Deteksi ketinggian air, di mana air agak tercemar dan memiliki garam terlarut yang signifikan

Temukan QnA luar biasa ini di sini yang menyediakan beberapa opsi untuk mengukur atau mendeteksi permukaan air. Untuk kasus saya, cukup untuk membedakan 4 level air (sangat rendah, rendah, sedang, penuh), dari tangki.

Saya perlu melakukan hal yang sama, tetapi dalam kasus saya, saya harus berurusan dengan kekhawatiran, bahwa ini bukan air bersih yang layak diminum. Air, yang dipompa keluar dari sumur dalam-tabung, tampaknya agak tercemar dengan lumpur (jenis coklat tua / kehitaman berkarat) dan banyak garam terlarut. Sementara lumpur disaring oleh pra-filter sedimen berbasis 5 mikron merasa / microfiber, di bagian pasca-pompa, ia berada di bah permukaan tanah. Garam juga menjadi perhatian besar, karena menodai (endapan garam) logam, plastik, dan hampir semua permukaan. Bagian logam / plastik dibiarkan terendam cukup lama, mendapat deposit garam yang cukup signifikan, yang perlu dihilangkan (dengan susah payah).

Dengan karakteristik lingkungan operasi ini, saya bertanya-tanya yang mana dari metode berikut (semua dari QnA sebelumnya yang disebutkan di atas) untuk mendeteksi ketinggian air, dapat diharapkan bekerja paling andal, dan dengan perawatan minimum yang diperlukan dari waktu ke waktu.

1. Transduser Tekanan Diferensial di bagian bawah tangki. Berapa kemungkinan permukaan penginderaan atau ujungnya tersumbat oleh endapan garam / lumpur, dan berhenti berfungsi dalam beberapa bulan. Garam / endapan lumpur itu sendiri dapat menyebabkan kesalahan dalam pembacaan tekanan dari waktu ke waktu.

2. Float switch - Karena ini memiliki bagian yang bergerak, saya bertanya-tanya apakah mereka dapat dibuat tidak bergerak (kehilangan mobilitas float) oleh deposit garam / lumpur?

3. Capacitive sensing - Ini tidak dijelaskan dengan sangat rinci dalam QnA yang dikutip, tapi saya sudah membaca di tempat lain bahwa itu tergantung pada koefisien dielektrik air rata-rata, di mana-dalam 2 probe terisolasi ditempatkan di sepanjang kedalaman tangki / bak, dalam jumlah yang cukup. jarak dekat. Kapasitansi ini, bervariasi dengan ketinggian air, yang diukur. Mekanisme pastinya tidak jelas. Juga, tampaknya, arus AC tegangan rendah rupanya digunakan untuk ini, tetapi sekali lagi, bagaimana bagian tidak jelas. Juga, apa peran garam / endapan lumpur mungkin bermain dalam perubahan kapasitansi dari waktu ke waktu, tidak jelas bagi saya.

4. Pengujian konduktivitas pada beberapa level - Elektroda ditempatkan pada berbagai level, yang seharusnya beroperasi sebagai sirkuit tertutup ketika air mencapai sirkuit tertentu yang ditempatkan pada level tertentu. Arus listrik (katakanlah seperti 24VDC) dilewatkan melalui sirkuit, secara berkala, untuk periode singkat untuk menentukan semua sirkuit yang ditutup, dan menyimpulkan level air dari informasi tersebut. Sekarang lagi, apakah garam / lumpur mengubah konduktivitas? Dan bisakah mereka menimbulkan korosi pada elektroda? Bisakah saya menggunakan elektroda aluminium atau tembaga?

5. Ultrasonik, penginderaan kedekatan - Menempatkan sensor seperti menghadap ke bawah yaitu menatap lurus ke bawah tangki, dan menggunakan mekanisme pengindraan kedekatan standar untuk mendeteksi level air. Bagi saya, ini tampaknya paling menjanjikan, karena sensor jarang (jika ada) dengan air. Juga, pemasangannya harus paling mudah. Dari semua ini, bagaimanapun, ini mungkin merupakan pendekatan yang paling mahal, dan mungkin kurang kuat (yaitu mungkin tidak bekerja dengan baik di bawah variasi suhu dan kelembaban ekstrim dari tangki / bak air tertutup).

