В статье статье рассказал о своем варианте простого и дешевого датчика утечки воды.
Датчик реализован на одной микросхеме логического инвертора и в дежурном режиме потребляет от батарейки не более 0.1 uА. Реально получилось менее 0.1 uA.
Такое энергопотребление теоретически обеспечивает работу датчика в дежурном режиме от батарейки CR2032 емкостью 200 мА*ч, при 50% расходе емкости батарейки, более 114 лет.
В реальных условиях время работы датчика от одной батарейки будет очевидно меньше, но, что более важно, это время не является априори известным.
Поэтому хотелось бы контролировать состояние батарейки, чтобы своевременно ее заменить. Кроме того, так как датчик в дежурном режиме не создает никаких сигналов, то возникает сомнение в его исправности.
Применение звуковой сигнализации об аварийной ситуации эффективно лишь при присутствии человека в относительной близости от датчика.
В данной статье расскажу про свой вариант беспроводного датчика, который устраняет указанные выше проблемы, но остается простым и дешевым в реализации.
Более универсальным решением, которое позволяет решить задачу автоматического перекрытия подачи воды, является реализация датчика с оповещением об аварийной ситуации по радиоканалу.
Экспериментальное сравнение дальности работы в закрытом помещении двух модулей на 433 MГц и 2.4 ГГц (BLE) показало следующее.
Модуль BLE работает устойчиво на расстоянии примерно 10 метров через две железобетонные стены.
Модуль на 433 МГц работает устойчиво через три железобетонных межэтажных перекрытия на расстоянии примерно 30 метров.
В этом эксперименте никаких специальных антенн не применялось.
Задача контроля работоспособности датчика решается следующим образом.
В схему датчика добавлен таймер, который с интервалом до двух часов (в схеме ниже выбран интервал 1 час) вызывает срабатывание датчика на 0.32 сек. При этом происходит излучение двух пакетов данных, которые распознаются на приемной стороне как сигналы исправности датчика.
Датчик реализовал на модуле передатчика 433 МГц T1A(цена на Али 60 ₽), потребляет не более 0.6 uA в дежурном режиме и не более 5 mA в рабочем и позволяет реализовать до 6 датчиков с различными кодами за счет подключения к таймеру различных сочетаний контактов K0...K2.
В качестве таймера применил чип TPL5010 (цена в «Чип и Дип» 39 руб), который потребляет менее 0.1 uA.
В качестве приемника применил модуль R1A‑M5N (цена на али 78 ₽), который позволяет принять пакеты данных через UART на ПК, смартфон или микроконтроллер в блоке управления автоматическим перекрытием подачи воды.
Если на приемной стороне используется микроконтроллер, то можно взять любой приемник на 433 мГц без встроенного дешифратора кода, например R1A(цена на али 58 ₽)
Реализация вариантов приемной части не является темой данной статьи.
Принципиальна схема датчика содержит микросхему TPl5010, резистор R1, модуль передатчика U2, батарейку на напряжение от 3 вольт и два контакта сенсора обнаружения воды.
В дежурном режиме датчик потребляет не более 0.7 uA. Кроме того, каждый час на 0.32 сек. включается передатчик. Средний ток потребления передатчика не превышает 0.45 uA.
Таким образом, данный вариант датчика потребляет в среднем не более 1.2 uA.
Такое энергопотребление обеспечивает работу датчика в дежурном режиме с почасовым контролем исправности датчика от батарейки CR2032 емкостью 200 мА*ч, при 50% расходе емкости батарейки, более 9 лет.
Комментарии (25)
idw1n
28.07.2025 09:03Здравствуйте, а ссылки на Али эти приемников и передатчиков можете выложить?
nikolz Автор
28.07.2025 09:03
iShrimp
28.07.2025 09:03Почему-то нигде не могу найти, какую полосу частот используют эти девайсы. Диапазон ISM 433 MHz и так загружен различными сигнализациями, рациями, радионянями и всякой ерундой.
nikolz Автор
28.07.2025 09:03В передатчиках T1A установлена микросхема LB12B это обрезанная по пинам LBT12
LBT12 — это высокоинтегрированная, высокопроизводительная и недорогая микросхема беспроводного передатчика, которая содержит цифровые схемы кодирования, высокоточные колебательные схемы, усилители мощности и т. д. Рабочая частота охватывает диапазон 250–450 МГц.
