Главное отличие этого датчика от большинства подобных в том, что он определяет состояние заполнения резервуара по положению поплавка, но, при этом, данный подлавок находится в свободном плавании в воде и не имеет никаких механических креплений или электрических соединений как с деталями конструкции, так и с электрической схемой. Механическая схема датчика показана на рисунке 1.


Поплавок плавает на поверхности воды, не имея никаких креплений.

Выше максимального уровня заполнения, за прозрачными окошками размещены элементы фотодатчика - инфракрасный светодиод Н1.1 и два интегральных фотоприемника FL1 и FL2.

Когда уровень воды ниже минимального уровня (рис. 2) свет от HL1 беспрепятственно попадает на оба фотоприемника. Это обстоятельство воспринимается схемой как сигнал к включению подачи воды. Вода набирается и постепенно поплавок поднимается. Как только он поднимется так, что заслонит оба фотоприемника от света излучаемого светодиодом HL1 (рис. 1), подача воды выключается.

При нахождении поплавка в промежуточном состоянии, когда FL2 закрыт, а FL1 открыт для света HL1, состояние схемы не меняется (то есть, если был набор воды, то набор воды продолжается, а если вода была выключена, то она так и остается выключенной). Это создает необходимый, для устойчивой работы схемы, гистерезис.

Рис.3
Принципиальная схема датчика показана на рисунке 3. «Носителем информации» здесь служит инфракрасный свет, модулированный частотой 36 кГц. На элементах D2.2-D2.4 сделан мультивибратор, который вырабатывает импульсы данной частоты.

Поплавок представляет собой кусок пенопласта достаточно большого размера (по размеру резервуара, так, чтобы он мог достаточно свободно перемещаться по вертикали и немного по горизонтали).

Далее, они поступают на транзисторный ключ VT1. в коллекторной цепи которого включен инфракрасный светодиод HL1 (стандартный светодиод от пульта дистанционного управления телевизора). Резистор R6 ограничивает ток через светодиод, подбором его сопротивления можно установить такую яркость свечения светодиода, при которой силы прямого света достаточно для нормальной работы датчика, но нет помех и ложных срабатываний от отраженного света.

Фотоприемники FL1 и FL2 используются интегральные, такие как в системах дистанционного управления телевизоров и других, со схемами на контроллерах. У этих фотоприемников три вывода, но расположены они так, как будто выводов четыре, но один удален (между выводом положительного полюса питания и выхода двойной интервал). Фотоприемники рассчитаны на прием излучения, модулированного частотой 36 кГц (цифра 36 в конце обозначения), к другим сигналом они значительно менее восприимчивы.

На рисунках 1 и 2 показано, что FL1 расположен выше чем FL2, на самом деле они абсолютно равнозначны. Логика работы схемы не в том, на какой фотоприемник свет попадает раньше, а на какой позже, а в том, на сколько фотоприемников одновременно попадает свет. Подача воды включается когда ИК-свет от HL1 попадает на оба фотоприемника и выключается, когда он не попадает так же на оба фотоприемника.

Когда уровень воды в резервуаре ниже минимальное значения поплавок расположен низко (рис. 2) и свет от HL1 поступает на оба фотоприемника. На их выходах устанавливаются логические нули (выходные ключи открыты). Это значит что на обоих входах D1.3 нули, - на выходе D1.3 возникает единица.

Она устанавливает RS-триггер D1.1-D1.2 в единичное состояние: и единица с выхода D1.2 поступает на исполнительную схему, включающую подачу воды. В то же. время, два логических нуля на входах D2.1 приводит к тому, что на выходе D1.4 ноль, и это никак не влияет на RS-триггер.

По мере заполнения резервуара водой поплавок поднимается и закрывает один из фотоприемников от света, излучаемого HL1. В результате, на входах элемента D1.3 уровни становятся разными, и, так как на одном из них есть единица, на выходе D1.3 будет ноль. На входах D2.1 так же уровни будут разными, и, так как на одном из них будет ноль, на выходе D1.4 так же будет ноль. Это не приведет к изменению состояния RS-триггер а D1.1 - D1.2.

И третье состояние, - резервуар наполнен. Все фотоприемники закрыты поплавком от света, излучаемого HL1. Значит на их выходах логические единицы (выходные ключи закрыты). Единицы поступают на оба входа D2.1, и на его выходе устанавливается ноль, а на выходе инвертора D1.4 - единица, которая переключает RS-триггер 01.1-01.2 в нулевое состояние. Подача воды выключена.

В датчике можно использовать любые ИК-светодиод и интегральные фотоприемники. предназначенные для систем дистанционного управления аппаратурой, но обязательно фотоприемники должны быть одинаковыми. Частоту мультивибратора D2.2-D2.3 нужно настроить на частоту резонанса имеющихся фотоприемников (обычно 32-48 кГц).

Микросхемы К561 можно заменить аналогичными серии К126, К1561, К564 или CD40.