, который перекрывает подачу воды при экстренных условиях, например, отключение подачи электричества. Можно выбирать устройства с разными типами давлений, «Армафит» снабжает свои модели пластиковым корпусом, который защищает их от повышенного количества пара. Чтобы управлять таким краном, нужно нажать кнопку на корпусе и повернуть ручку.

Вверху вы видите продукцию «Армафит».

• Теперь о «Zonafar», которые производит очень качественную продукцию. Такие итальянские устройства имеют электропривод  с сервоуправлением. То есть сервопривод ставится на ввод водопровода после водомерного узла и соединяется с пультом управления. В экстренных случаях поступление воды отключается. Производитель применяет качественные материалы, из-за чего изделия не подвержены коррозии. В этом помогает никелированная латунь. Очень большим плюсом будет то, что в режиме ожидания устройства не потребляют электричество, а в рабочем режиме берут 4,5 Вт. Еще при отключении питания изготовитель предусмотрел ручное выключение.

Выше приведен пример такой модели.

• Далее хочу рассказать о компании «Bugatti», которая также является итальянской. Основные достоинства изделий, от данного производителя – это «использованные материалы». В своих кранах они используют латунь с небольшим добавлением свинца. Это позволяет добиться большей стойкости и экологичности. В изготовлении применяют «тройной сплав», который препятствует ржавчине. Седла изготовлены из тройных фторопластовых прокладок. Это означает, что пробка будет защищена и, вместе с этим, будет легко поворачиваться. Также данные изделия не заклинивает из-за маленькой степени расширения в объеме. К слову, устройство легко и надежно крепится в любом месте.

На фото можно увидеть выступ для прочного крепления.

• Теперь о Ситалл. Помимо долгого срока службы изделий, а он составляет аж 15 лет, «Ситалл» предлагает разные типы соединений конструкций кранов, а именно: сварные, резьбовые, фланцевые. Этот производитель очень популярен в жилищно-коммунальных, газовых системах. Производятся данные образцы из недорогой, но крепкой стали, которая не подвержена ржавчине.
  
  кже из особенностей данного изготовителя – это небольшие размеры и вес изделий,  высокая непроницаемость, устойчивость к химическому воздействию, простая сборка и низкая цена. Компания производит два типа кранов. Первые, для быстрой подачи жидкости – запорные, другие имеют функцию смены напора воды – регулирующие. Также у этих моделей есть шаровой привод с пневмоприводом, что дает высокую надежность, еще разные модели могут быть трехходовыми и двухходовыми.

Вверху представлен образец компании «Ситалл» для теплоэнергетики, так как эта компания  производит устройства не только для частных домов.

Монтаж и установка

Выше на фото показан вариант схемы умного устройства в умном доме.

Теперь об установки таких изделий. Сразу скажу: она очень простая и не вызовет у вас хлопот. Для этого нужно:

• очистить трубы от не нужной стружки;
• закрепить кран по вашему вкусу;
• проследить, чтобы перед и после крепления крана сечение трубы осталось прежним;
• устройство подключаем согласно схеме в коробке, главное – следите за цветовой маркировкой проводов;
• помните – сначала нужно проверить готовность устройства к работе, а потом подавать воду.

Выше приведена простая  электросхема для установки.

Реализация системы управления шаровым краном по Wi-fi

Реализация системы управления шаровым краном с помощью Wi-Fi. Эта система состоит из:

• автоматических шаровых кранов;
• разных датчиков;
• командного модуля.

Помните: датчики нужно устанавливать в месте протечек, то есть ванной, кабине душа, у радиаторов для отопления, можно возле стиральной машины. Датчики есть беспроводные и проводные. Сам кран должен быть расположен на вводе системы водоснабжения. Помимо раньше сказанного, а именно, что модуль принимает сигналы о протекании, быстро отключая сам кран, и принимает в системе расход воды. Вы можете контролировать состояние водоснабжения со своего телефона.

Принцип работы датчиков прост:

• когда вода попадает на датчик, замыкаются полюса и потом идет предупреждение на контроллер;
• контроллер оповещает электропривод крана, последний же перекрывает

воду.

Выше показан план работы такой системы в смарт доме и как нужно ее размещать.

