Detección del nivel de agua, donde el agua está algo contaminada y tiene importantes sales disueltas

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Encontré este excelente QnA aquí que proporciona Varias opciones para medir o detectar el nivel del agua. Para mi caso, es suficiente para diferenciar 4 niveles de agua (muy bajo, bajo, medio, lleno), del tanque.

Necesito hacer lo mismo, pero en mi caso, tengo que lidiar con una preocupación, que no es exactamente agua potable limpia. El agua, que se extrae de un pozo profundo, parece estar algo contaminada con limo (las clases de color marrón oscuro / negruzco oxidado) y muchas sales disueltas. Mientras que el limo se filtra mediante un prefiltro de sedimento basado en fieltro / microfibra de 5 micrones, en la sección posterior a la bomba, está presente en el sumidero a nivel del suelo. La sal también es una gran preocupación, ya que tiñe (depósitos de sal) metal, plástico y prácticamente cualquier superficie. Cualquier parte de metal / plástico dejada sumergida durante el tiempo suficiente, obtiene un depósito de sal bastante significativo, que debe ser eliminado (con dificultad).

Dadas estas características del entorno operativo, me preguntaba cuáles de los siguientes métodos (todos los de la anterior QnA citada anteriormente) para detectar el nivel de agua pueden funcionar de manera más confiable y con un mantenimiento mínimo requerido a lo largo del tiempo. p>

  1. Transductor de presión diferencial en la parte inferior del tanque. ¿Cuál es la probabilidad de que la superficie de detección o sus bordes se ahoguen con el depósito de sal / limo y deje de funcionar en unos pocos meses? El propio depósito de sal / limo puede introducir errores en la lectura de la presión a lo largo del tiempo.

  2. Interruptor de flotador: como esto tiene partes móviles, me pregunto si pueden quedar inmóviles (perder la movilidad del flotador) por el depósito de sal / limo.

  3. Detección capacitiva: esto no se explica con gran detalle en la QnA citada, pero he leído en otra parte que depende de un coeficiente dieléctrico promedio del agua, donde se colocan 2 sondas aisladas a lo largo de la profundidad de Tanque / sumidero, en proximidad bastante cercana. La capacitancia de esto, varía con el nivel de agua, que se mide. El mecanismo exacto no está claro. Además, aparentemente, la corriente de CA de bajo voltaje aparentemente se usa para esto, pero nuevamente, la parte no está clara. Además, los roles que pueden desempeñar los depósitos de sal / limo en el cambio de capacitancia a lo largo del tiempo no están claros para mí.

  4. Pruebas de conductividad en múltiples niveles: los electrodos se colocan en varios niveles, que se supone que funcionan como circuitos cerrados cuando el agua llega al circuito en particular a ciertos niveles. La corriente eléctrica (por ejemplo, algo como 24VDC) se pasa a través de los circuitos, periódicamente, durante un breve período para determinar qué circuitos están cerrados, e inferir el nivel de agua a partir de dicha información. Ahora nuevamente, ¿la sal / limo cambia la conductividad? ¿Y pueden corroer los electrodos? ¿Puedo usar electrodo de aluminio o cobre?

  5. Sensor ultrasónico de proximidad: coloque el sensor boca abajo, es decir, mirando directamente hacia el fondo del tanque, y use el mecanismo estándar de detección de proximidad para detectar los niveles de agua. Para mí, esto parece más prometedor, ya que el sensor rara vez está en contacto con el agua. Además, su instalación debería ser la más fácil. De todos estos, este, sin embargo, es probablemente el enfoque más costoso y posiblemente menos robusto (es decir, podría no funcionar bien bajo la variación extrema de humedad y temperatura de un tanque de agua cerrado / sumidero).

pregunta icarus74

5 respuestas

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Dados los parámetros de trabajo, la solución de rango ultrasónico indica la mejor opción sin mantenimiento. Dependiendo del MTTF deseado, tampoco tiene que ser una solución costosa.

El enfoque del presupuesto involucra módulos como este:

( De eBay, para menos de $ 2 )

En lugar de desplegar el módulo tal como está, el módulo puede encapsularse con compuestos de epoxy , cubriendo todo menos la parte superior del transmisor y receptor de ultrasonido y los pines del conector. Mejor aún, se puede conectar un cableado a prueba de intemperie adecuado, y la conexión también se puede encapsular. Esto promete una longevidad razonable.

Con un presupuesto mayor, se pueden encontrar otros módulos de rango ultrasónico, que están clasificados como IP67, diseñados desde cero para entornos extremos.

    
respondido por el Anindo Ghosh
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Existen varios esquemas efectivos que podrías intentar detectar el nivel de agua en el tanque. Aquí hay dos esquemas con los que he trabajado en el pasado. Tenga en cuenta que estas son ideas tecnológicas interesantes para trabajar y requieren algún trabajo de diseño, pero podría ser un proyecto divertido para trabajar.

1) Un conjunto que tiene varios termistores montados en él se cuelga en el tanque. Los termistores están conectados a algunas fuentes de corriente que hacen que cada termistor se caliente por sí solo una cierta cantidad. Los termistores se encuentran a lo largo del montaje en varios niveles. Cuando el nivel del agua sube y cubre un termistor, enfría el componente, lo que hace que cambie la resistencia. Un circuito de detección que mide la caída de voltaje en cada termistor puede determinar si un componente en particular está cubierto por agua o no.

