Sensor para o nível do tanque de água subterrânea

De maneira semelhante à pergunta " melhor maneira de determinar se um jarro de água de 5 galões está ficando vazio ", estou procurando uma maneira de medir a água em um recipiente. Isso pode ser conectado a um Arduino para registro e geração de relatórios. Mas é um recipiente muito diferente.

Eu tenho uma casa com a água da casa fornecida por um tanque de concreto subterrâneo (cerca de 3000 galões americanos, 11000 litros). Embora exista um recorte do interruptor de bóia quando ele estiver vazio (para proteger a bomba), eu gostaria de saber que está ficando muito baixo antes disso (pois leva um tempo até que um navio-tanque entregue uma carga nova). Idealmente, algo que mede exatamente ou em etapas (pelo menos em oito de uma carga), para que o software possa prever quando será executado com base no uso médio e possa ser monitorado on-line quando estiver ausente.

O tanque possui uma escotilha de concreto pesado e um pequeno orifício com uma vareta medidora de nível primitiva existente, portanto, o acesso é limitado. Está em um ambiente desértico, mas a sala de bombas e a energia estão a poucos metros de distância.

Algumas idéias que tive:

• suspenda um conjunto de interruptores de bóia com cordas de diferentes comprimentos de uma barra dentro do tanque e conecte todos eles de volta a um controlador. Difícil de instalar, feio, de baixa tecnologia. Ou algo semelhante em um poste vertical.
• contatos (como um plugue de 2 pinos dos EUA) em um poste vertical que são novamente conectados a um controlador (provavelmente usando um cabo de fita). Corrosão / ânodos pode ser um problema, embora a energia possa ser apenas um pulso curto às vezes. Condensação, teias de aranhas e insetos mortos podem fornecer leituras falsas.
• passe um cabo totalmente isolado verticalmente por ele e use-o como uma antena para enviar um pulso, e use a diferença entre como ele funciona como uma antena no ar e na água (como um medidor de cabos de aço) para calcular a que distância Água é.
• localizador de distância ultrassônico (ou leve?) montado sob a escotilha. O alcance precisa ter até 2 metros (6 pés).
• localizador de profundidade (sonar) em um flutuador. O maior desafio aqui é obter o sinal (o cabo longo pode ficar embaraçado quando o tanque se enche).

Os dois últimos seriam ainda melhores se fossem sem fio (para economizar a execução de um cabo que pode ser danificado), mas acho que não conseguiria a duração da bateria que gostaria (1 ano ou mais).

Alguma outra ideia? Alguém já fez isso?

Eu tenho experiência em navios onde medidores de nível de tanque robustos e viáveis ​​são uma grande parte da instrumentação disponível para você. A água é o líquido mais perdoador e mais fácil de medir - é frio, não muito viscoso, não é corrosivo em si e fácil de limpar. Há muitas opções disponíveis para você.

Pessoalmente, eu evitaria qualquer sistema que envolvesse imersão em líquido, se possível. Impermeabilizar não é fácil. Eu também tentaria ficar com um sistema testado e comprovado.

Então, para executar suas soluções:

1. Vários interruptores de bóia - tem baixa resolução. Seria confiável. Você pode comprar montagens com os interruptores limitadores de bóia LowLow, LowHigh, HighLow, HighHigh já existentes para manter os níveis dos tanques, mas estes são de qualidade industrial com preços industriais.

2. Isso funcionaria, mas a corrosão será um problema. Resolução limitada por quantos contatos você possui.

3. Idéia interessante, mas provavelmente exigiria muito trabalho de DSP. Não é um método testado e comprovado.

4. Um sensor ultrassônico seria o meu método preferido. Sem contato, alta resolução, alcance de 2m é fácil. Sistema experimentado e testado.

5. Idéia interessante, exigiria muito trabalho. Mais fácil medir a profundidade do ar de acordo com 4 e fazer as contas simples.

Alguns outros métodos vêm à mente:

1. Um sensor de pressão no fundo do tanque. Isso geralmente é usado em navios, funciona bem, mas precisa de imersão que pode ser evitada.

2. Monitoramento de entrada / saída. Um medidor de vazão na saída pode dizer quanto você usou. Inferir um nível como esse é propenso a erros.

Existem milhões de outros métodos, mas eles se tornam cada vez mais complexos.

O ultra-som seria uma ótima maneira de fazer isso. O sensor Parallax Ping comumente disponível faria o trabalho. Realisticamente, você só precisaria fazer medições no máximo uma vez a cada hora, para obter uma ótima duração da bateria. É provável que o concreto apresente um desafio de alcance sem fio. Porém, a maioria dos transceptores de RF passa por concreto, então coloque o receptor próximo.

Se você quiser idéias sobre como isso é feito, pesquise no Google por monitoramento de nível de óleo por ultrassom - existem inúmeras soluções comerciais sem fio.

http://playground.arduino.cc/Main/Waterlevel

O link acima teve uma boa abordagem.

O princípio é o mesmo que o medidor de nível pneumático tradicional, exceto que o comparador é substituído por um transdutor de pressão e a bomba operada manualmente é substituída por uma bomba de ar de aquário.

Quando a bomba está ligada, o ar flui através do tubo de PVC ponderado para o fundo do tanque, onde aparecem bolhas. Neste momento, a pressão do ar no tubo de PVC é igual à pressão hidrostática no fundo do tanque. Como a pressão da água no fundo do tanque é diretamente proporcional ao nível da água, o mesmo vale para a pressão do ar no tubo de PVC. A pressão do ar é então convertida em uma tensão analógica pelo transdutor de pressão. Essa tensão pode ser lida facilmente pelo arduino.

