thiết kế hệ thống bơm nước tự động cho chung cư

Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
Đề tài: HỆ THỐNG BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG CHO CHUNG CƯ
Họ và Tên: HỒ VĂN THẮNG
Lớp : Điện 3 – K5
Msv : 0541040234
GVHD: MAI THẾ THẮNG
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 1
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
Hiện nay,các khu nhà chung cư đang được sở xây dựng cấp phép xây dựng ở rất nhiều
nơi, đặc biệt là ở các thành phố lớp. Song để có được một chung cư có thể gần như đáp
ứng đầy đủ các yêu cầu của dân cư thì đó quả là một vấn đề lớn đang đặt ra cho các nhà
thầu xây dựng….
Như chúng ta đã biết, một người dân bỏ tiền túi của mình ra mua một căn hộ chung
cư để sinh sống thì trước hết họ phải xem xét, đánh giá các điều kiện thuận cũng như là
các dịch vụ mà họ được hưởng khi sống ở căn hộ đó. Thông thường, một chung cư được
đánh giá thông qua những yếu tố sau:
 Vị trí địa lí
 Giá cả
 Diện tích
 Hệ thống điện cung cấp cho chung cư
 Hệ thống nước cung cấp cho chung cư
 Độ an toàn
 Các dịch vụ công cộng xung quanh,………
Tuy nhiên, ở Việt Nam số lượng các khu nhà chung cư có thể đáp tốt các yếu tố trên
lại chiếm một con số không quá lớn. Vậy, với mục đích tìm hiểu và nâng cao chất lượng
của các khu nhà chung cư, chúng tôi xin được đi sâu nghiên cứu một yếu tố cụ thể.
“Lại mất nước rồi…” – Đó là một câu nói tương đối quen thuộc vang ra từ các tòa nhà
chung cư ở Việt Nam. Nó nói lên thực trạng tồi tệ đã và đang ảnh hưởng nghiêm trọng
đến đời sống dân cư….Không những thế, chúng ta cũng quen thuộc với hình ảnh con
người phải dùng tay mở bơm nước,rồi chờ bể đầy để tắt…Thật lãng phí thời gian. Để giải
quyết triệt để điều này chúng ta cần có một hệ thống bơm nước tự động cho chung cư là

tối ưu.
 Đó cũng là lý do chúng tôi được phân công nghiên cứu về đề tài: “hệ thống bơm
nước tự động cho chung cư”.
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 2
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
KHÁI QUÁT NỘI DUNG
đề tài: “HỆ THỐNG BƠM NƯỚC TỰ ĐỌNG CHO CHUNG CƯ”
I. Lựa chọn loại cảm biến dùng cho hệ thống.
II. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của loại cảm biến đó.
III. Xác định đại lượng vào và ra của cảm biến đó.
IV. Sơ đồ đấu nối và vị trí đặt cảm biến đó trong hệ thống.
V. Các thông số cơ bản của cảm biến đó.
VI. Những ứng dụng của cảm biến đó.
VII. Tổng kết.
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 3
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
I. Lựa chọn loại cảm biến dùng cho hệ thống.
1. Tìm hiểu chung về cảm biến
Khái niệm: Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lývà
các đại lượng khôngc ó tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện cóthể đo và xử
lý được.
Trên thực tế, có rất nhiều loại cảm biến có thể dùng được trong hệ thống bơm
nước tự động và mỗi loại có một ưu điểm riêng,… Do vậy, vấn đề đặt ra là chúng ta
phải lựa chọn được một cảm biến có tính năng tốt nhất, phù hợp với đặc điểm của
khu chung cư được thiết kế. Để giải quyết vấn đề này chúng ta cần phải phân tích,
tìm hiều các loại cảm biến.
2. Đánh giá các yếu tố liên quan về cảm biến
 Cấu tạo:
• Đơn giản
• Kích thước phù hợp

