저렴하고 적당히 정확한 수심 측정

tl; dr : 옛 타이머와의 오랜 대화 후 몇 가지를 깨달았습니다.

1. 대다수의 사람들에게 가장 가치있는 단일 측정은 수심 깊이입니다.
2. 두 번째로 가장 가치있는 것은 우물물입니다.
3. 아래에 설명 된 "버블 러"솔루션은 공기 펌프의 연약함과 더불어 또 다른 주요 약점을 가지고 있습니다. 정상적인 수준이 될 때까지 그는 자신이 거의 비슷한 것을 다루어야했기 때문에 큰 장애물이라고 알고 있습니다. 더 큰 크기의 튜브는 프로세스 속도를 늦추지 만 결국 튜브가 막힙니다.
4. 차압 센서가 장착 된 방광 탱크를 사용하는 솔루션을 재검토하고 있습니다. 그는이를 수행하는 방법에 대한 구체적인 아이디어를 가지고 있었지만 여전히 다루어야 할 세부 사항이 있습니다.
5. 아, 그는 약 10 초 만에 탱크 문제를 해결했습니다. 탱크에서 압력 펌프로 파이프에 압력 센서를 놓습니다. 펌프가 작동 할 때 발생하는 스파이크를 무시하고 값 싸고 이해하기 쉬운 센서로 원하는 압력을 정확하게 측정합니다. esh! 그가 나 자신을 거의 발로 차렸다 고 말하면 너무 분명했습니다.

여러분의 아이디어와 분석에 감사드립니다. 프로젝트가 전개되는 방식을보고 싶은 사람이 있다면 waterunderground.net 을 주시하십시오 . 현재는 비어 있지만 한 달 정도 더 많은 내용이 있어야합니다.

뒷이야기

저는 북부 캘리포니아 주민들을위한 오픈 소스 우물 및 물 사용량 모니터링 시스템을 설계하고 있습니다. 목표는 유정, 탱크 간, 탱크 간 관개에서 물의 흐름을 측정하고 탱크와 우물의 수심을 모니터링하는 것입니다. 현재 목표 부품 비용은 CPU, 3 개의 유량 센서 및 2 개의 압력 센서를 포함한 시스템의 경우 200 달러 미만 이지만 몇 번의 설계 반복 후 100 달러에 가까워 질 수 있다고 생각 합니다.

값 비싼 홀 효과 센서를 표준 미국 배관 환경에 통합하기 위해 Female G1 => US 1 "슬립 어댑터 공급 업체를 갖추 었으므로 유량 센서 부분이 이제 해결되었습니다. 깊이 측정 솔루션은 그리 간단하지 않습니다.

나는 나가서 크기, 유형 또는 전체적으로 잘못된 물건을 사기 시작하기 전에 여기에서 내 추론에 대한 위생 검사를 요구하고 있습니다.

문제 설명

적절한 정확도로 +/- 5 %의 2 열 수심을 측정하는 저비용 방법이 필요합니다 . 자체 속성은 사이트 알파 1이지만 유사한 요구 사항을 가진 다른 속성에 대해 확장하거나 축소하는 솔루션을 원합니다.

우리는 :

1. 약 3,000 갤런 저장 탱크 물이 가득 찬 경우 8.5 '의 물. 다른 탱크는 비슷한 높이 +/- 5 '입니다.
2. 우물. 우리의 우물은 75 '깊이 w / 37'의 물입니다. 이 지역의 다른 우물은 30 'w / 15'의 물만큼 얕거나 300 'w / 70 +'의 물만큼 깊습니다.

우리는 다음과 같은 기준을 가지고 있습니다.

1. 탱크의 경우 $ 30 이하 , 우물의 경우 $ 50 이하 입니다. 저렴한 비용이 좋습니다.
2. 솔루션은 Arduino, BeagleBone Black 또는 이와 유사한 저비용 컨트롤러와 어떤 방식으로 (핸드 웨이브) 통합해야합니다 .
3. 연속 판독이 바람직하지만 15 분, 30 분 또는 <무엇이든> 분마다 트리거되는 것이 허용됩니다.
4. 우물이나 탱크 에 전자 / 전기 시스템이 없습니다 .
5. 우물이나 탱크에는 금속이 없으며 물로 들어가는 튜브의 무게를 재는 데 사용되는 재료는 예외입니다.
6. 이 용액은 35 '깊이의 물 15'에서 최대 300 '깊이의 물 / 60 +'까지의 우물에 대해 합리적으로 잘 작동해야합니다.