Uma grande vantagem desse método em relação a outras técnicas existentes é que nenhuma peça eletrônica ou metálica precisa ser colocada no tanque, onde as condições ambientais (principalmente umidade) não são favoráveis. Isso evita qualquer risco de corrosão.

É complicado quando você tem apenas um pequeno orifício para trabalhar, portanto, tentar entrar para instalar uma série de flutuadores ou pinos de contato na lateral não é o ideal. O ultrassom é uma boa ideia, mas não sei como isso seria alcançado. Pessoalmente, eu tentaria o cabo, pois é simples o suficiente para soltá-lo no buraco e aguardar seus resultados.

Se você quiser tentar passar um cabo por ele, use este sensor de nível de água ou, pelo menos, baseie seu próprio projeto nele.

É não corrosivo e não possui partes móveis, o que deve levar a uma precisão aumentada e menos chances de falha ou quebra. O gabinete é à prova de água e você pode comprar um com um relé conectado para atender às suas necessidades de monitoramento. O único problema que vejo é que não é sem fio, mas fora isso, parece bastante funcional.

Eu sei que você perguntou isso há alguns meses atrás ... mas às vezes com algo técnico o projeto nunca é concluído, ou pelo menos não em pouco tempo.

Então, enquanto você cria sua nova ordem mundial com um Arduino, posso sugerir que você coloque um cano no orifício de imersão e insira uma vareta de imersão flutuante? Tubo de 1,5 ". Cavilha de 1/4" colada a uma bola de pingue-pongue. Bandeira em cima do passador. Agora você verá o nível sempre que passar.

Uso o método ultrassônico há quase um ano e o maior problema é a falha do sensor devido à infiltração de água (condensação). Minha última tentativa durou cerca de duas semanas. Usei spray de plástico como o que você usa nas alças das ferramentas. Também usei o escudo sem fio para criar um site que exibisse o nível em qualquer dispositivo conectado ao meu roteador. Gostaria de receber um e-mail quando o nível estiver abaixo de 10%, mas não puder fazê-lo funcionar ... Não é ruim, mas ainda precisa de trabalho para garantir a estabilidade ...

Eu usaria um detector ultrassônico, como sugere a Cybergibbons, juntamente com um monitor de uso / fluxo ( http://www.ebay.com/bhp/water-flow-sensor ), para entender se há alguma perda por vazamentos, etc. d use um YUN ou Ethernet ou blindagem para ligar ou enviar um relatório mensal por e-mail / preencher uma base de dados, além de fazer o pedido diretamente ao fornecedor de água, além de ligar para você.

O método do tubo de bolhas ( http://dexautomation.com/?p=9 ) vem à mente.

A medição capacitiva também é possível ( http://olimex.wordpress.com/2012/02/02/duinomite-project-tank-fluids-level-metering-by-capacitance-measurement/ ), mas é mais complicada. Se você pode usar o aço dentro do concreto, ele pode ser feito completamente sem contato.

Observe que, se a água for destinada ao consumo sem filtragem ou purificação, convém evitar os métodos de contato direto.

A pesquisa no "arduino de medição de nível de tanque" gera muitos resultados potencialmente úteis.

Além disso, o consumo é tão irregular que você não pode prever quando o tanque precisa ser enchido?

O problema de acesso limitado é difícil ... Se você usasse a ideia de flutuação, seria difícil, de fato, instalar a coisa. A outra questão é a impermeabilização dos componentes e a garantia de que eles não corroam e causem leituras falsas, o que anula o propósito de instalar o sistema. Embora seja um cenário diferente, eu uso esse sensor de nível de água para monitorar meu aquário doméstico. o sensor é totalmente isolado e, portanto, à prova d'água. Além disso, o próprio sensor tem aproximadamente 1 mm de largura, portanto, provavelmente cabe no seu reservatório. Pelo que vi tão longe do meu uso, é que é bastante preciso e funciona tanto em meus tanques de água salgada quanto em de água doce. Espero que isto ajude!

Utilizei o cabo da antena FM com sucesso como sensor de umidade do solo e como sensor de nível de fluido. Mergulhe a extremidade inferior no bastão de cola derretido para isolar. Para instalação permanente em um tanque de água, eu também mergulhava o cabo em uma lata de tinta e pendurava para secar para isolamento extra. O cabo da antena sem impermeabilização extra foi usado para medir a umidade do solo por 3 anos sem problemas. A extremidade superior está conectada a duas partes de um LM393. O primeiro é um gatilho Schmitt com feeback 470K e série 1M. O lado negativo é realimentado com 220K. O segundo é simplesmente um inversor, e a saída é transmitida através de um 220K. Os dois 220ks são conectados ao cabo do sensor e uma tampa paralela de 100pf. O cabo é excitado de maneira diferencial. O circuito oscila de acordo com a capacitância do cabo do sensor. A frequência é medida pelo seu micro favorito. Os 100pf extras existem apenas para manter a frequência em um intervalo em que as oscilações podem ser alimentadas em uma linha. Um balde de água é suficiente para calibrar a configuração.

Você pode levar um pedaço de 2 fios condutores em forma de U que é pesado na parte inferior do "U" para descansar na parte inferior do tanque. (O motivo para usar um fio em forma de U em vez de um fio reto é evitar a necessidade de isolar uma extremidade da água). Em seguida, você mede a capacitância do fio, onde alguma capacitância da linha de base é o fio quando seco e qualquer fio molhado aumenta a capacitância proporcional ao comprimento molhado. Qualquer fio classificado para operação ao ar livre, isto é, não absorve água, faria e, na verdade, quanto mais espessa a camisa, melhor, pois a capacitância da linha de base seria menor.

A capacitância pode ser medida da mesma maneira que um sensor de toque capacitivo ou um conversor de capacitância para frequência (às vezes chamado de "Oscilador").