• Khối lượng phù hợp
 Chức năng:
• Đáp ứng được yều cầu đặt ra
• Độ nhạy cao
 Giá của sản phẩm:
• Phù hợp kinh tế
 Độ bền:
• Thời gian sử dài
• Chịu được áp lực cao
• Hạn chế được sự ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài
• ……………
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 4
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
3. Kết luận
Sau khi xem xét, đánh giá, so sánh…. Nhằm có thể chọn được một cảm biến tốt
nhất để sử dụng cho hệ thống. Chúng tôi quyết định chọn loại cảm biến dùng cho
hệ thống bơm nước tự động cho chung cư là:
“CẢM BIẾN MỨC NƯỚC”.
Trên thực tế, có rất nhiều loại cảm biến mức nước: cảm biến mức nước quang ,
61F-G-AP, 61F-G1-AP, Do vậy chúng tôi xin được đi sâu nghiên cứu cụ thể về
loại cảm biến: 61F-G1-AP .
II. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của cảm biến 61F-G1-AP.
1. Cấu tạo
1.1. Hình ảnh thực tế
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 5
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
1.2.Cấu tạo cảm biến 61F-G1-AP kết hợp bộ điều khiển.
Bao gồm:
• Đèn chỉ thị LED.
• Mô đun rơle.

• Bộ giữa diện cực
• Các điện cực
• Kết hợp với transistor điều khiển mạch và rơle đầu ra
Hình ảnh: cảm biến 61F-G1-AP kết hợp bộ điều khiển
Nguyên lý làm việc của bộ điều khiển kiểm tra mức nước:
Không như loại kiểm tra mức thông thường sử dụng phao nổi, điều khiển mức 61F
sử dụng điện cực để nhận biết mức chất lỏng dẫn điện.
Các hình ảnh dưới đây mô tả nguyên lý hoạt động đơn giản này:
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 6
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
• Khi điện cực E1 không tiếp xúc với chất lỏng dẫn điện, mạch điện hở và không có
dòng điện giữa điện cực E1 và E3.
• Do đó, rơ le X không hoạt động. Các tiếp điểm thường đóng của rơ le X vẫn đóng (vị
trí b ở hình vẽ). Tuy nhiên, khi chất lỏng chảy vào bể ngập điện cực E1, mạch điện
đóng lại. Rơ le X hoạt đọng các thiết bị được nối với tiếp điểm thường mở (vị trí a ở
hình vẽ) của rơ le bắt đầu hoạt động
• Bơm thường được nối thông qua một contactor, tới các tiếp điểm đầu
ra của bộ điều khiển. Bộ điểu khiển mức tự động chạy máy bơm, để điều
khiển mức chất lỏng trong thùng.
Tuy nhiên, trong thực tế, chỉ với 2 điện cực, gợn sóng trên bề mặt của chất
lỏng làm cho bộ điều khiển khởi động thất thường làm ngắn tuổi thọ của
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 7
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
máy bơm (và thiết bị khác). Giải quyết vấn đề này bằng cách cho thêm một
điện cực khác để tạo một mạch tự giữ. Điện cực thêm vào, E2, được nối song
song với E1, như hình dưới đây.
• Như đã chỉ ra trong hình trên, khi rơ le mạch giữ hoạt động tiếp điểm a2
thường mở đóng lại. Mạch điện được tạo thành qua chất lỏng và các điện cực
và được duy trì bởi E2 và E3, thậm chí khi mức chất lỏng xuống dưới E1,
tiếp điểm a2 vẫn đóng.