• Смесители для раковины
• Смесители для кухни
• Смесители для ванны
• Комплекты смесителей
• Каскадные смесители
• Смесители для душа
• Душевые панели
• Душевые комплекты

• Душевые стойки для бассейна или сада
• Смесители для душевых кабин
• Смесители для биде
• Термостатические смесители
• Кран-дозаторы и порционные смесители
• Запорные и угловые вентили
• Краны на одну воду
• Смесители для инвалидов

• Смесители с ножным управлением
• Смесители для парикмахерских моек
• Шаровые краны
• Внутренние смесители
• Комплектующие для смесителей
• Врезные смесители

ПРЕДИСЛОВИЕ

Давно я хотел себе заиметь автоматическую систему управления отоплением. Счетчиков у меня в доме не имеется на отопление, но имеется очень страшная жара зимой. Такие краны себя будут оправдывать в полной мере именно со счетчиками, в качестве экономии воды, но пока обойдемся просто кранами для регулировки температуры помещения.

Но начнем со всего по порядку. Поехали!

Как обычно предупреждение:

Вся ответственность, а именно самостоятельное проникновение в корпус готового изделия с последующим нарушением его целостности работоспособности, лежит на человеке совершившим это действие.

Дополнение к вышесказанному:

При работе с напряжением в 220В, будьте предельно аккуратны! Не подключайте компоненты на горячую. Дважды, нет трижды проверьте всю систему перед включением в сеть 220В.

Внешний вид и характеристики

Внешний вид шарового крана довольно приятный, корпус без облоев очень качественный и толстый пластик.

С одной стороны, на корпусе виднеются индикаторы открыт/закрыт, с другой стороны видна схема включения аппарата в сеть 220В.

Так же приведу скан инструкции, которая поставляется с краном вместе:

Видно, что у производителя имеется как минимум 2 модели использующие одинаковую, автоматическую систему управления.

Характеристики с сайта производителя:

Мощность привода: 220VAC, 50-60 Гц
Мощность: 6 Вт
Время действия: 15 s (в реале укладывается от 13 до 16 секунд)
Длина кабеля: 50 см
Среда применения: холодная/горячая вода
Температура среды: 2 ℃-90 ℃

Управление: подключение осуществляется по трех проводному кабелю:

Из нюансов, прокладки внутри крана изготовлены из капролона, что в общем то хорошо и повышает срок службы аппарата.

По ощущениям изготовлен из латуни. Провернуть шток крана руками не получится, требуется очень хорошее усилие.

И совсем забыл сказать, что в комплект продавец вкладывает катушку с фум-лентой:

Разборка

Кран собран на 4х шурупах.

Открутив которые, можем лицезреть все его внутреннее пространство:

Двигатель промаркирован 50KTYZ-220V1RPM, находится без особых усилий стоимость одного экземпляра порядка — 600р.

Параметры двигателя прилагаю:

Двигатель держится на 2 заклепанных, пластиковых стойках, а так же двух шурупах.

Стойки расклепывать я не стал, чтобы не уменьшать жесткость конструкции ибо при срабатывании двигателя в отсутствии жесткой посадки его просто перекосит, так что дополнительные пластиковые стойки тут только к лучшему. Особо разглядывать внутри — нечего, двигатель, конденсатор, пара резисторов и концевики на которые двигатель нажимает насаженной на вал, пластиковой деталью.

Сам двигатель покрыт тонким слоем дурно-пахнущей смазкой типа литола (того самого советского), руки потом не отмываются, так же этой смазкой смазана деталь производящая нажатия на концевики.

Флюс на плате не отмыт, категорически советую это сделать:

Управление

Для управления я взял релейную батарею на 16 модулей, Arduino Mega 2560, и Ethernet шилд W5500.

Тестовый стенд выглядит таким образом:

Схема подключения ардуино:

Подключение шарового крана к 220В выглядит так:

Выводы

Кран, прост в управлении, и я наверняка буду внедрять его. Ломаться там особо не чему, единственное, что меня очень настораживает, это концевики внутри изделия я не могу сказать, как долго будут они служить.

Перекрытие происходит довольно быстро.

По сути я доволен, вещь неприхотливая, если вдруг выйдет из строя сам модуль с приводом его всегда можно купить отдельно у этого же продавца.

В целом каждый сам для себя решит, стоит ли это того или нет.

Большое спасибо за внимание, надеюсь кому-то очень помог этой информацией.

Использованные источники

1. supermarket-santehniki.ru/catalog/smesiteli/elektronnye-i-censornye-smesiteli/
2. drive2.ru/b/511269334576792487/
3. future2day.ru/kran-sharovoj-s-elektroprivodom-wi-fi/
4. royalsan.ru/electronnaya-santehnika/electro-smesiteli/
5. mysku.ru/blog/aliexpress/67496.html