Měření výšky hladiny vody v kontejneru

Zpráva

tomas001 · #1 Příspěvek od **tomas001** » 13 dub 2018, 13:19

Ahoj všichni,

potřebuji vyřešit co nejjednodušší a nejspolehlivější měření výšky vodní hladiny v uzavřeném tisícilitrovém kontejneru s dešťovou vodou. Jde o plastový kontejner 1 metr krát 1 metr krát 1 metr.

Jako první se nabízí ultrazvuk, ale obávám se, že tento způsob je nepoužitelný ze dvou důvodů:
1) V nádobě je trvale téměř 100% vlhkost a snímače by bylo těžké chránit před vlhkostí.
2) Obávám se, že v uzavřeném kontejneru by docházelo k odrazům a snímače by měřily všechno možné, jen ne výšku vodní hladiny.

Zatím nejnadějnější mi připadá měření elektrického odporu:

Do nádrže umístím dvě svislé rovnoběžné nerezové měřící tyčky. Povedou od horní stěny až na dno. Vzdálenost mezi tyčkami bude dejme tomu třeba 5 cm.
Dále umístím na dno nádrže dvě vodorovné rovnoběžné nerezové pomocné tyčky o délce dejme tomu 20 cm, které budou trvale celé ponořeny ve vodě, vyjma případů, kdy bude v kontejneru úplně sucho. Vzdálenost mezi těmito tyčkami bude stejná jako vzdálenost mezi hlavními měřícími tyčemi.
Budu měřit odpor mezi pomocnými tyčkami a odpor mezi svislými měřícími tyčemi a ze vzájemného vztahu těchto odporů snadno vypočítám výšku hladiny, neboli délku, po které jsou hlavní měřící tyče ponořeny do vody. Pomocné měřící tyčky mi zajistí stálou přesnost měření bez ohledu na aktuální vodivost vody, která může být různá v závislosti na mineralizaci a různém znečištění vody (i když u čisté dešťové vody předpokládám minimální kolísání).
Aby se vzájemně neovlivňovaly proudy tekoucí mezi párem pomocných tyčí a mezi párem měřících tyčí, udělal bych to tak, že na pomocné tyče by se přivádělo napětí třeba jen 1x za minutu na 5 sekund a napětí na měřící tyče by se přivádělo třeba 3x za minutu na 5 sekund, ale v jinou dobu než napětí na pomocné tyčky.
Vzhledem k určité kapacitě přívodních vodičů (jejich délka bude cca 25 metrů) předpokládám měření napětí někdy ve čtvrté sekundě toho pětisekundového intervalu, aby se proud ustálil.
Častější měření než 3x za minutu je zbytečné, protože hladina vody se nebude nijak rychle měnit.
Nádrž má přepad, takže nemusím řešit jiné chybové stavy, než je suchá dvojice pomocných tyček (rovná se prázdný kontejner), případně nesmyslné hodnoty (přerušené či zkratované vodiče).

Dále mě napadla možnost měření kapacity, např. mezi vodou v nádrži a ocelovým omřížováním kontejneru. To by se mi líbilo nejvíc, ale obávám se velkého vlivu různých rušivých prvků a vnějšího prostředí. Problém by byl určitě za deště, kdy by se díky přitékající vodě mohlo rozrůst "vodní těleso" o prakticky celou plochu všech okapů a okapních svodů na domě.

Má pro mě někdo ještě jiné nápady, rady a tipy?

Díky!

serviceman · #2 Příspěvek od **serviceman** » 13 dub 2018, 13:25

Trochu hledej. Už se to zde řešilo.

#3 Příspěvek od **Zaky** » 13 dub 2018, 13:43

Kapacitní měření je dle mého názoru nejlepší, voda je ve styku pouze s izolantem, nic nekoroduje. Dej do nádrže odshora dolů dva izolované tvrdé vodiče, nahoře musejí procházet nádrží, dole být izolované proti vodě. Změř kapacitu při plné nádrži a navrhni oscilátor, který s kapacitou vytvoří rozumně měřitelnou frekvenci. Frekvenci měř, s klesající hladinou bude stoupat, protože kapacita bude klesat. Důležitá je přijatelná stabilita a nenasákavost izolace vodičů = dielektrika, vzdálenost vodičů je nepodstatná, zaplavená část dielektrika je obalena vodivým prostředím - vodou. Oscilátor musí být blízko u elektrod, ne za dlouhým vedením. Pokud se oscilátor udělá s MCU, lze přímo měřit dobu periody, přepočítávat na objem a zobrazovat na displeji, posílat po nějaké komunikační lince atd...