• Khi mức chất lỏng xuổng dưới E2, mạch tạo ra qua điện cực hở, rơ le X không
hoạt động, vì thế tiếp điểm thường đóng của rơ le X đóng lại.
• Hoạt động đơn giản như vậy nhưng các ứng dụng của điều khiển mức rất
phong phú. Bộ 61F không chỉ có thể điều khiển mức chất lỏng mà còn
dùng cho các ứng dụng như phát hiện rò rỉ, phân biệt kích cỡ vật thể và
nhiều bài toán khác.
Hình ảnh:các điện cực của cảm biến 61F-G1AP để đo mức nước trong bể
2. Nguyên tắc làm việc của cảm biến 61F-G1-AP.
cảm biến 61F-G1-AP là loại cảm biến cảm làm việc chủ yếu với hai
chức năng chính:
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 8
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
 Điều khiển cấp nước tự động với việc chống bơm chạy không tải.
 Điều khiển cấp nước tự động với báo động thiếu nước không bình
thường
2.1.Điều khiển cấp nước tự động với việc chống bơm chạy không tải.
• Bơm ngừng hoạt động (chỉ thị U2
bật) khi mức nước đạt tới E1 và
bơm bắt đầu hoạt động (chỉ thị U2
tắt) khi mức nước trong bể giảm
xuống dưới E2.
• Khi mức nước của nguồn cấp
nước giảm xuống dưới E2’, bơm
lại ngừng hoạt động (chỉ thị U1
tắt). Bơm chạy không tải được
ngăn chặn và báo động kêu.
• Đặt một tiếp điểm pushbutton switch (tiếp điểm NO) ở giữa E1’ và E3 như đã chỉ
ra bằng đường chấm. Khi khởi động bơm hoặc sau khi phục hồi do lỗi điện, nếu
mức nguồn cấp nước chưa đạt tới E1’, ấn pushbutton switch để khởi động bơm
bằng mạch ngắn tạm thời E1’ E3. Khi bơm ngừng hoạt động: trong khi hoạt đọng

bình thường xảy ra sau một báo động phát ra cho một mức nước thấp (ví dụ: mức
nước không đạt tới E2’), không ấn pushbutton switch.
2.2.Điều khiển cấp nước tự động với báo động thiếu nước không bình thường
• Bơm ngừng hoạt động (chỉ thị U2
bật) khi mức nước đạt tới E1 và
bơm khởi động (chỉ thị U2 tắt)
khi mức nước giảm xuống dưới
E2.
• Nếu mức nước giảm xuống dưới
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 9
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
E4 với bất kỳ lý do gì, bơm
ngừng hoạt động (chỉ thị U1 tắt)
và báo đọng kêu.
• Đặt một pushbutton switch (tiếp điểm NO) ở giữa E3 và E4. Khi khởi động bơm
hoặc sau khi phục hồi do lỗi điện, nếu mức nước chưa đạt tới E4, ấn pushbutton
switch để khởi động bơm bằng mạch ngắn E3 và E4. Nếu bơm ngừng hoạt động
trong khi nhả pushbutton switch, ấn giữ pushbutton switch.
III. Xác định đại lượng vào và ra của cảm biến.
• Các đại lượng đo (M) thường không có tính chất điện (như độ cao của nước…) tác
động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện như (như
điện tích, điện áp, dòng điện) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại
lượng đó.
• Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (M)
S = F(M)
 (S) là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến.
 (M) là đại lượng đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo). Thông
qua đo đạc (S) cho phép nhận biết giá trị (M)
IV. Sơ đồ đấu nối và vị trí đặt cảm biến đó trong hệ thống.
• Cảm biến 61F-G1-AP là loại cảm biến có tương đối nhiều ứng dụng, tuy nhiên

