Phát hiện mực nước, nơi nước bị ô nhiễm và có lượng muối hòa tan đáng kể

Tìm thấy QnA tuyệt vời này ở đây cung cấp một số tùy chọn để đo hoặc phát hiện mực nước. Đối với trường hợp của tôi, nó là đủ để phân biệt 4 cấp nước (rất thấp, thấp, trung bình, đầy), của bể.

Tôi cần phải làm như vậy, nhưng trong trường hợp của tôi, tôi phải giải quyết một mối lo ngại, rằng đây không phải là nước uống sạch chính xác. Nước, được bơm ra từ giếng sâu, dường như bị ô nhiễm với phù sa (các loại màu nâu sẫm / đen sẫm) và rất nhiều muối hòa tan. Mặc dù phù sa được lọc bằng bộ lọc trước trầm tích 5 micron nỉ / microfiber, trong phần sau bơm, nó có mặt trong bể lắng trên mặt đất. Muối cũng là một mối quan tâm lớn, bởi vì nó làm ố (cặn muối) kim loại, nhựa và khá nhiều bề mặt. Bất kỳ phần kim loại / nhựa nào bị ngập trong thời gian đủ lâu, sẽ nhận được một lượng muối khá đáng kể, cần phải loại bỏ (với độ khó).

Với các đặc điểm môi trường hoạt động này, tôi đã tự hỏi những phương pháp nào sau đây (tất cả từ QnA đã trích dẫn ở trên) về việc phát hiện mực nước, có thể được dự kiến ​​sẽ hoạt động đáng tin cậy nhất và cần bảo trì tối thiểu theo thời gian.

1. Đầu dò áp suất chênh lệch ở đáy bể. Cơ hội nào mà bề mặt cảm nhận hoặc các cạnh của nó có thể bị nghẹt bởi lớp muối / phù sa và ngừng hoạt động trong một vài tháng. Bản thân tiền gửi muối / phù sa có thể gây ra lỗi đọc áp lực theo thời gian.

2. Công tắc phao - Vì điều này có các bộ phận chuyển động, tôi tự hỏi liệu chúng có thể được làm cho bất động (mất tính di động của phao) bởi tiền gửi muối / phù sa không?

3. Cảm biến điện dung - Điều này không được giải thích rất chi tiết trong QnA được trích dẫn, nhưng tôi đã đọc ở nơi khác rằng nó phụ thuộc vào hệ số điện môi trung bình của nước, trong đó 2 đầu dò cách điện được đặt dọc theo độ sâu của bể / bể gần gũi. Điện dung của điều này, thay đổi theo mực nước, được đo. Cơ chế chính xác không rõ ràng. Ngoài ra, rõ ràng, dòng điện áp thấp AC rõ ràng được sử dụng cho việc này, nhưng một lần nữa, làm thế nào một phần không rõ ràng. Ngoài ra, vai trò của tiền gửi muối / phù sa có thể thay đổi điện dung theo thời gian, đối với tôi không rõ ràng.

4. Kiểm tra độ dẫn điện ở nhiều cấp độ - Các điện cực được đặt ở nhiều cấp độ khác nhau, được cho là hoạt động như các mạch kín khi nước đến mạch cụ thể được đặt ở các mức nhất định. Dòng điện (ví dụ như 24 VDC) được truyền qua các mạch, theo định kỳ, trong một khoảng thời gian ngắn để xác định tất cả các mạch được đóng và suy ra mực nước từ thông tin đó. Bây giờ một lần nữa, muối / phù sa thay đổi độ dẫn? Và họ có thể ăn mòn các điện cực? Tôi có thể sử dụng điện cực nhôm hoặc đồng?

5. Siêu âm, cảm biến độ gần - Đặt một cảm biến như vậy úp xuống, tức là nhìn thẳng vào đáy bể và sử dụng cơ chế cảm biến độ gần tiêu chuẩn để phát hiện mực nước. Đối với tôi, điều này có vẻ hứa hẹn nhất, vì cảm biến hiếm khi (nếu có) tiếp xúc với nước. Ngoài ra, cài đặt nên dễ dàng nhất. Trong số này, tuy nhiên, đây có lẽ là cách tiếp cận đắt nhất và có thể kém mạnh mẽ hơn (nghĩa là có thể không hoạt động tốt dưới sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ khắc nghiệt của bể / bể chứa nước kín).

