Простой датчик уровня воды для колодца


Началось все с того, что два месяца назад у нас пропала вода. Что случилось, никто точно не знает, но уровень грунтовых вод в поселковой скважине упал и вода в деревне закончилась. После трехнедельной беготни с многочисленными бутылками и канистрами было решено копать колодец. К слову сказать, земля у нас глинистая и шансы были невысоки, но по крайней мере техническую воду добыть хотелось. Для бурения использовал старый дедушкин садовый бур. Он представляет собой стальную ось с ручками буквой Т, на нижнем конце которой прикручен бур диаметром 20 сантиметров. Он был наращен строительными шпильками и пробурена дыра на глубину 4 метра. Где-то на глубине 3 метра обнаружилась тонкая прослойка песка, из которой пошла вода.
Радости было много. Тут же поехал за насосом и трубой, собрал и стали пользоваться. Вначале, конечно, вода шла грязная, но постепенно стала очищаться.
Начал думать, как реализовать систему. Выход воды, по предварительным прикидкам, был не больше 100 л/час, поэтому нужно было откачивать воду порциями, чтобы насос не хватал воздух. Нужен датчик уровня воды.
UPD: пара фоток
UPD2: Прошло 10 суток, сегодня проверил датчик — контакты абсолютно чистые! Итак, остается для применения схема с питанием датчика переменным током.
Исходные данные: две отметки, по верхней отметке насос включается, по нижней отключается.
Наиболее простые датчики используют свойство проводимости воды. Поиски в интернете дали великое множество вариантов, из которых нечего было выбрать))). Один из вариантов обеспечивал гистерезис с помощью второй пары контактов реле нагрузки, но он мне тоже не понравился. Решено делать свое.
Версия 1. Датчик представляет собой резистор подтяжки к питанию, который замыкается через воду на землю.

Конструктивно представляет собой медный кабель 3х1.5, зачищенный по уровням: самый нижний конец-земля, чуть выше — нижний уровень воды, еще выше — верхний уровень воды.
Логическая схема состоит из одной микросхемы 74HC00, которой хватает даже на индикацию. В архиве проект в Протеусе, моделирование тоже работает.
Потом купили емкость на 1000 л., фильтры, второй насос с ресивером, подключил к дому. Еще поставили ультрафиолетовый стерилизатор, все же поверхностные воды…
Теперь проблемы. Сначала не запустилась схема с импульсным блоком питания, причины не стал выяснять, заменил на трансформаторный. Кабель — датчик окисляется за три дня и начинаются глюки — насос не включается. Увеличил подтяжку до 330 кОм. Окисляется за пять дней. Причем на плюсах — синие кристаллы и разрушается медь, а на минусе — белый налет, а медь нормальная. Припаял маленькие полоски из нержавеющей стали (от автомобильных дворников). Плюсы окисляться перестали, а вот минус все равно чистить раз в неделю приходится, причем теперь насос не выключается...(((
Много думал…
В качестве версии 2 решил сделать датчик с питанием подтяжки переменным током.

Или обрастать будут оба электрода, или будут оба чистые. Переменка берется с дополнительной обмотки трансформатора питания.
Полная схема доступна в архиве.
Сегодня запустил на макетке, подождем недельку.
Печатка второй версии сделана под макетку, поэтому не удивляйтесь, 74HC00 на плате-переходнике.
UPD: Пара фоток:
Версия 1:


Сделана под внешний блок питания, думал импульсник использовать, не вышло, и в печатке косяки, не с той ноги выход взял и контакты реле оказались наоборот НО-НЗ, пришлось паять проводами. Не исправлял, поэтому печатку не выкладываю.
Версия 2:

WARNING! Кстати, таки в этой печатке тоже реле наоборот)) В протеусе все реле наоборот, что-ли?
- +3
- 06 января 2013, 22:22
- antonluba
- 3
Тут где-то в блогах проскакивало решение проблемы коррозии в виде использования периодических измерений. Если пускать ток через электроды не постоянно, а раз в минуту в течении долей секунды, то неприятных эффектов будет меньше.
- VladislavSC
- 06 января 2013, 22:51
- ↓
Есть вариант датчика воды, который можно сделать совершенно герметичным и некорродирующим. Это термодатчик с небольшой нагревательной обмоткой. При погружении в воду теплоотвод резко возрастает и происходит срабатывание датчика. В моем варианте (тоже, кстати, для колодца) это были магнитные кольца от пожарного датчика вместе с герконом от него же. Там постоянный магнит и два кольца из феррита с Tc=54°С и нагреватель из константановой проволоки. Ток через нагреватель подобран, чтобы в морозы не происходило ложных срабатываний. Датчик давно забыт в колодце и все так же работает.
Как товарищ Sicorski писал уже здесь про герконовые датчики, надежнее нет (но если делать самодельные то лучше взять пластиковые трубки а не металлические)!
Есть еще вариант два поплавка огруженых подвесить на толстой леске на леске сделать петельки которые нужно закрепить на рычажках микро-переключателей
Есть еще вариант два поплавка огруженых подвесить на толстой леске на леске сделать петельки которые нужно закрепить на рычажках микро-переключателей

