Впускной водяной электромагнитный клапан работает в бачке унитаза исправно по сей день - включаясь и выключаясь вручную выключателем. Плюсов у него, в сравнении с поплавковой системой, - достаточно для того, чтобы автоматизировать процесс. Однако первая попытка - успешно провалилась. Вторая - провалилась ещё успешнее.

Шло время - и в воспалённом мозгу от зелёных соплей родилась ещё идея, прямо ночью во время высмаркивания. Идея преобразилась в концепцию, концепция в электрическую схему, электрическая схема в тестовый стенд - и понеслась. Научился сверлить отвёрткой (как сверлом M2), поместил лампочку-клапанозаменитель в спичечный коробок (задолбала слепить), жало сгорело, флюс закончился - $~#$@!#%!@#%%$!%!

Анализ, есть ли в бачке вода, - всегда сводился к оценке сопротивления между двумя опущенными в воду проводами: даже сильно деминерализованная кипячением водопроводная вода - больше 500кОм между щупами мультиметра не даёт. Датчики света, влажности, температуры - не имеют смысла из-за постоянного изменения свойств воды, и (обычно) в бачке темно. Да и Arduino им подавай - в то время, как схема старается удешевиться максимально: сам клапан тогда обошёлся в 150руб.

Трудности проверки двумя смачивающимися контактами:
- инверсия работы большинства электронных компонентов (нет воды - разомкнуто - но надо включить, есть вода - замкнуто - но надо выключить);
- вода при наборе идёт волнами, что вызовет циклическое изменение состояния на смачиваемых проводах;
- когда жирная жопа садится на унитаз, или унитаз плохо закреплён, или закреплён на герметик - бачок качнётся, вода оттечёт от проводов, как будто нужно включать воду;
- контакты, рано или поздно, покроются налётом - сопротивление увеличится - электроклапан будет думать, что воды нет, - и, возможно, начнёт лить воду без остановки (свойства смачиваемости налёта неизвестны);
- бачок подключен к заземлённому водопроводу через металлическую часть гибкой подводки и через саму воду в момент её наливания - вероятность токов утечки присутствует;
- давление в системе постоянно изменяется - нельзя сделать наливание воды без датчика, тупо во времени.

С учётом полученного числа максимального сопротивления воды, увеличения этого числа в будущем и вероятности токов утечки - стало понятно, что нужно работать с гигантскими сопротивлениями и полевыми транзисторами: чтобы входное напряжение 12В превращать хотя бы в единицы микроампер в месте окунания плюсового провода в бачок.

Первый тестовый стенд оказался успешен:
- в момент присутствия воды: база полевого транзистора получает всего 2.23% от напряжения 12В - транзистор закрыт, лампа-имитатор клапана не горит. Ток через провода в воде составляет 0.52мкА;
- в момент отсутствия воды: база полевого транзистора получает всё напряжение 12В (с погрешностями падения на предохранителе и шунте 0.2Ом, отжирающим 70мВ и отсутствующим в схеме). Транзистор открыт (т.к. управляется напряжением), лампа горит напряжением 8.9В. Падение на транзисторе составляет 3В (на этого рода полевиках всё время падает гигантское напряжение - непонятно, почему) - нужен радиатор (попробовал через б/у термопрокладку - тепло успешно передаётся);
- в момент окунания проводов в воду и получения корректного результата: входит и выходит - замечательно выходит ((с) ослик ИА - ИноАгент).

Для борьбы с покачиванием воды в полном бачке из-за жирной жопы - между базой и истоком устанавливается конденсатор 0.33мкФ. Он медленно заряжается через 22МОм и мешает транзистору открыться мгновенно. Примерное время открытия - 2.5-3с, напряжения на нагрузке нет-нет-нет - мелькает на мультиметре 0.17В, а потом бац - и все 8.9В сразу. За 3с волна должна дойти до противоположной стенки бачка, вернуться обратно и смочить обратно разомкнутые контакты. Тут уже пердак взрывается из-за того, что раньше одну задержку включения выдумал, потом вторую, где-то затерялась ещё третья - а, оказывается, всё это время есть четвёртая ещё проще, текущая: многомегаомник на базу, транзистор да конденсатор между базой и истоком.