2) Puede colocar varillas de plástico que se adhieren al tanque a diferentes profundidades. Cada varilla de plástico tiene su extremo cortado en un ángulo de 45 grados desde cada lado y luego se pule hasta obtener un acabado muy suave. Un haz de luz brilla hacia abajo en la barra desde la parte superior (podría ser un LED visible o infrarrojo dependiendo de lo que sea adecuado para los materiales que está utilizando) y normalmente se refleja en los dos biselados al final de la barra y se refleja hasta la parte superior de la varilla donde se utiliza un fotodiodo o transistor fotográfico para detectar la luz reflejada. Cuando el agua en el tanque se eleva y cubre el extremo biselado de la varilla, cambia el índice de refracción en el extremo de la varilla y la luz que cae ya no se refleja completamente en el detector. El surtido de varillas puede indicarle dónde está el nivel del agua. La imagen de abajo muestra el concepto involucrado. Sería divertido experimentar con este concepto utilizando un módulo de puntero láser barato como fuente de luz. (¡Cuando trabajé con este concepto hace años, no había punteros láser!)

    
respondido por el Michael Karas
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Usted menciona un interruptor de flotador, y le preocupa que los componentes mecánicos se atasquen. Sin embargo, puede construir un interruptor de flotador en el que todos los componentes críticos estén por encima del agua, al estilo de un tanque de llenado de inodoro clásico: coloque el flotador en el extremo de una varilla larga que puede pivotar, y codifique el ángulo en el pivote (utilizando un codificador rotatorio absoluto o un potenciómetro) para determinar el nivel de agua. El pivote no necesita estar cerca del agua. A menos que la varilla sea particularmente pesada, incluso podría usar una bola flotante de inodoro estándar.

Ya que dice que solo necesita 4 niveles de agua, no necesita linealidad de salida sino solo 4 valores de umbral, y el brazo flotante y el pivote pueden moldearse y colocarse donde sea conveniente, siempre y cuando el brazo pueda moverse libremente. Rango suficiente dentro de su contenedor. Si el contenedor es alto y estrecho, por ejemplo, es posible que necesite un flotador que se mueva linealmente, lo que es más difícil de hacer robusto contra la fricción y para medir.

Ventaja: Sus contaminantes pueden cambiar la calibración ligeramente a medida que se adhieren al flotador, pero no deshabilitan el mecanismo hasta que evitan que flote por completo.

Desventaja: El costo de los componentes mecánicos robustos hechos a la medida bien podría exceder un sensor elegante.

(Esto me vino a la mente cuando leí tu pregunta porque una fuente / piscina decorativa en mi ciudad natal usaba un interruptor de flotador de este tipo).

    
respondido por el Kevin Reid
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Si usa un sensor de presión diferencial, puede construir una solución que será muy robusto porque no tiene partes móviles, no se ve afectado por la temperatura / humedad, la limpieza del agua es irrelevante (tanto con respecto a las sales como con la transparencia), y no contiene electricidad. Los sensores están en contacto con el fluido (por lo que si desea medir el nivel en un tanque de ácido, no hay problema).

Hace algunos años (hm, desenterrar las notas revela 2008) planifiqué un Sistema para que mis padres monitoreen el nivel del agua en un pozo de agua. 100-150m de su casa. Lo siguiente es de la descripción de el proyecto:

  

Mi sugerencia es usar un sensor de presión de aire diferencial montado en   un tubo sellado en un extremo y lleno de aire, parcialmente bajado en el   agua para medir el nivel de agua.

  

Supongamosinicialmentequelapresióndelairees1.0ATM.Entoncesel  Lapresiónenelaguaa1mpordebajodelasuperficieserá1.1ATM.Por  bajandounatuberíallenadeaireyselladaenlapartesuperior1mabajoenla  Rieguelapresióndelaguaenlaparteinferiordelatuberíaparacomprimirel  Airedentrodelatuberíahasta1.1ATM.

    

Almontareltuboenunaposiciónfija,diferentesnivelesdeagua  Darádiferentespresionesdentrodelatubería.Dadoqueelsensores  Lasvariacionesdiferencialesenlapresióndelairenoafectaránalsensor.yo  notienenunapreferenciaespecíficasobrequésensorusar,perola  Elsensor MPX2050DP parece ser utilizable.

Lo único que podría debilitar la robustez de esta solución. sería si el fluido contuviera grandes objetos que potencialmente Podría bloquear y sellar la abertura inferior del tubo, Sin embargo, dado que la presión es independiente del volumen, puede utilízalo tanto como quieras.

La mayor parte del costo para esto será el sensor (los precios de dichos sensores parecen estar en el rango de 10-20 EUR). Para todo lo demás, puedes usar cualquier tubo de plástico / metal que tengas, algo de cuerda y un palo si quieres reducir el costo.

    
respondido por el hlovdal
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Use una pequeña fuente de aire en la parte superior y pase la tubería hacia la parte inferior para que el aire salga suavemente de la tubería. Con su transductor de presión en la parte superior mirando la presión en la tubería, puede calcular la altura del agua sobre la parte inferior de la tubería.

Demasiada presión y la tubería está bloqueada.

Muy poca presión y algo está mal con su fuente de aire o tubería. Por lo tanto, sería muy confiable y difícil de romper / bloquear. Usted mencionó limo y esas cosas, ¿significa esto que puede que no sea solo agua allí?

Si es así, cualquier cosa que dependa de la presión puede no ser precisa debido a las densidades variables, sin embargo, tengo el pensamiento de que si acopló esta técnica de burbujeo y tal vez un detector de superficie ultrasónico, también podría dar un porcentaje de contaminación del agua como Bueno, particularmente cosas como el aceite flotando en la parte superior.

    
respondido por el perfo

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