Да, это все отлично, только колодец в итоге, после обсадки трубой, получился внутренним диаметром 16 см, и мудрить там какую-то механику не очень удобно, а вот кабель опустить — самое то. На нем заранее уровни можно отмерять, и поплавок внизу не застрянет, зацепившись за обратный клапан, ну, в общем, пока будет контактный датчик.
Поплавок будет в трубе, за какой он клапан там зацепится?
Только если со временем за налет внутри трубы (мало ли какие соли/мусор в воде той).
Только если со временем за налет внутри трубы (мало ли какие соли/мусор в воде той).
Обратите внимание на последнюю фотку. Канализационная оранжевая труба диаметром 16 см — стенки колодца, белая труба диам. 26 — через нее закачивается вода. Она отнюдь не идеально прямая и внизу заканчивается обратным клапаном и сеткой, они диаметром побольше. в общем места для механики не очень много…
Что случилось, никто точно не знает, но уровень грунтовых вод в поселковой скважине упал и вода в деревне закончилась.господа евреи, имейте же совесть
- kalobyte-ya
- 07 января 2013, 11:12
- ↓
по поводу датчиков: у меня в селе есть две водонапорные башни. в них датчики электроды. нержавейка. они не окисляются. окислились железные гайки и шайбы, которыми крепились провода от электродов. эти электроды подключаются к станции управления и защиты насоса. какой принцип измерения, постоянное или импульсами, неизвестно поскольку документации (печатки, прошивки) естественно нету.
поплавковые датчики также применяются скажем в дренажных насосах
www.sovpribor.ru/images/stories/OtherImages/2/upload/foto/HT-M15_3_400.gif пока поплавок выше насоса насос включен. это если про дренажные.
поплавковые датчики также применяются скажем в дренажных насосах
www.sovpribor.ru/images/stories/OtherImages/2/upload/foto/HT-M15_3_400.gif пока поплавок выше насоса насос включен. это если про дренажные.
- Stas_Tyshkevych
- 07 января 2013, 13:32
- ↓
Я маленько не по теме, но тоже водная тематика.
По какому слову искать исполнительные устройства, содержащие обычный шаровый кран, способные открываться и закрываться по управляющему импульсу или при подаче питания?
По какому слову искать исполнительные устройства, содержащие обычный шаровый кран, способные открываться и закрываться по управляющему импульсу или при подаче питания?
эти устройства обычно называют актуаторы. Пример продукция Belimo или Gruner. Есть конечно других фирм и подешевле, но это с чем имел дело.
- mishgan_zp
- 07 января 2013, 23:59
- ↑
- ↓
Я устанавливаю автоматику контроля уровня воды. Самый дешовый способ, и чаще всего используемый это кондуктометрический способ (промышленностью выпускаются контроллеры), но там не используется постоянный ток, так что сразу можешь первую схему отбросить. Купи себе такое www.rossens.ru/ros301-DIN.html в комплекте идут сразу 3 датчика из нержавейки, около 60 см длиною, можно приварить сою арматуру необходимой длины. Плюс уже есть гальваничекая развязка и встроен блок питания. К выходу подключаешь контактор и соединяешь с насосом.
Синие кристаллы на аноде — продукты электрохимического окисления меди. белый налёт — осадок солей активных металлов(кальций, магний), содержащихся в воде(они не могут быть восстановлены на аноде, поэтому получается водород и малорастворимые соли).
При припаивании к медному электроду пластинки и другого металла и погружении этого в электролит(колодезную воду) возникает разность потенциалов из-за различия электродных потенциалов металлов. Это даёт пусть и небольшую, но ЭДС, дающую на входах логических элементов 1 и препятствующую выключению. Осмотрите места пайки. Если там есть места, где с водой будет соприкасаться и медь и нержавейка — то изолируйте как-то медь от воды, иначе ЭДС у вас там постоянно возникать будет. а вообще: сделайте оба электрода полностью из нержавейки — вот и решение проблем.
При припаивании к медному электроду пластинки и другого металла и погружении этого в электролит(колодезную воду) возникает разность потенциалов из-за различия электродных потенциалов металлов. Это даёт пусть и небольшую, но ЭДС, дающую на входах логических элементов 1 и препятствующую выключению. Осмотрите места пайки. Если там есть места, где с водой будет соприкасаться и медь и нержавейка — то изолируйте как-то медь от воды, иначе ЭДС у вас там постоянно возникать будет. а вообще: сделайте оба электрода полностью из нержавейки — вот и решение проблем.
То есть вы имеете в виду, что если электроды будут целиком из нержавейки, можно и на постоянном токе все оставить и осаждаться ничего не будет?