Дальше развилка (использовать феномен или нет): обнаружилось, что если окунуть самый мелкий резистор 22МОм/0.125Вт в воду - оставшаяся вода на нём после извлечения продолжит удерживать низкое сопротивление на контактах какое-то время. С одной стороны - это дополнительная задержка включения транзистора, с другой - напряжение начинает увеличиваться постепенно, и сам транзистор начинает открываться постепенно, и напряжение на клапане будет расти постепенно - и тут 2 варианта: клапану это не понравится (придётся вместо нагрузки ставить реле для нагрузки) или ему насрать. Плюсом здесь является то, что резистор(ы) именно спаивают окунающиеся в бачок провода, - повышенная механическая надёжность и большая стойкость к минерализации за счёт большой площади контакта с водой. Если использовать данный способ - на купающиеся провода должно быть напаяно в минимум 2.2 раза большее сопротивление, чем стоит на входе схемы: в случае 10МОм на входе и 22МОм в воде - транзистор не открывается.

Способа выключать транзистор, спустя время после окунания контактов в воду, - не обнаружено. Конденсатор между затвором и стоком запарывает конденсатор между затвором и истоком. Конденсатор между окунаемыми проводами заряжается только на 1В, не становится диэлектриком - схема ошибочно думает, что вода есть. Значит, нужно обратиться к недавнему прошлому: транзистору Дарлингтона с гигантским коэффициентом усиления 29000 - и поддерживать его открытие конденсатором между базой и коллектором. Несмотря на большую стоимость 11руб (2 транзистора 5руб/шт, олово с флюсом) - его использование автоматически снижает нагрузку на полевой транзистор - можно купить гораздо более дешёвый, а дорогой радиатор - вообще убрать. Но тут ложка дёгтя: постепенное закрытие биполярного транзистора - здравствуй, обязательное реле 12В - в 55руб точно встанет. А при макетировании - так вообще ложка говна получилась: конденсатор между базой и коллектором - убивает задержку включения полностью.

Конденсатор был убран, через транзистор Дарлингтона было подключено реле. При подключении к обмотке реле конденсатора 2200мкФ - породилась задержка выключения (при этом небольшая - но на глаз ощутимая). Всё заработало, имея 2 необходимые задержки, окончательно при следующих параметрах:
- заменить конденсатор 0.33мкФ на 2.2мкФ: каждый новый подключаемый элемент заставляет задержку открытия уменьшаться;
- нельзя устанавливать на обмотку реле защитный диод: он искажает задержку выключения - нужно паять именно на клапан.

Данный образец будет без изменений долговременно тестироваться в бачке, разместившись в мыльнице и получив дополнительную советскую кнопку КМ1-1 1973 года: подача напряжения на клапан напрямую, минуя схему (кнопка копеечной стоимости - только советская может иметь характеристику 4А!). По-хорошему, схему нужно оптимизировать, выкинув из нее транзистор Дарлингтона и заменив реле с 12В на 5В с токоограничивающим потенциометром (ну или пусть с перенапряжением работает: время наливания воды небольшое - ничего с ним не будет).

Потребление работающего опытного образца в простое: 12В/2.4мкА - 0.0026кВт/год.

Итоговая стоимость (на алиэкспрессе, естественно, - с бесплатной доставкой):
- резистор 22МОм: 46руб/100шт - надо 6шт. Можно купить 10мОм - но тогда ёмкость конденсатора ниже надо поднимать в 2.2-3 раза;
- конденсатор 2.2мкФ/16В: 56руб/20шт (50В) - надо 1шт;
- транзистор N-канал 100N03A: 21руб/шт - надо 1шт;
- предохранитель 1А (по желанию: адаптер питания 230В→12В уже имеет свои системы защиты от КЗ и прочего): 34руб/10шт - надо 1шт;
- провода из сломанного БП ПК надёргать можно (разноцветные - очень удобно): 131руб/5м, надо 2-3м;
- конденсатор 2200мкФ/16В: 105руб/10шт - надо 1шт;
- реле 5В: 50руб/шт - надо 1шт;
- печатная плата односторонняя 50x70мм (запрос "плата 5x7"): 65руб/5шт - надо 1шт;
- флюс, олово, электричество, износ жала - 50руб;
- защитный диод: нет на AliExpress - купить в чиподипе за 3руб (SA75) или диод Шоттки/выпрямительный на AliExpress (лот №1005005750374338, продавца Shop910726066 Store, с названием "100 шт. выпрямительный диод Шоттки 1N5817 1N5819 1N5399 1N4937 1N4004 1N4001 1N4007 UF4007 HER107 FR207 FR157 FR107 RL207 DO-41"): 143руб/100шт, надо 1шт;
- итого: 561руб.