Với các thông số làm việc, giải pháp Ranging siêu âm cho biết tùy chọn không cần bảo trì tốt nhất. Tùy thuộc vào MTTF mong muốn, nó cũng không phải là một giải pháp đắt tiền.

Cách tiếp cận ngân sách liên quan đến các mô-đun như mô-đun này:

_{( Từ eBay, với giá dưới 2 đô la )}

Thay vì triển khai mô-đun nguyên trạng, mô-đun có thể được đặt trong chậu bằng cách sử dụng các hợp chất bầu epoxy , bao phủ mọi thứ trừ phần trên của máy phát và máy thu siêu âm và các chân kết nối. Tốt hơn nữa, cáp thời tiết phù hợp có thể được kết nối, và ngã ba cũng trong chậu. Điều này hứa hẹn tuổi thọ hợp lý.

Với ngân sách lớn hơn, các mô-đun siêu âm khác nhau có thể được tìm thấy, được xếp hạng IP67, được thiết kế từ đầu cho các môi trường khắc nghiệt.

Một số phương án hiệu quả bạn có thể cố gắng để cảm nhận mực nước trong bể tồn tại. Đây là hai kế hoạch mà tôi đã làm việc trong quá khứ. Xin lưu ý rằng đây là những ý tưởng công nghệ thú vị để làm việc và yêu cầu một số công việc thiết kế nhưng có thể là một dự án thú vị để làm việc.

1) Một tổ hợp có một số nhiệt điện được gắn trên nó được treo trong bể. Các nhiệt điện trở được nối với một số nguồn hiện tại làm cho mỗi nhiệt điện trở tự làm nóng một lượng nhất định. Các thermistors được đặt dọc theo lắp ráp ở các cấp độ khác nhau. Khi mực nước dâng lên và bao phủ một nhiệt điện trở, nó làm mát thành phần làm cho nó thay đổi điện trở. Một mạch cảm biến đo điện áp rơi trên mỗi nhiệt điện trở có thể xác định xem một thành phần cụ thể có được bao phủ bởi nước hay không.

2) Bạn có thể đặt các thanh nhựa dính xuống bể ở các độ sâu khác nhau. Mỗi thanh nhựa có đầu bị cắt ở góc 45 độ từ mỗi bên và sau đó được đánh bóng thành một bề mặt rất mịn. Một chùm ánh sáng chiếu xuống que từ trên đỉnh (có thể là đèn LED nhìn thấy hoặc hồng ngoại tùy thuộc vào vật liệu phù hợp với vật liệu bạn đang sử dụng) và thường phản xạ lại hai góc xiên ở đầu que và được phản xạ ngược lên đỉnh của thanh nơi sử dụng một diode photo hoặc bóng bán dẫn ảnh để phát hiện ánh sáng phản xạ. Khi nước trong bể dâng lên và bao phủ đầu vát của thanh, nó thay đổi chỉ số khúc xạ ở đầu que và ánh sáng đi xuống không còn phản xạ hoàn toàn trở lại đầu dò. Các loại que có thể cho bạn biết mực nước ở đâu. Hình dưới đây cho thấy các khái niệm liên quan. Sẽ rất vui khi thử nghiệm khái niệm này bằng cách sử dụng mô-đun con trỏ laser giá rẻ làm nguồn sáng. (Quay lại khi tôi làm việc với khái niệm này nhiều năm trước, không có con trỏ laser nào !!)

Bạn đề cập đến một công tắc phao, và lo lắng về các thành phần cơ khí bị kẹt. Tuy nhiên, bạn có thể xây dựng một công tắc phao trong đó tất cả các bộ phận quan trọng đều ở trên mặt nước, theo kiểu của chất làm đầy bồn cầu cổ điển: đặt phao trên đầu của một thanh dài có thể xoay và mã hóa góc ở trục (sử dụng bộ mã hóa quay tuyệt đối hoặc chiết áp) để xác định mực nước. Trục không cần phải ở gần mặt nước. Trừ khi thanh đặc biệt nặng, bạn thậm chí có thể sử dụng một quả bóng phao tiêu chuẩn.

Vì bạn nói rằng bạn chỉ cần 4 mức nước, bạn không cần tuyến tính đầu ra mà chỉ cần 4 giá trị ngưỡng, và cánh tay phao và trục có thể được định hình và đặt bất cứ nơi nào thuận tiện - miễn là cánh tay có thể tự do di chuyển một phạm vi đủ bên trong thùng chứa của bạn. Ví dụ, nếu thùng chứa cao và hẹp, bạn có thể cần một phao di chuyển tuyến tính thay vào đó, khó tạo ra lực chống ma sát và đo lường.