Нет. На катоде(-) осадок по-любому будет. Ибо вода не дистиллированная там протекает(а соответственно, будут осаждаться соли активных металлов). И анод корродировать будет, просто гораздо медленнее. Исчезнет проблема невыключения насоса из-за возникновения гальванической пары в месте спая «медь-сталь».
Я на даче делал такой же датчик уровня, но электродами служили оцинкованные резьбовые штанги. Дак вот при наполнении бочки на них получалась существенная разность потенциалов и мультиметр ut-33a не мог измерить сопротивление. Подозреваю, что из-за разности концентраций кислорода в воде, а может ещё из-за чего. В итоге сделал так, что подаю с микроконтроллера меандр около 100 герц, причём через конденсатор, чтоб не было никакой постоянной составляющей и измеряю падение напряжение на последовательном резисторе. За три года штанги конечно местами прогнили на половину, но работают.
Ну вот я так и сделал в версии 2, только я промоделировал и показалось, что меандр — не выход, даже с конденсатором, потому что конденсатор заряжается относительно земли на +5, а разряжается тоже относительно земли через воду до 0, то есть даже если минус и получается, то намного меньше чем плюс. Если ошибаюсь, разжуйте мне, пожалуйста.
Поэтому сделал на сетевом трансе. Ну или нужен нормальный инвертор/флайбек/на переключаемых конденсаторах.
Поэтому сделал на сетевом трансе. Ну или нужен нормальный инвертор/флайбек/на переключаемых конденсаторах.
У меня общий штырь идёт на общий схемы. Штыри датчиков в схеме соединенины на общий через 1МОм(можно и 10М, не важно) и через конденсатор 4,7мкФ к делителю из двух резисторов по 330КОм. Один резистор на общий, другой резистор к меандру 0..5 В с ножки микроконтроллера. Ну и от точки соединения резисторов и конденсатора на вход АЦП контроллера с опорным 5В. Так три года работает, затоплений не было. Измеряется разница между сигналами при выходе 0 и 5 В. Более точно сейчас не скажу, надо смотреть.
Да, так получается нормальная переменка, только амплитуда маленькая, или АЦП использовать или усилитель, правда, можно было меандр усилить транзистором до 12В, а потом уже делитель…
У меня просто давно уже лежал маленький транс с двумя обмотками по 12В, вот я его и использовал. Пока работает нормально.
У меня просто давно уже лежал маленький транс с двумя обмотками по 12В, вот я его и использовал. Пока работает нормально.
Ну на проводных датчиках сделать это понятно. контакты, соль, окисления и все прочие прелести. Это все временные решения ибо чистить заманает.
А вы предложите бесконтактный способ решения. Акустический или барометрический, можно еще лазерный (но как то стеклышко неинтересно протирать). Это обществу куда полезнее и нет детских болезней.
А вы предложите бесконтактный способ решения. Акустический или барометрический, можно еще лазерный (но как то стеклышко неинтересно протирать). Это обществу куда полезнее и нет детских болезней.
Хочется поставить датчик в бак горячей воды в бане. Те же задачи — знать когда включать и когда выключать насос…
1) вариант с замыканием цепи через воду отпал сразу — проводил эксперимент в кружке))). Контакты мигом растворились.
2) Тоже был вариант с магнитом на поплавке и герконе или датчике холла. но не понятно как это сделать — вода 100 градусов, можно ли пихать и магнит и все остальное в такую воду? особенно поплавок…
3) Датчик на основе изменения емкости в кружке срабатывал хорошо. с водой и без воды емкость достаточно отличалась. НО… не будет ли тоже окислятся, или что гораздо вероятней просто покрываться солью?
Самое опасное проморгать этот момент, забыть про эту проблему и вылить всю воду. бак сгорит((
Пока что сделать и проверить это руки не дошли.
1) вариант с замыканием цепи через воду отпал сразу — проводил эксперимент в кружке))). Контакты мигом растворились.
2) Тоже был вариант с магнитом на поплавке и герконе или датчике холла. но не понятно как это сделать — вода 100 градусов, можно ли пихать и магнит и все остальное в такую воду? особенно поплавок…
3) Датчик на основе изменения емкости в кружке срабатывал хорошо. с водой и без воды емкость достаточно отличалась. НО… не будет ли тоже окислятся, или что гораздо вероятней просто покрываться солью?
Самое опасное проморгать этот момент, забыть про эту проблему и вылить всю воду. бак сгорит((
Пока что сделать и проверить это руки не дошли.
habrahabr.ru/post/156261/ вот это пытаюсь повторить. приехали уже 5 датчиков. пробовал пока-что в куске трубы 83 см диаметром 110 мм — что бы корректно мерял необходимо точно выставить в центре трубы и строго горизонтально. ну буду еще экспериментировать как он будет мерять 400-500 мм расстояние.