Посчитав стоимость, пердак подожгло второй раз. Провалившаяся предыдущая попытка была сделана именно потому что платы Arduino Nano перестали быть доступны по дешёвым ценам. Но теперь-то они доступны - значит, нужна только плата ардуино за 150руб, реле управления клапаном за 55руб и исходники - дешевле и проще. Далее пердак успешно улетает на луну от осознания, что и реле, возможно, не нужно: при подаче 12В на ардуино - чуть меньше 12В может быть и на её выходах. Включить одновременно D2-D12, A1-A7 (кроме A0, контролирующего наличие воды) - и каждый выход отдаст ток около 27.8мА, что есть безопасный ток даже для ATmega168 40мА (на ней и будет опробовано). Механически выходы спаиваются путём прокалывания ножками ардуино медной ленты, или тупо какую-нибудь проволоку/раздроченный_от_изоляции_провод положить, или тупо прямо на плате без ножек всё оловом залить. На провод выхода поставить диод Шоттки с высоким обратным напряжением (если индуктивной нагрузке приспичит ударить обратным напряжением по ардуино - это ещё 1 способ её остановить, если защитных диодов нет). И даже если не выйдет - ну ладно, тремя аналоговыми каналами управлять реле за 55руб.



Итоговая теоретическая стоимость микроконтроллерного способа (на алиэкспрессе, естественно, - с бесплатной доставкой):
- платформа Arduino Nano v.3.0: 150руб/шт - надо 1шт;
- защитный диод: нет на AliExpress - купить в чиподипе за 3руб (SA75) или диод Шоттки/выпрямительный на AliExpress (лот №1005005750374338, продавца Shop910726066 Store, с названием "100 шт. выпрямительный диод Шоттки 1N5817 1N5819 1N5399 1N4937 1N4004 1N4001 1N4007 UF4007 HER107 FR207 FR157 FR107 RL207 DO-41"): 143руб/100шт, надо 1шт;
- предохранитель 1А (по желанию: адаптер питания 230В→12В уже имеет свои системы защиты от КЗ и прочего): 34руб/10шт - надо 1шт;

- провода из сломанного БП ПК надёргать можно (разноцветные - очень удобно): 131руб/5м, надо 1м;

- флюс, олово, электричество, износ жала - 20руб;

- итого: 338руб.

Монтаж в мыльницу (корпус). Она может тупо висеть на проводах к электроклапану: вес небольшой. Однако мне всё равно полку для унитаза делать, вместо крышки, - вот и стимул появился.

Успешный тестовый монтаж в унитаз. Паразитных включений и выключений нет. Паразитного напряжения на клапане нет. Резисторы утоплены в воду на 0.5-1см. Пока нет зажимов прижать провода к бачку зелёные, с датчиком ровно (а также герметика заизолировать БП) - вопрос времени.

Итоговая впускная система хороша отсутствием необходимости перекрывать воду и заменять/чистить механические части, вышедшие из строя от водяного налёта (по причине их отсутствия). Если налётом погружаемые провода покроются, и система потребует обслуживания - ну лимонной кислоты капни из пипетки и ластиком после реакции потри. Или ткни паяльником - и полностью обнови припой на проводах с грязного на чистый.

Есть очень правдивая теория, что внутри клапана минеральный налёт не образуется. Чтобы он появился, воде надо много раз высыхать - но и слева, и справа от запорного механизма клапана остаётся вода: ей некуда испариться из-за почти полного отсутствия воздуха и его конвекции (а если есть - то уже увлажнённый). На образование налёта как в трубах - потребуются десятилетия для холодной воды: при разрезании труб, которым было 29 лет, - мерзкий налёт был в небольшом количестве, только на трубах ГВС.

Нужен ли вообще защитный диод при работе с реле (в стиральных же машинах их не ставят при работе с переменным током) - вопрос.

Монтажный момент для Arduino: резисторы 22МОм уже не нужны - выгоднее использовать любые другие опционально: напаивать выше кончиков окунаемых проводов (продолжая обеспечивать монтажную силу). Когда просто провода касаются воды - один канал сигнализирует: вода дошла. Второй канал, между 2-5 резисторами, будет сигнализировать: вода не остановилась штатно - прёт дальше - нужно срочно отключить и красную лампочку зажечь: почисти окунаемые провода от налёта. И в таком защитном режиме система год ещё протянет.