Dengan parameter yang berfungsi, solusi Ultrasonic Ranging menunjukkan pilihan bebas perawatan terbaik. Tergantung pada MTTF yang diinginkan, itu tidak perlu menjadi solusi yang mahal juga.

Pendekatan anggaran melibatkan modul-modul seperti ini:

_{( Dari eBay, dengan harga di bawah $ 2 )}

Alih-alih menggunakan modul apa adanya, modul ini dapat ditempatkan dalam pot menggunakan senyawa pot epoksi , mencakup segalanya kecuali bagian atas pemancar dan penerima ultrasound dan pin konektor. Lebih baik lagi, pemasangan kabel tahan cuaca yang cocok dapat dihubungkan, dan persimpangan juga pot. Ini menjanjikan umur panjang yang masuk akal.

Dengan anggaran yang lebih besar, modul mulai ultrasonik lainnya dapat ditemukan, yang diberi nilai IP67, dirancang dari bawah ke atas untuk lingkungan yang ekstrem.

Beberapa skema efektif yang bisa Anda coba rasakan ketinggian air di dalam tangki ada. Berikut adalah dua skema yang pernah saya kerjakan sebelumnya. Perhatikan bahwa ini adalah ide-ide teknologi yang menarik untuk dikerjakan dan membutuhkan pekerjaan desain tetapi bisa menjadi proyek yang menyenangkan untuk dikerjakan.

1) Sebuah rakitan yang memiliki beberapa termistor yang terpasang di atasnya digantung di tangki. Termistor dihubungkan ke beberapa sumber arus yang menyebabkan masing-masing termistor memanaskan sendiri sejumlah tertentu. Termistor terletak di sepanjang rakitan di berbagai tingkatan. Ketika permukaan air naik dan menutupi termistor, ia mendinginkan komponen sehingga membuatnya berubah resistensi. Sirkuit penginderaan yang mengukur penurunan tegangan di setiap termistor dapat menentukan apakah komponen tertentu ditutupi oleh air atau tidak.

2) Anda dapat menempatkan batang plastik yang menempel ke dalam tangki pada kedalaman yang berbeda. Setiap batang plastik memiliki ujungnya terpotong pada sudut 45 derajat dari setiap sisi dan kemudian dipoles hingga sangat halus. Sinar cahaya menyinari batang dari atas (bisa berupa LED yang terlihat atau inframerah tergantung pada apa yang cocok dengan bahan yang Anda gunakan) dan biasanya memantulkan kedua bevel pada ujung batang kemudian dipantulkan kembali ke atas. bagian atas batang tempat dioda foto atau transistor foto digunakan untuk mendeteksi cahaya yang dipantulkan. Ketika air dalam tangki naik dan menutupi ujung batang yang miring itu mengubah indeks bias di ujung batang dan cahaya yang turun tidak lagi sepenuhnya memantulkan kembali ke detektor. Bermacam-macam batang dapat memberi tahu Anda di mana ketinggian air berada. Gambar di bawah ini menunjukkan konsep yang terlibat. Akan menyenangkan untuk bereksperimen dengan konsep ini menggunakan modul laser pointer murah sebagai sumber cahaya. (Dulu ketika saya bekerja dengan konsep ini bertahun-tahun yang lalu tidak ada laser pointer !!)

Anda menyebutkan saklar float, dan khawatir tentang komponen mekanik macet. Namun, Anda dapat membuat sakelar pelampung di mana semua komponen penting berada di atas air, dengan gaya pengisi tangki toilet klasik: tempatkan pelampung di ujung batang panjang yang dapat diputar, dan enkode sudut pada pivot (menggunakan encoder putar absolut atau potensiometer) untuk menentukan ketinggian air. Pivot tidak perlu berada di dekat air. Kecuali batangnya sangat berat, Anda bahkan bisa menggunakan bola pelampung toilet standar.