- Stas_Tyshkevych
- 08 января 2013, 20:34
- ↓
Канализационная оранжевая труба диаметром 16 см — стенки колодцаСомневаюсь, что там требуется пищевая.
полипропиленовые трубы – серого цвета, поливинилхлоридные – оранжевые или розово-желтые, а полиэтиленовые, как правило, черные.
Как правило оранжевые делают толще чем серые — для наружной и внутренней инсталляции соотвественно.
Пищевая труба там не требуется потому как колодезная вода не является питьевой.
Как правило оранжевые делают толще чем серые — для наружной и внутренней инсталляции соотвественно.
Пищевая труба там не требуется потому как колодезная вода не является питьевой.
UPD2: Прошло 10 суток, сегодня проверил датчик — контакты абсолютно чистые! Итак, остается для применения схема с питанием датчика переменным током.
Приветствую, повторил Вашу конструкцию. Проверяю в бочке с грязной водой, роли электродов выполняют стальные ржавые болты. Полет нормальный. Но есть вопрос, если не подцеплять электроды, то при включении/выключении питания происходит какой-то переходной процесс, реле щелкает, поставил шунты из электролитов после формирователя на 2 мкФ, дало задержку, но переходной процесс имеет место быть =(. Второе, когда электроды подключенны, электрод верхнего уровня вне зоны соприкосновения воды, электрод нижнего уровня и общий в воде, при включении питания реле отрабатывает, когда должен быть только нижний уровень и гореть желтый светодиод. Если вытащить электрод НУ и ВУ и по порядку опускать в воду — девай реагирует адекватно. Помогите решить проблему, предполагаю, что возможно можно уменьшить номиналы резисторов после формирователя уровней по входу логики?
Я сейчас заменил 74нс00 на 74нс132, это то же самое, только с триггерами шмитта на входе. Переходного процесса у меня нет.
При включении откачивает до выхода из воды электрода ну, так что норм.
Схему я моделировал в протеусе. Можете попробовать сами поэкспериментировать. Но лучше поискать другую. В интернете видел где-то схему с усилителем переменного тока на одном транзисторе в качестве первого каскада, а потом уже логика. Да и вообще, надо доработать бы это все.
При включении откачивает до выхода из воды электрода ну, так что норм.
Схему я моделировал в протеусе. Можете попробовать сами поэкспериментировать. Но лучше поискать другую. В интернете видел где-то схему с усилителем переменного тока на одном транзисторе в качестве первого каскада, а потом уже логика. Да и вообще, надо доработать бы это все.
Ну по идее после формирователя триггер Шмитта должен нормально реагировать на уровни. Спасибо. Попробую заменить мелкосхему. По идее мне бы еще чувствительность регулировать, но чую нужен компаратор, потенциометр в цепи переменки последовательно с 330 кОм роли не сыграет. Хотя данная схема на и-не работает даже с дистиллированной водой с авторынка.
А еще можно было намутить датчик уровня воды, как датчик давления — тогда не было бы проблемы с окислением контактов.
А еще можно и ультразвуковой датчик сваять…
PS: окисления совсем незначительные. Думаю до года можно забыть о прутах с нержавейкой в баке.
PS: окисления совсем незначительные. Думаю до года можно забыть о прутах с нержавейкой в баке.
Для ультразвукового нужно излучатель и приемник ни какие попало, нудная калибровка (хотя я считаю это довольно веселым и развлекательным моментом). А тут — взял два датчика давления (герметичные изначально), один на воздухе поставил, второй «у самой у глубине». Потом посчитал разницу давлений — это и будет чистое гидростатическое давление (то есть — можно не гнаться за точными расстояниями, как в ультразвуке или как в электродах, давит — со всех сторон одинаково). Зато измерения «плавные», а не 5 позиций, как у топикстрартера. Можно в лог писать и статистику потом наводить :)
Ну, взапрвду: "«А вчерась мне была выволочка. Хозяин выволок меня за волосья на двор и отчесал шпандырем за то, что я качал ихнего ребятенка в люльке и по нечаянности заснул. А на неделе хозяйка велела мне почистить селедку, а я начал с хвоста, а она взяла селедку и ейной мордой начала меня в харю тыкать. Подмастерья надо мной насмехаются, посылают в кабак за водкой и велят красть у хозяев огурцы, а хозяин бьет чем попадя. А еды нету никакой. Утром дают хлеба, в обед каши и к вечеру тоже хлеба, а чтоб чаю или щей, то хозяева сами трескают. А спать мне велят в сенях, а когда ребятенок ихний плачет, я вовсе не сплю, а качаю люльку.
Есть слегка бу датчик уровня овен. При желении могу сделать его схему. Там на контакты идёт переменка примерно 10-12В.
Итак:
описание: www.pribor-pk.ru/owen/pdf/SAU_M6_298.pdf
Схема:

как прикрепить схему в виде исходника я не понял :(
описание: www.pribor-pk.ru/owen/pdf/SAU_M6_298.pdf
Схема:

как прикрепить схему в виде исходника я не понял :(
У тебя явные ошибки в цепочках R21R28C5VD2 и двух аналогичных. Ну и схема нарисована довольно нечитабельно, микросхемы лучще разбить на отдельные логические элементы и нарисовать их так, как требуют правила удобочитабельности.
Алсо, входы, соединенные с электродами (IC1.1, IC1.5, IC2.1) точно никуда не подтянуты? Это выглядит довольно странно.
Алсо, входы, соединенные с электродами (IC1.1, IC1.5, IC2.1) точно никуда не подтянуты? Это выглядит довольно странно.

Вот такие в общем у меня повторяшки получились. Работают нормально. Пробовал в разной воде, даже в дистиляте. Работает. Трансы с другой стороны ПП. Сначала сделал побольше, что бы поэкспериментировать, прикрутил последовательно 240 кОм, потенциометр на 100 кОм и электролиты на 4,7 мКф (после заменил на 2 х 1мКф 1206 неполярные) на каждый канал измерения, получилась примерно 2х, 3х секундная зедержка от реакции на датчики, во избежание срабатывания при всплесках воды.
я с свое время использовал датчик давления для измерения уровня. Но моя схеа была датчик в нижней части емкости для воды и по давлению столба жидкости видел сколько ее там. Датчики использовал freescale. Вам можно предложить использовать трубку в верхей части которой установлен датчик давления (герметично). есть датчики сразу с выходом 0-5 вольт. Поставите на вольтметр и будет вам счастье. 10 kpa это метр воды если мне не изменяет память
- pistoletov
- 18 ноября 2014, 15:27
- ↓
Обнаружил один нехороший эффект в вашей схеме. Во первых, при включении, на секунду срабатывает реле (видимо переходные процессы). Если например использовать только 1 датчик ВУ и общ., то при некоторых обстоятельствах, например водичка по пруту бежит или через тонкий слой воды между прутом и уровнем воды начинает стрекотать как автомат Калашникова. Я увеличил емкость керамики по входу для задержки от болтанки на 1 мкФ (дает около 2х секунд), уменшил чувствительность, заменив подтяжки на меньшие значения. Победил эффект стрекотания, но мне кажется — это не гуд. Временная цепочка на выходе ИС, ну не то. Как можно сделать задержку срабатывания выхода?

У меня все проблемы решились заменой микросхем на 74HC132. Это то же самое, только с триггерами шмитта на входах.
А вообще, входные цепи требуют доработки. Я позже в интернете видел схему с усилителем переменного тока на одном транзисторе в качестве входного каскада. Поищите.
А вообще, входные цепи требуют доработки. Я позже в интернете видел схему с усилителем переменного тока на одном транзисторе в качестве входного каскада. Поищите.
Скажите пожалуйста, вы подтяжку как считали, по входным токам уровней ИС? 820кОм на минус — это не слишком много? С такой чувствительностью девайс измерял даже сопротивление моего тела иногда =) И водичку из обратного осмоса. Я сейчас верх подтянул на 100кОм, низ на 470 кОм, эмпирически, вроде работает.
Комментарии (98)
RSS свернуть / развернуть