petrfilipi · #4 Příspěvek od **petrfilipi** » 13 dub 2018, 13:51

Nazdar,
profi řešení je ponorná sonda (výrobce BDSensor - typ LMP) nebo šroubovvací sonda na výtok (výrobce BDSensor - typ LMK). Potřebuješ rozsah 0,1Atm (=0,1B = 10kPa). Výstupem sondy bude buď I nebo U (u I stačí 2 vodiče). Nevýhodou je cena.
Nebo řešení s trubičkou, která bude z horní strany strčena do kontejneru a utěsněna. V ní by byly tzv. reed (jazýčkové) kontakty. A kolem trubky by byl kruhový magnet na plováku. A elektronika by si pak pamatovala, který kontakt byl naposledy sepnut. Nevýhoda - těch kontaktů musí být dost, aby byl vždy jeden sepnut. Když by jich bylo třeba jen 10, musel bys po výpadku napájení provézt kalibraci.
Nebo nějaký plovák s reostatem, podobně jako v nádrži auta.
Nebo tenzometr na 1,5t pod nádrží.
Ale mrkni na malé UZV sondy. Pokud bys ji měl uprostřed horní hrany, možná by to šlo. Na Aukru je teď jeden kousek (https://aukro.cz/ultrazvukovy-snimac-hl ... 6903683746), žádná láce, ale může být asi 60mm od stěny. Ale nejsem si jist, zdali má přímo tenhle typ analogový výstup. Za zkoušku by stálo použít UZV měřič vzdálenosti z auta - tomu by vlhkost nemusela vadit.
Zajímavý měřič výšky je zde: https://aukro.cz/hladinomer-do-studny-n ... 6901974019 - asi to měří nadlehčování 20mm uzavřené plastové trubky - resp. její hmotnost, která se se zvyšující se hladinou mění.

Petr

kysmen · #5 Příspěvek od **kysmen** » 13 dub 2018, 14:24

možná by šel boužít hladinový spínač z pračky.
http://www.expolar.cz/cs/katalog-produk ... rolux.html
Je v něm několik mikrospínačů z různýma výškama, něco se řešilo na https://vyvoj.hw.cz/comment/3326#comment-3326

p32 · #6 Příspěvek od **p32** » 13 dub 2018, 14:34

No, já bych udělal přístupný otvor nahoře a donesl si dlouhé hrábě. Změří to pak i ženská. :lol:

Artaban001 · #7 Příspěvek od **Artaban001** » 13 dub 2018, 14:46

A co tak to zkusit bez drátů a elektřiny vůbec:
1. obyčejný vodoznak - což je skleněná trubka, která je spodkem zpřipojena u dna a - někdy vrchem u "stropu" nádrže - Hladina v trubce Ti kopíruje hladinu v nádrži - spojené nádoby.
2. Pokud máš k dispozici prostor nad nádrží, zabuduj do ní kus trubičky jako vodítko a do ní strčíš plovák z tyčkou. Kus vysunuté tyčky Ti bude ukazovat hladinu vody.
Jinak elektrická metoda - přímo pro Tvůj typ nádrže se dá sehnat hladinostav fungující na principu výše zmiňovaného plováku s magnetem, co se pohybuje okolo nerezové trubky, ve který jsou jazýčková relé. zvládá 5 úrovní.

Celeron · #8 Příspěvek od **Celeron** » 13 dub 2018, 15:26

Já se chystám tuhle klecovou kubíkovou nádrž na paletě zahrabat do země.
Zjištoval jsem u profíka Gall nádrže a bazény, co a jak, mimo jiný jak s měřením stavu. Nejjednodušší je zde popsaný plovák, co tlačí do tyčky která nad zemí indikuje stav na metrový stupnici.
Další zjištění, pokud to někoho zajímá. Vršek musí být aspoň 50 cm pod zemí kvůli nezámrzu a na zimu musí být minimálně ze 2/3 plná jinak by mohla vymrzat. Ale zase nesmí být dnem níž než maximální hladina spodní vody, jinak taky vyplave. Doporučuje se paletu s nádrží zabořit do dna jámy s měkkým betonem a potom ji celou obezdít tvarovkama na ztracený bednění a obetonovat. Na vršku je dobrý udělat přístupovou šachtu aby šla občas vyčistit a vytáhnout čerpadlo pro servis. Jinak je prý splachem ze střechy za 5 let do 20 cm zasviněná blátem a rozkladem listí.
Akorát nemůžu sehnat nikoho, kdo by to vykopal a nerozrajtoval při tom celou zahradu. :roll:

Ani místním nepřizpůsobivým se do toho růčo nechce, dokonce ani za peníze. :roll:

Přece jen je to skoro 2 kubíky hlíny a jílu.