Ưu điểm: Các chất gây ô nhiễm của bạn có thể thay đổi hiệu chuẩn một chút khi chúng dính vào phao, nhưng không vô hiệu hóa cơ chế cho đến khi chúng ngăn chặn nó hoàn toàn nổi.

Nhược điểm: Chi phí cho các thành phần cơ khí được chế tạo tùy chỉnh mạnh mẽ có thể vượt quá một cảm biến ưa thích.

(Điều này xuất hiện trong đầu tôi khi tôi đọc câu hỏi của bạn vì một đài phun nước / hồ bơi trang trí ở quê tôi chỉ sử dụng một công tắc phao như vậy.)

Nếu bạn sử dụng cảm biến áp suất chênh lệch, bạn có thể tạo ra một giải pháp sẽ rất mạnh mẽ vì nó không có bộ phận chuyển động, không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ / độ ẩm, độ sạch của nước là không liên quan (cả về muối và độ trong suốt) và không có cảm biến điện đang tiếp xúc với chất lỏng (vì vậy nếu bạn muốn mức độ bệnh sởi trong bể axit, không có vấn đề gì).

Vài năm trước (hm, đào các ghi chú tiết lộ năm 2008) Tôi đã lên kế hoạch cho một hệ thống để bố mẹ theo dõi mực nước trong giếng nước cách nhà họ 100-150m. Sau đây là từ mô tả của dự án:

Đề nghị của tôi là sử dụng một cảm biến áp suất không khí khác biệt được gắn trong một đường ống bịt kín ở một đầu và chứa đầy không khí, một phần hạ xuống nước để làm giảm mực nước.

Giả sử ban đầu rằng áp suất không khí là 1.0ATM. Khi đó áp suất trong nước ở độ cao 1m dưới bề mặt sẽ là 1,1ATM. Bằng cách hạ thấp một đường ống chứa đầy không khí và bịt kín trong 1m xuống dưới nước, sự đảm bảo nước ở đáy ống sẽ nén không khí bên trong đường ống xuống 1.1ATM.

Bằng cách lắp ống vào một vị trí cố định, các mức nước khác nhau sẽ tạo ra áp lực khác nhau bên trong đường ống. Vì cảm biến là sự khác biệt về áp suất không khí sẽ không ảnh hưởng đến cảm biến. Tôi không có sở thích cụ thể về việc sử dụng cảm biến nào, nhưng cảm biến MPX2050DP dường như có thể sử dụng được.

Điều duy nhất có thể làm suy yếu sự mạnh mẽ của giải pháp này là nếu chất lỏng chứa các vật thể lớn có thể ngăn chặn và bịt kín lỗ mở của ống, tuy nhiên vì sự đảm bảo không phụ thuộc vào thể tích, bạn có thể sử dụng ống rộng như bạn muốn.

Phần lớn chi phí cho việc này sẽ là cảm biến (giá cho các cảm biến như vậy dường như nằm trong khoảng 10-20 EUR). Đối với tất cả phần còn lại, bạn có thể sử dụng bất kỳ ống nhựa / kim loại nào bạn đang nằm xung quanh, một số dây thừng và một cây gậy nếu bạn muốn cắt giảm chi phí.

Sử dụng một nguồn không khí nhỏ ở phía trên và chạy đường ống xuống phía dưới để không khí nhẹ nhàng thoát ra khỏi đường ống. Với bộ chuyển đổi áp suất của bạn ở đầu nhìn vào áp suất trong đường ống, bạn có thể tính toán chiều cao của nước phía trên đáy ống.

Quá nhiều áp lực và đường ống bị chặn.

Quá ít áp lực và có gì đó không ổn với nguồn không khí hoặc đường ống của bạn. Vì vậy, nó sẽ rất đáng tin cậy và khó phá vỡ / chặn. Bạn đã đề cập đến phù sa và công cụ, điều này có nghĩa là nó có thể không chỉ là nước trong đó?

Tuy nhiên, nếu bất cứ điều gì dựa vào áp suất có thể không chính xác do mật độ khác nhau, tuy nhiên, tôi có suy nghĩ rằng nếu bạn kết hợp kỹ thuật tạo bọt này và có thể là máy dò bề mặt siêu âm, bạn thực sự cũng có thể đưa ra tỷ lệ nhiễm bẩn cho nước. Thứ như dầu nổi trên đỉnh.