지금까지 고려 된 몇 가지 솔루션 중에서이 기사 에서 설명한 것처럼 현재의 선두 주자는 "버블 러"입니다 .

버블 러 타입 레벨 센서가 그림 3에 표시되어 있습니다. 용기 바닥 근처에 개방 단부가있는 딥 튜브는 퍼지 가스를 운반합니다 (일반적으로 공기이지만 건조 질소와 같은 불활성 가스가 오염의 위험이 있거나 탱크로의 공정 유체와의 산화 반응). 가스가 딥 튜브의 배출구로 흘러 갈 때, 튜브의 압력은 배출구의 액체 레벨에 의해 생성 된 정수압을 극복 할 때까지 상승합니다. 이 압력은 딥 튜브의 끝에서 표면까지의 깊이를 곱한 공정 유체의 밀도와 같으며 튜브에 연결된 압력 변환기에 의해 모니터링됩니다.

우리는 다음을 사용할 계획입니다.

1. 1/4 "~ 3/8"개방형 튜브는 무게가 가해 지거나 (또는 ​​우물 파이프에 묶여 있음) 바닥보다 짧은 거리에 매달려 있습니다 (탱크에 더 가까이 갈 수는 있지만 몇 피트 이내에있게됩니다. 작은 다운 튜브는 우물 자체에 거의 아무것도 들어 가지 않기 때문에이 접근법에 유리한 장점입니다.
2. 우물에있는 모든 물을 튜브 밖으로 불어 내기에 충분한 일부 (공기압) 기압 소스 (300+ kPa). 센서의 값이 정점에 도달하면 기포가 발생하고 압력을 수 피트로 변환 할 수 있습니다.
3. 상단에는 튜브를 최대 500kPa까지 처리 할 수 있는 Freescale MPX5500DP 와 같은 차압 센서에 연결 합니다. 물 160 '. 탱크와 같이 짧은 컬럼에 대해 약간 더 정확한 것 (5100 시리즈)이 있습니다. 다양한 대기압을 허용하기 위해 차동 센서를 선택했습니다.
4. 에어 펌프를 켜고 끄는 Arduino의 세부 사항은 결정되지 않았지만 제어하려는 펌프의 종류 / 크기를 알면 간단 할 것이라고 믿습니다.

참고 : 탱크 센서에서 판독 값을 쉽게 교정 할 수 있지만 웰이 더 문제가 될 수 있습니다. 우리 자신의 경우에는 드롭 라인을 사용하여 우물 깊이와 수주 높이를 직접 측정하는 방법이 있습니다. 다른 경우에는 어려울 수 있습니다.

질문

• 이 접근법에 근본적으로 결함이있는 것이 있습니까?
• 온도 변화 (주로 우물에서 그리 많지 않은)가 여기에서 실질적인 차이를 만들까요?
• 직경이 다른 튜브에 필요한 공기량 외에 더 크거나 작은 다운 튜브를 사용하는 경우 펌프가 주어진 압력을 달성하기 위해 더 열심히 작동해야합니까?

질문에 답변하기 위해 업데이트 :

사용자 널은 시스템에 불필요한 중복이 있는지 묻습니다. 탱크의 깊이만으로는 충분하지 않습니까? 실제로는 아닙니다. 각 측정 값은 다른 측정 값이 아닌 정보를 제공합니다. 측정되는 내용에 약간의 중복이 있지만 시스템에서 온 전성 검사를위한 기회라고 생각합니다.

예를 들어, 우물에서 측정 된 유량이 집과 관개 시스템으로 결합 된 유량과 상당히 밀접한 상관 관계 (탱크 때문에 시간이 이동)가 없다면 무언가 문제 가있는 것입니다.

우물 흐름 차트와 우물 수심 차트를 결합하면 우물의 재충전 속도에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있습니다 . 충전이 중단되면 심각한 문제가 발생합니다.

마지막으로, 우리의 우물 깊이가 떨어지고 우리가 그 물 을 많이 사용하지 않는다면, 그것은 이웃의 한 사람, 즉 언덕에서 약 1/2 마일 떨어진 300 에이커의 포도원이 과도하게 펌핑하고 있다는 것을 의미 할 수 있습니다. 불행히도, 캘리포니아는 지하수에 대한 규제가없는 유일한 주이므로 우리는이를 막을 수 없으며 팝 175 달러에 3,500 갤런의 물을 주문할 준비가되어 있습니다.

대안은 멤브레인이있는 방수 용기에 동봉 된 기압 칩일 수 있으며, 무게는 바닥에 놓입니다.

