подскажите ультразвуковой датчик для измерения до 10 м, для измерения уровня воды Опции

[Метценгерштейн]

шилды для ардуино до 5 метров. Не подходят. Задача- померять уровень воды в колодце. Максимальная глубина 10 метров. Думается, лучшее решение- УЗ сенсоры. Из недорогого есть что?

[Herz]

Из недорогого есть что?

Из совсем недорогого есть Гугл.

[Метценгерштейн]

гугл- это какая-то модель?)
думаете, я там не облазил все? Вопрос - может кто сталкивался или может работал и порекомендует.
В гугле ничего подходящего не встретил, кроме древнего описания одного дорого модуля у дихалта.

[Herz]

гугл- это какая-то модель?)
думаете, я там не облазил все? Вопрос - может кто сталкивался или может работал и порекомендует.
В гугле ничего подходящего не встретил, кроме древнего описания одного дорого модуля у дихалта.

То есть, если не встретили, то прячутся? Хотите сказать, если кто сталкивался и может порекомендовать, то это нечто особенное, не известное Гуглу? По-моему, просто плохо искали. И пытаетесь переложить на других свою работу. Вам ведь не просто какую-то деталь с определёнными параметрами порекомендовать надо, а найти продукт, определить его цену, представить - подойдёт ли.... А Вашим следующим вопросом будет: "а чтоб доставаемый был?"

[blackfin]

CN0343

[kovigor]

шилды для ардуино до 5 метров. Не подходят. Задача- померять уровень воды в колодце. Максимальная глубина 10 метров. Думается, лучшее решение- УЗ сенсоры. Из недорогого есть что?

Будет погрешность, т.к. скорость ультразвука в воздухе зависит от температуры. Это приемлемо ?

А по вашему вопросу - вот этот app. note гляньте:

http://www.ti.com/lit/an/slaa136a/slaa136a.pdf

А еще, мощно взять более мощный излучатель, но тогда не лучше ли купить готовый ультразвуковой уровнемер ?

[Метценгерштейн]

Будет погрешность, т.к. скорость ультразвука в воздухе зависит от температуры. Это приемлемо ?

А по вашему вопросу - вот этот app. note гляньте:

http://www.ti.com/lit/an/slaa136a/slaa136a.pdf

А еще, мощно взять более мощный излучатель, но тогда не лучше ли купить готовый ультразвуковой уровнемер ?

спасибо. поизучаю.
погрешность допускается большая -сантиметров 10-20, думаю, пойдет.

[Herz]

спасибо. поизучаю.
погрешность допускается большая -сантиметров 10-20, думаю, пойдет.

Подумайте также и о том, что уровень воды в колодце не меняется на все десять метров. Кроме того, у луча есть немаленькая дивергенция. А ещё - отражения от стенок, приводящие к наложениям и поймёте, что задача простым умощнением не решается. Не лучше ли опустить эхолот поближе к воде на стабильную глубину, заведомо выше максимального уровня, но на минимум? И с комплектацией проблем будет меньше, и собственно с измерениями.

[Guest_TSerg_*]

Поплавок и, без всяких затей, вполне достаточен.

[Метценгерштейн]

там в колодце или обсыхает полностью, или через верх льется, когда дожди.
опустить пониже- думал, но не получится из-за этого. Поплавок- либо торчать будет выше дома, либо не видно его будет. Тоже думал.
пока гугл рою, заодно тут и спросил.

[muravei]

там в колодце или обсыхает полностью, или через верх льется, когда дожди.
опустить пониже- думал, но не получится из-за этого. Поплавок- либо торчать будет выше дома, либо не видно его будет. Тоже думал.
пока гугл рою, заодно тут и спросил.

Поставьте два. Точнее, повесьте на веревочках , веревочки привяжите к контактам, контакты - к контроллеру...

[alexvu]

Если при дождях через верх льется - это у Вас грунтовые воды попадают, плохая труба у колодца.
Можно сделать механику (поплавок + полиспаст + гиря).
Можно весовой датчик (полую трубу опустить почти до дна и наверху измерять выталкивающую силу (или остаточный вес, если труба железная, но тогда лучше нержавейку, чтобы ржавчина не влияла на результат).
Или контактный датчик с резисторами и несколькими электродами по высоте (на электроды подавать либо минус, либо переменное напряжение).

[Herz]

там в колодце или обсыхает полностью, или через верх льется, когда дожди.

Это серьёзно. Тогда бы я предложил тоже - пластиковую 10-метровую трубу, опущенную нижним концом почти до дна, а верхний - соединить с датчиком давления, такие найти легко. Должно получиться достаточно просто и надёжно.

[alexvu]

Про датчик давления (барометрический) я тоже сначала подумал, но его показания будут сильно зависеть от температуры воздуха в трубе и от растворения воздуха в воде, так что лучше весовой датчик с поплавком постоянного объема.
Вообще, интересно, какие решения будут приниматься исходя из показаний датчика? Может, достаточно отключать насос при отсутствии воды (один фикс. уровень)?