LBT12 объединяет цифровой код ev1527 с 20-битным внутренним кодом и 2 миллионами групп предварительно записанных внутренних кодов, что снижает частоту дублирования. Он может генерировать многоключевые составные коды, чтобы избежать неправильного использования специальных ключей. Высокоточный генератор, интегрированный в микросхему, обеспечивает системе точную регулировку длительности импульса. Чип подходит для различных беспроводных систем дистанционного управления.2. Особенности
●Диапазон напряжения 2,0 В—3,6 В
Мощность передачи 12 дБм
●Потребляемый ток менее 12 мА
● Интегрированная схема цифрового кодирования ev1527 с 2 миллионами наборов возможностей кодирования
●Благодаря функциям сна и быстрого пробуждения, нулевое энергопотребление в режиме ожидания
●Скорость может достигать 10кб/с
alcotel
28.07.2025 09:03Несущая передатчика фиксирована, х32 от частоты кварца. Как здесь примерно. Модуляция - вкыл/выкл, полоса соответствующая.
Полоса приёмника на аналогичной микросхеме то ли 350, то ли 430 кГц. Точность говногенераторов на говнокварцах, видимо, не даёт сделать узкую полосу.
nikolz Автор
28.07.2025 09:03В данном случае используется амплитудная модуляция. Как известно, ширина полосы излучаемого сигнала в этом случае равна удвоенной полосы модулирующего сигнала. Минимальное значение полосы будет определятся нестабильностью кварца. Согласно документации , нестабильность применяемых кварцевых резонаторов не хуже 20ppm. Максимальная частота модулирующего сигнала определяется полосой пропускания модулятора и определяет максимальную скорость передачи дискретного сигнала. Согласно документации эта полоса у различных чипов различная и находится в диапазоне от 2 до 100 КГц.
Вот типичный спектр сигнала таких передатчиков:
alcotel
28.07.2025 09:03А эта картинка откуда взята?
nikolz Автор
28.07.2025 09:03из документации на чип CMT2110.
alcotel
28.07.2025 09:03Это довольно крутой чип, программируемый на определённый канал. И в его описании прямо на первой странице - соответствие спектра требованиям регуляторов FCC/ETSI.
К обсуждаемым модулям только он не относится. А вот описаниям с сайта производителя я больше поверю. Уход частоты передатчика от 30 аж до 100кГц - это не похоже на 20ppm. Поэтому и приёмник действительно перестраховывается с полосой.
Но для периодической передачи на 10 метров, может быть, этого и достаточно, если соседи не сильно гадят.
nikolz Автор
28.07.2025 09:03Где Вы прочитали, про уход частоты?
Это не уход частоты, а девиация.
Что под этим понимается в данном случае сложно сказать.
Предположу, что речь идет о допустимом отклонении частоты от образца к образцу модуля, т е о точности частоты кварцевого резонатора. Ну и соответственно полосы пропускания приемника.
У кварца не может быть такой нестабильности.
alcotel
28.07.2025 09:03А последняя табличка откуда?
Да, китайцы прямо не говорят, что они подразумевают под девиацией, откуда она берётся и как меняется. Но и в общем без разницы.
Приёмнику всё равно приходится использовать полосу в 350, а не, например, 25 кГц. Что влияет не только на чувствительность, но и на вероятность принять радионяню соседа. Вопрос-то был в этом как раз.
BaksiPhone
28.07.2025 09:03А есть датчики для умного реле для выключателей, заданная яркость температура влажность ну и конечно утечка? как самое простое
nikolz Автор
28.07.2025 09:03Как Вы себе представляете установку такого датчика? Утечка воды - это под трубами, но зачем там измерять яркость температуру и влажность.
Полагаю, что это различные устройства.