Arduino 의 기압계 회로 는 Adafruit에서 10 달러 미만으로 구입할 수 있습니다. 독립형 칩을 사용하면 가격을 훨씬 더 줄일 수 있습니다. I2C를 통해 통신하므로 BeagleBone에도 연결할 수 있습니다. 최악의 두통은 이제 완전히 방수이지만 압력 변화와 내부를 분리하지 않는 인클로저입니다. 유연한 막이 필요합니다.

정확도는 약 +/- 0.5m 부정확 도로 날씨 (공기압)에 의해 다소 영향을받을 수 있지만, 공기압을 측정하는 표면의 두 번째 기압계에 의해 무효화 될 수 있습니다.

일반적으로 장치는 알려진 두 개의 깊이에 잠기고 판독 값을 고정 점으로 기록하여 소프트웨어를 개별적으로 소프트웨어로 호출해야합니다.

열린 통로에서 물을 측정하는 것은 물 절약의 기본 요소입니다. 개선 된 물 관리 기술에 대한 요구가 증가함에 따라 유량계 및 액체 레벨 센서 와 같은 저비용의 정확한 물 측정 장치가 절실히 필요합니다 .

Parshall flume이 개발 된 이래로 개방 된 수로에서 구조를 단순화하고 물 측정 장치의 정확도를 개선하려는 시도가있었습니다.

원형 연도는 원형 모양이 고랑의 자연스러운 모양에 맞기 때문에 고랑을 통한 흐름을 측정하는 데 적합한 장치로 연도 주변의 측면 흐름 가능성을 줄입니다. 이 장치는 또한 안감 및 안감이없는 운하에서 성공적으로 사용되었습니다.

높은 비용으로 인해 재배자가 물 측정 연도를 사용하지 못했습니다. 그러나 최근에는 원형 플루 임과 같은 저렴한 비용으로 재배자가 사용할 수있는 실용적인 물 측정 장치가 설계되었습니다.

이것은 내가 당신과 공유 한 내 원시 정보입니다.

물의 정확성과 지속적인 순도에 따라 (특히 순수하거나 더러울 필요는 없으며 동일한 순도를 유지해야 함) 매우 저렴한 시스템은 두 개의 전선이 물에 노출되는 것입니다 (예 : 절연이 벗겨진 이중 전선) 우물 / 용기에 담그십시오.

두 와이어 사이의 저항을 측정하기 만하면됩니다. 저항을 통해 고정 전압을 적용하고 전선 사이의 전압 강하를 측정하십시오.

다양한 거리에서 전선 사이의 전류 흐름을 허용하는 물은 담금 거리에 따라 다양한 저항을 생성합니다. 특정 깊이를 측정하는 시스템을 호출하십시오. Arduino와 BeagleBone 모두 보드에 ADC가 있으며 보드 이외의 구성 요소는 3 달러 미만입니다. 이것은 것이다 물 순도가 완전히 와이어 저항의 미세 판독을 방해 할 것이다 물 저항의 변화로 변경하는 경우 비록 실패합니다.

이것은 이것과 비슷한 회로로 우회 할 수 있지만 전선을 격리 된 상태로 유지하십시오 (침지 팁; 일부 뜨거운 접착제?) 및 서로 더 먼 거리 (예 : 래더 라인 트윈 리드 와이어)- 이 경우 다소 복잡한 회로가 필요합니다. 두 전선이 커패시터로 작동하는 LC 주파수 발생기입니다. 수위는 라인의 커패시턴스를 변경하는 유전체 역할을하며 소프트웨어의 주파수 변화를 측정해야합니다. 그래도 회로 보드는 15 달러를 넘지 않아야합니다.

실제 목표는 탱크의 물량을 측정하는 것입니다.

최소한 탱크의 경우 탱크베이스에 스트레인 게이지를 적용 할 수 있습니다. 탱크에 물이 많을수록 더 많은 무게를 의미하며, 이는 다른 양의 변형을 의미합니다. 정확한 관계는베이스와 게이지를 적용하는 방법에 따라 다릅니다.

장점은 탱크 안에 아무것도 넣지 않아도된다는 것입니다. 단점은 이것이 잘 작동하지 않는다는 것입니다.

재 : 당신의 우물을 위해 :

지오텍에서 피에조 미터는 시추공 모니터링에서 수심을 측정합니다.

전문 센서는 다음과 같습니다. https://www.geokon.com/4500-Series

가능한 DIY 토론은 다음과 같습니다.

https://www.envirodiy.org/topic/monitoring-well-or-piezometer-water-level-sensor/

https://www.envirodiy.org/construction-of-water-level-monitoring-sensor-station/