(добавлено 16.08.2024) Разное:
- защитный диод - не нужен: клапан работал с повышающим преобразователем с 5В до 12В напрямую 2 года - и последнему ничего не было. И, наоборот: когда напряжения высокие - нужен: замечено проникновение части высокого напряжения 230В в обмотку при разработке защиты от протечек, несмотря на гальваническую развязку;
- заливать герметиком штыри 230В - не самая удачная идея: не каждый герметик является диэлектриком - вспомнилось, как лет 10 назад герметик (кажется, "Момент") высох - и напряжение между контактами начало прямо на глазах проделывать себе путь к воссоединению. Когда воссоединение произошло - герметик начал быстро темнеть - естественно, дальше смотреть не стал. Лучше в пластике выпилить полоску для проводов и наклеить её суперклеем на разъём - а герметиком уже выпиленную полоску залить;
- забыл посчитать стоимость корпуса: 28-50руб - зависит от способа крепления: вместо винтов можно банально скотчем перемотать (лучше армированной лентой). На фото - дорожная мыльница "Полимербыт", купленная в ашане (надо ещё взять штук 5: удобная);
- не нужно бояться класть Arduino в герметичную мыльницу: годами система защиты от протечек работает в полностью герметичном корпусе примерно такого же объёма - никаких проблем с перегревом.

(добавлено 25.08.2024) Схема выглядит ненадёжно, но есть способ её улучшить.

Добавить нормально замкнутое реле перед самым клапаном. Управлять этим реле - таким же транзистором и 6 резисторами - в параллель с нарисованными на схеме.

Тогда получится второй датчик, размещаемый выше основного, мгновенного срабатывания. И если вода попрёт вверх из-за неисправности основного датчика - намочит второстепенный - второе реле отключит клапан.

При этом в самом реле можно организовать автоматическое неразмыкание после подачи напряжения на обмотку. То есть, клапан отключится навсегда, пока не будет снято питающее напряжение.

Сейчас первоначальная схема работает в бачке уже неделю - проблем нет. Но вместо второго датчика из резисторов - просто чуть повыше датчик системы защиты от протечек закрепил. Именно поэтому экспериментирую с водой и не боюсь ничего: защита - надёжна, как кнопка АЗ-5 на Чернобыльской АЭС.

(добавлено 27.08.2024) Проблем со сборкой и функционированием датчика превышения уровня воды - не возникло вообще никаких.

Только сейчас пришло понимание, что именно итоговую версию управления клапаном - можно было не в мыльницу уместить, а в корпус размером со спичечный коробок. 2 транзистора, 2 резистора, предохранитель, провода тонюсенькие подобрать - а не ту жирноту, которую использовал при макетировании. А уж реле выбрал - так вообще гулливерское.

(добавлено 28.08.2024) Только монтажные проблемы теперь оставались:

- во время отключения клапана приходилось наполнять бачок душем - преимущество совмещённого санузла, позволяющее возиться с монтажом полки и системы управления бесконечно долго;

- полку сделал не до конца бачка: пока лень продольно распиливать вторую ламинатину, соединяемую с первой. Полка на петлях - откидывается на 90 градусов наверх. Ручка слива будет сделана капроном через металлическую муфту, вклеенную в ламинатину прямо над системой выпуска;

- корпус системы управления спрятал под полкой (если можно освободить лишнее место - почему бы и нет?);

- датчик закрепил большим зажимом для денег, т.к. для денег он не используется с 2019 года.

(добавлено 05.09.2024) Произошло событие, ожидаемое лишь через несколько лет. Выпускная система унитаза начала приспускать воду (оказалось, просто что-то твёрдое попало между резинками - возможно, упавшее во время изготовления полки). Так как в унитазе сейчас стоит управляющая система без микроконтроллера - единственное, чем она могла привлечь внимание, - это звуком кратковременного включения-выключения клапана, работающего пару секунд. Услышал.Такая же ошибка может произойти, если унитазом долго не пользоваться - и вода в незакрытом бачке тупо испарится.

(добавлено 05.09.2024) "Проблем со сборкой и функционированием датчика превышения уровня воды - не возникло вообще никаких" - возникли и ещё какие: там реле всё время во включённом состоянии было - расходовало электроэнергию - пришлось всё переделывать. Ну а раз всё переделывать - то и схему чистовым вариантом можно сделать. И даже найти баг в предыдущем её варианте: неправильно линию питания к клапану провёл.