Karena Anda mengatakan Anda hanya membutuhkan 4 level air, Anda tidak perlu linearitas keluaran tetapi hanya 4 nilai ambang batas, dan lengan pelampung dan poros dapat dibentuk dan diletakkan di tempat yang nyaman - selama lengan tersebut bebas untuk menempuh jarak yang cukup di dalam wadah Anda. Jika wadahnya tinggi dan sempit, misalnya, Anda mungkin membutuhkan pelampung bergerak linier, yang lebih sulit dibuat kuat terhadap gesekan dan untuk mengukur.

Keuntungan: Kontaminan Anda mungkin sedikit mengubah kalibrasi ketika mereka menempel pada pelampung, tetapi tidak menonaktifkan mekanisme sampai mereka berhenti melayang sama sekali.

Kerugian: Biaya komponen mekanis yang dibangun sesuai pesanan mungkin jauh melebihi sensor mewah.

(Ini terlintas dalam pikiran ketika saya membaca pertanyaan Anda karena air mancur / kolam hias di kota saya menggunakan saklar pelampung.)

Jika Anda menggunakan sensor tekanan diferensial, Anda dapat membuat solusi yang akan sangat kuat karena tidak memiliki bagian yang bergerak, tidak terpengaruh oleh suhu / kelembaban, kebersihan air tidak relevan (baik berkaitan dengan garam dan transparansi), dan tidak ada sensor listrik kontak dengan cairan (jadi jika Anda ingin mengukur kadar dalam tangki asam, tidak ada masalah).

Beberapa tahun yang lalu (hm, menggali catatan mengungkapkan 2008) Saya merencanakan sistem bagi orang tua saya untuk memantau ketinggian air di sumur air 100-150m dari rumah mereka. Berikut ini adalah dari deskripsi proyek:

Saran saya adalah menggunakan sensor tekanan udara diferensial yang dipasang di pipa yang disegel di salah satu ujungnya dan diisi dengan udara, sebagian diturunkan ke dalam air untuk mengukur ketinggian air.

Asumsikan awalnya bahwa tekanan udara 1.0ATM. Maka tekanan dalam air pada 1 m di bawah permukaan akan 1.1ATM. Dengan menurunkan pipa yang diisi udara dan disegel di bagian atas 1m ke bawah di dalam air, preassure air di bagian bawah pipa akan mengompres udara di dalam pipa ke 1.1ATM.

Dengan memasang pipa ke posisi tetap, ketinggian air yang berbeda akan memberikan tekanan yang berbeda di dalam pipa. Karena sensor adalah variasi diferensial dalam tekanan udara tidak akan mempengaruhi sensor. Saya tidak memiliki preferensi spesifik tentang sensor apa yang digunakan, tetapi sensor MPX2050DP tampaknya dapat digunakan.

Satu-satunya hal yang dapat melemahkan kekokohan solusi ini adalah jika cairan tersebut mengandung benda besar yang secara potensial dapat memblokir dan menutup bukaan bawah pipa, namun karena preassure tidak tergantung pada volume, Anda dapat menggunakan pipa selebar Anda. ingin.

Sebagian besar biaya untuk ini adalah sensor (harga untuk sensor tersebut tampaknya berada di kisaran 10-20 EUR). Untuk semua yang lain, Anda dapat menggunakan pipa plastik / logam apa pun yang ada di sekitar Anda, beberapa tali dan tongkat jika Anda ingin menghemat biaya.

Gunakan sumber udara kecil di bagian atas dan jalankan pipa ke bawah sehingga udara keluar dengan lembut dari pipa. Dengan transduser tekanan Anda di bagian atas melihat tekanan di pipa, Anda dapat menghitung ketinggian air di atas bagian bawah pipa.

Terlalu banyak tekanan dan pipa tersumbat.

Terlalu sedikit tekanan dan ada sesuatu yang salah dengan sumber udara atau pipa Anda. Jadi akan sangat andal dan sulit untuk break / block. Anda menyebutkan endapan dan sejenisnya, apakah ini berarti itu mungkin bukan air saja di sana?

Jika demikian apapun yang mengandalkan tekanan mungkin tidak akurat karena kepadatan yang berbeda-beda, namun, saya memiliki pemikiran bahwa jika Anda menggabungkan teknik bubbler ini dan mungkin detektor permukaan ultrasonik Anda sebenarnya bisa juga memberikan angka kontaminasi% untuk air juga, terutama hal-hal seperti minyak mengambang di atas.