_luky_ · #9 Příspěvek od **_luky_** » 13 dub 2018, 15:37

Řeším něco podobného, ale na tohle téma už bylo napsáno kilometry diskusí.
1) pokud to jen trochu jde, násada od koštěte s ryskama a plovákem. Generacemi ověřené řešení.
Pokud chceš měřit elektronicky, je potřeba vědět, jestli potřebuji spojitou hodnotu nebo diskrétní. (Napouštění + ochrana čerpadla jsou jen dva plováky)
2) diskrétní - plovák na kabelu (běžně k dostání), spínač s plováčkem s magnetem, vodivostní sondy+přístoj na DIN lištu
2) spojité - měření tlaku u dna (tuším od 2000Kč od číňana), ultrazvuk, kapacitní snímače, tenzometry

Sám jsem koupil UZ měřič vzdálenosti (JSN-SR04T), existuje i tahle "voděodolná verze" - jako u aut. Je k tomu vyhodnocovací obvod, ze kterého leze obdélníkový signál, délka pulzu je přímo úměrná vzdálenosti. Co jsem zkoušel "na stole", tak odraz od boční stěny tomu nevadí. Nasazeno ještě nemám (betonová jímka 9m3, hloubka 190cm, dešťová voda). Jediná potíž je, že měří od cca 30cm.

BOBOBO · #10 Příspěvek od **BOBOBO** » 13 dub 2018, 16:01

Nebo vzduchovací motorek , kus hadičky a manometr . Nebo manometr na výstupu čerpadla . Pokud budeš mít ponorku uvidíš jak velký je rozdíl tlaku do zkratu .

termit256 · #11 Příspěvek od **termit256** » 13 dub 2018, 16:36

Nevim jestli to tu jeste nebylo (nechce se mi cist vsechny ty eseje co o tomto byly na EB napsany), ale co takhle strcit do vody tycku z neceho co plave, na horni konec dat tenzometr jako tento a merit silu jakou je tycka vytlacovana z vody? Za pajdu mas mereni s digitalnim vystupem ve 24bitovem rozliseni, nic nikam netece, neoxiduje, neni treba nic utesnovat, je to jednoduche, blbuvdorne a spolehlive za vsech okolnosti apod. Na prvni pohled v tom nevidim zadny vetsi problem.

BOBOBO · #12 Příspěvek od **BOBOBO** » 13 dub 2018, 17:33

Hliník profrézovaný na desetinu shnije ve vlhku hned .

Celeron · #13 Příspěvek od **Celeron** » 13 dub 2018, 17:42

Já viděl kdysi v jedný fabrice měření podzemní nádrže jako tu zmíněnou tyčku s plovákem, na tyčce byl ozubenej hřeben a ten zapadal do ozubenýho kolečka s vhodným převodovým poměrem na hřídelce desetiotáčkovýho Aripotu. Ukazovalo to analogově hladinu na nějakým ručkovým Zepaxu a těma ručkodorazama se zapínalo a vypínalo čerpadlo. Dalo by se to udělat po mlynářsku, namlátit do tyčky hřebíky nebo týblata a k tomu vyřezat nebo na 3D vytisknout vhodný kolečko. No a Aripot může dál vyhodnocovat cokoliv. :wink:

Alternativně by to šlo udělat jako plovák s lankem, kladka s Aripotem a protiváha zpátky do vody.

termit256 · #14 Příspěvek od **termit256** » 13 dub 2018, 18:07

BOBOBO píše:Hliník profrézovaný na desetinu shnije ve vlhku hned .

Ale to cidlo prece neni ve vode, je v nejake krabicce s ostatni elektronikou a tlaci na nej ta tycka. Vice viz. archimeduv zakon :-)

#15 Příspěvek od **Achab** » 13 dub 2018, 18:11

Zřejmě to má sloužit k hlídání hladiny dešťové vody v dotazu zde, na to stačí spínač s elektrodami nebo plovák.