mỗi ứng dụng lại gần như phải đặt vị trí cảm biến khác nhau và phải thiết kế
mạch khác nhau…Do đó,chúng ta cần phải chọn ra 1 chức năng tốt nhất của cảm
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 10
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
biến, phù hợp với yêu cầu đặt ra và làm tối đa hóa việc thiết kế hệ thộng một
cách đơn giản nhất có thể (tức nhiên là phải đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật)
• Đứng trước thực trạng nguồn nước cung cấp cho nhu cầu sinh hoạt đang bị thay
đổi: cạn kiệt dần, ô nhiễm….Điều này sẽ anh hưởng đến hệ thống bơm nước tự
động rất nhiều.
1. Phân tích hệ thống để xác định vị trí đặt cảm biến và số lượng cảm biến cần
dùng
• Một hệ thống bơm nước bao giờ cũng có: một bể nguồn cung cấp nước và một bể
chứa đặt ở trên tầng thượng.
• Thông thường chúng ta chỉ đặt một cảm biến mức tại bể chứa ở trên tầng thượng
của chung cư. Cảm biến sẽ đo mức nước chứa trong bể và truyền đạt thông tin về
bộ điều khiển, từ đó bộ điều khiển sẽ ra tín hiệu tắt bơm hay bật bơm.Và nếu hệ
thống ổn định, nguồn nước cung cấp từ bể nguồn đủ thì hệ thống sẽ hoạt động
bình thường, đáp ứng được nhu cầu đặt ra.
• Tuy nhiên, khi mức nước trong bể chứa ở trên sân thượng của chung cư xuống
cạn thì chắc chắn bơm sẽ tự động chạy để cấp nước nhưng bể nguồn lại không có
nước để cung cấp (tạm thời).
 Như vậy sẽ xảy ra sự cố bơm chạy không tải.
 Đây là sự cố mà không những trong tương lại, ở hiện tại cũng tại cũng
đang xảy ra.
Điều này xảy nhiều lần thì làm hư hỏng thiết bị trong hệ thống và ảnh hưởng đến
sinh hoạt của dân cư sống tạ chung cư đó.
 Để giải quyết triệt để vấn đề trên chúng ta làm như sau:
• Sử dụng 1 cảm biến 61F-G1-AP.
• Sử dụng 2 bộ điện cực 3 chân.
• Đặt một bộ điện cực ở bể chứa ở trên sân thượng của chung cư, bộ điện cực còn

lại đặt ở bể nguồn cung cấp nước.
2. Sơ đồ đấu nối của hệ thống.
“Điều khiển cấp nước tự động với việc chống bơm chạy không tải”
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 11
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
Ghi chú: đầu E3 nối đất
V. Các thông số cơ bản của cảm biến đó.
Cảm biến 61F-G1-AP là loại cảm biến dùng đo mức nước rất thông dụng và được sử
dụng tương đối rộng rãi trên thị trường. Nó có một số thông số cơ bản và cần chú ý để
sử dụng với hiệu quả tốt nhất:
Nguồn 110/220 VAC
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 12
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
Độ dài cáp Tối đa 1 km
Tiếp điểm rơle đầu ra 5A, 220VAC
Chỉ thị đèn LED
Nhiệt độ làm việc -10
o
C~55
o
C
Dải điện áp hoạt động 85% tới 110% của điện áp định mức
Đầu đo là các thanh kim loại
( electrodes)
bằng thép không rỉ, hoặc hợp kim,
titan dung cho chất lỏng ăn mòn.
Tuổi thọ dự tính
Điện: tối thiểu 500.000 lần hoạt động.
Cơ: tối thiểu 5.000.000 lần hoạt động.
Có bộ chống xung và chống sét cảm ứng. Tiện lợi cho loại chất lỏng dẫn điện.