Gio05
28.07.2025 09:03Есть датчики температуры и освещения, есть умное реле, если они облачные, то в рамках одной системы ( экосистемы) можно настроить сценарии: если на датчике температуры Т больше порога, то ключи реле ( tuya например, есть разнообразные датчики, реле, выключатели, которые можно настроить на совместную работу) . Либо есть умные реле, с возможностью физического подключения к ним разных датчиков
Luboff_sky
28.07.2025 09:03Не, ну ладно. Обнаружили, что потекло. Заблюпупили) передали и...что? Пиликнуло в телефоне. А ты на даче за 2 часа дороги. Рулить чем-то надо.
Телесигнализация - хорошо, вопросов нет. Но телемеханика - лучше.
spc
Из моего (возможно, не очень репрезентативного) опыта, китайские приемники-передатчики без обратной связи - в большой степени лотерея. Может и достучится до приемника, а может и нет. В этом смысле BLE сложнее, но понадежнее.
nikolz Автор
BLE модуль полагаю тоже китайский?
В данном случае приемник - аналоговый супергетеродинный. Это супер надежные устройства и работают вечно.
Для кодирования данных используется микроконтроллер.
В данном случае, если контрольный сигнал с передатчика не поступит , то это говорит о неисправности. Т е ненадежный передатчик или приемник будет выявлен по отсутствию сигнала. Когда же происходит утечка воды, то передатчик посылает пакеты непрерывно и пропустить их просто невозможно.
spc
Если честно, я бы точно так же отвечал, поскольку у меня одно время все как раз и было на китайских 433 МГц. Но вот за 10+ лет как-то я немного охладел к этому, потому что когда и заводское устройство в пределах пары метров нестабильно работает, то закрадываются сомнения. В общем, удачи.
nikolz Автор
У меня другой опыт примерно 25+.
xSVPx
Вообще зигби хорошоб, но поди большие танцы с бубном нужны, чтобы от cr работал нормально(сколько они потребляют интересно в активном режиме? Надо поди в конденсатор всё это набирать). Зато можно было бы сеть использовать, а не через три стены ломиться.
nikolz Автор
Еще можно использовать Lora на 433 дальность будет несколько км без проблем.
Но ZigBee, LoRa и BLE - это не просто и не дешево. А главное - это совершенно другой уровень знаний и умений. Но самое смешное, что Вы не получите более лучший результат, кроме субъективной уверенности, что сложность гарантирует надежность.
spc
На mySKU товарищ как-то делился опытом - брал самые дешевые китайские брелоки-метки на BLE и использовал их совсем не по назначению - ну там датчики открытия, протечки. У него идея была такая - при срабатывании сбивается частота передатчика (там совсем топорно - контакты от ВЧ-тракта в воду) и в результате метка теряется, что и есть сигнал срабатывания.
Принципиально нет проблемы (я в эту сторону двигаюсь, но крайне медленно) прицепить такую метку к уже имеющемуся микропереключателю, который использую для контроля протечек. Чтобы этот переключатель размыкал цепь питания метки и она гораздо более надежно пропадала.
Контроль - старый смартфон, у которого уже есть BLE. В принципе, сейчас не запредельных денег стоит и есть плюсы - там и контроль заряда будет, и разнообразные уведомления, и автоматизация.
Но я не настаиваю и не оспариваю, просто как альтернативный вариант.
nikolz Автор
На старом смартфоне нет BLE. Вы считали расход энергии от батарейки?
В моем варианте предусмотрено такое решение. сигналы с датчиков протечки по всей квартире или дому собираются в блоке управления шаровыми кранами. И далее по WiFi(BLE) организуется интерфейс с человеком. Выкладывал о блоке управления статью, но кто-то поставил минус и я ее убрал.
xSVPx
Надежность гарантирует не сложность, а двунаправленность и проверки вообще-то...
Цена вопрос дискуссионный. В diy обычно она важна не очень, т.е. доллары разницы точно не делают погоды.
nikolz Автор
Поясните, о какой двунаправленности Вы говорите? В моем варианте двунаправленность реализует блок управления шаровыми кранами.