VI. Những ứng dụng của cảm biến
• Như chúng ta đã biết, cảm biến 61F-G1-AP kết hợp với bộ điều khiển của nó sẽ
mang lại rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn, mà cụ thể là trong hệ thống điều khiển
bơm nước tự động cho các tòa nhà. Điều đặc biệt là giá thành của nó cũng tương đối
rẽ, hệ thống đơn giản nhưng hoạt động ổn định và luôn mang lại hiểu quả tốt nhất…
• Trên thực tế, cảm biến 61F-G1-AP kết hợp bộ điều khiển có 2 ứng dụng lớn nhất là:
 Điều khiển cấp nước tự động với việc chống bơm chạy không tải.
 Điều khiển cấp nước tự động với báo động thiếu nước không bình
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 13
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
thường.
• Xét một cách toàn diện, ứng dụng “Điều khiển cấp nước tự động với việc chống
bơm chạy không tải” là một trong những ứng dụng rất quan trọng trong thực tiễn,
vì vậy hầu như khi dùng cảm biến 61F-G1-AP thì người ta đều sử đụng theo ửng
dụng này.
• “Điều khiển cấp nước tự động với báo động thiếu nước không bình thường”, ứng
dụng này cũng có tính thực tiễn cao, nó cho ta biết lượng nước tại bể chứa giảm
một cách không bình thường do: rò rỉ,…Đối với ứng dụng này thì chỉ cần sử dụng
một bộ điện cực 4 chân tai bể chứa trên sân thượng của chung cư, chính vì thế mà
hệ thống của nó cũng tương đối đơn giản. Hiện nay, với thì khoa học kỹ thuật hiện
nay thì xây dựng một bể nước không thấm, không rò rỉ là một việc có thể làm
được. Tuy nhiên, ở nhưng nơi có địa hình xấu, khi hậu khắc nhiệt thì ảnh hưởng
rất nhiều chất lượng của công trình….
• Chúng tôi xin đưa ra sơ đồ hệ thống mạch sử dụng cảm biến 61F-G1-AP với ứng
dụng “Điều khiển cấp nước tự động với báo động thiếu nước không bình thường”
nhằm giúp mọi có được một hệ thống bơm nước tự động hoàn thiện nhất. Vì trên
thực tế có rất nhiều nơi với địa hình không thuận lợi cho việc xây dựng thì việc sử
dụng ứng dụng này trong hệ thống bơm nước gần như là một điều không thể thiếu.
• Sơ đồ mạch: “Điều khiển cấp nước tự động với báo động thiếu nước không bình
thường”.

Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 14
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
Ghi chú: đầu E3 nối đất.
Trong trường hợp này thì bể nguồn cung cấp nước phải luôn đủ, nhằm tránh sự cố
bơm chạy không tải gây hư hỏng thiết bị của hệ thống.
VII. Tổng kết.
• “Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư” là một trong nhưng hạng mục quan
trọng của việc xây dựng chung cư, việc cấp nước được đảm bảo làm cho những
hoạt động, sinh hoạt của đời sống dân cư được dễ dàng và thuận tiện hơn. Không
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 15
Hệ thống bơm nước tự động cho chung cư
những thế, việc có một hệ thông bơm hiện đại là đã góp phần bảo vệ nguồn tài
nước cho trái đất, mà trong khi nguồn tài nguyên này đang bi cạn kiệt dần do sự
tác động của con người.
• Việc chọn cảm biến cho hệ thống bơm nước tư động là một vấn đề quan trọng.
Trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến dùng cho hệ thống bơm nước tự động,
mỗi loại có một cái hay của nó…Do vậy, chúng ta phải xem xét, đánh giá tình
hình thực tế, cũng như mức độ quan trọng của hệ thống nhằm sử dụng đúng chức
năng loại cảm biến đã chọn.
• Bộ cảm biến 61F-G1-AP mà chúng em đã chọn là một trong những cảm biến
có khả năng làm việc tốt, cấu tạo tương đối đơn giản và dễ dàng sử dụng, đặc
biệt là tuổi thọ sử dụng của nó rất dài. Chính vì thế mà tính đến thời điểm hiện
tại, nó vẫn là cảm biến được sử dụng nhiều trong hệ thống bơm nước tự động
cho chung cư và các công trình lớn
Trong quá trình làm đề tài,chúng em không thể tránh được những sai xót. Do vậy,
chúng em rất mong nhận được sự nhận xét và bổ sung ý kiến của thầy để giúp chúng
em có thể hoàn thiện đề tài một cách tốt nhất.
Em xin cảm ơn!
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Thắng Page 16