[Herz]

Да какое растворение? Порядок величины погрешности, с ним связанной, каков?
И температура в трубе будет той же, что и снаружи.
Так что, правильно выбранный дифференциальный датчик даст более чем нужную достоверность.

[Tanya]

Так что, правильно выбранный дифференциальный датчик даст более чем нужную достоверность.

Это если очень-очень тщательно-тщательно загерметизировать. Или подавать немного газа в эту трубку, чтобы он пробулькивал внизу. Компрессор нужен будет на 10 метров водяного столба - атмосферу примерно...

[alexvu]

Ну вот, предположим, за год может 1/10 часть воздуха, находящегося в трубе под давлением выше атмосферного, раствориться в воде.
И уровень в трубе поднимется на метр, т.е. такая будет ошибка.
От температуры - то же самое, при изменении темп. от -15 до +15гр. объем воздуха изменится примерно на 10% при том же давлении (высоте столба воды), и опять же ошибка в метр на 10м высоты. Можно, конечно, вводить термокомпенсацию и т.д., но это усложнение и опять же потеря точности, хотя бы потому, что температуру мы измеряем в одной точке, а как она распределена по высоте - не знаем.
Но барометрические датчики применяются во многих местах, например в стиральной машине.
Там труба заполняется водой нанадолго и при постоянной температуре, и факторы ошибок не успевают накопиться.

[Plain]

там в колодце или обсыхает полностью, или через верх льется, когда дожди ... Поплавок- либо торчать будет выше дома, либо не видно его будет

Не понятно, с какой стати на него смотреть? Речь об одном поплавковом контактном (они вроде по 100 р.) датчике, а если усыхает, то о двух — чтобы один отключал насос, если качать нечего, а второй включал, когда есть чего.

Сообщение отредактировал Plain - Nov 24 2014, 14:47

[Herz]

Это если очень-очень тщательно-тщательно загерметизировать.

Не думаю, что это большая проблема.

Ну вот, предположим, за год может 1/10 часть воздуха, находящегося в трубе под давлением выше атмосферного, раствориться в воде.
И уровень в трубе поднимется на метр, т.е. такая будет ошибка.

Трудно мне поверить, чтобы воздух так хорошо растворялся в воздухе, но раз в год трубу можно и вынуть для регламента. А с температурой и того проще - снаружи ведь тоже меняется.

[Tanya]

Не думаю, что это большая проблема.

А я думаю... уверена практикой.

[evc]

шилды для ардуино до 5 метров. Не подходят. Задача- померять уровень воды в колодце. Максимальная глубина 10 метров. Думается, лучшее решение- УЗ сенсоры. Из недорогого есть что?

Для колодца нужно учитывать диаметр! У каждого ультразвукового датчика есть такой параметр - угол излучения.
Например у вот этого датчика угол 15гр. На 10м, диаметр "пятна" будет примерно 2.7м. А какой у вашего колодца диаметр?

[blackfin]

Для колодца нужно учитывать диаметр!

Зачем?

[SM]

А если взять металлопластиковую трубу, и мерять емкость между электродом, лежащим на дне колодца и алюминиевой обкладкой трубы? Труба до дна, низ трубы гидроизолирован так, чтобы не было контакта воды и алюминиевой обкладки, но вода свободно поступала в трубу. Емкость будет увеличиваться, чем больше трубы под водой.

А вообще, взять рыболовный эхолот (есть и с датчиками на RF, без провода, они до 30м расстояния работают между датчиком и прибором), бросить датчик на воду, и пусть там плавает. Правда, угол луча там больно широкий, сложно сказать, что он покажет, когда сплошное эхо от стенок колодца будет.

[Guest_TSerg_*]

Полагаю, что лет через 10 в качестве обычного решения будет паук-робот, который лазает по стенкам, следит за уровнем воды и сообщает ментально Хозяину о своем понимании проблемы, причем в стихах и ждет указаний Хозяина.

[alexvu]

Насчет роботов через 10 лет не уверен, но точно могу сказать, что людям также будет лень исправить обсадку колодца, и проще будет изобретать всякие экзотические решения.
Кстати, в копилку экз. решений - вверху лазерная рулетка, а внизу поплавок с отражателем (а может, и так отражения от воды будет достаточно).
Емкостной датчик также имеет место быть, надо только подобрать частоту и ток контроля, чтобы не было ошибок из-за пленки воды на трубе. И, опять же, температурный коэф. может влиять (а может и нет, не буду утверждать).

[SM]

чтобы не было ошибок из-за пленки воды на трубе.

Для этого ток побольше... Датчикам уровня для скважин то это не мешает, а значит сопротивление пленки значительно больше сопротивления в столбе воды. Температура воды в колодце обычно вполне себе стабильна, особенно, если она из слоя с глубины >= 10м

[evc]

Зачем?

Ультразвуковые датчики работают на радарном принципе. Излучают сигнал. Ждут. Получают эхо. Учитывают временной интервал между излучением и принятием эха. Дальше вопрос арифметики. Зная скорость распространения звука (в воздухе), вычисляется расстояние до отражающего объекта.
[Дальше - прошу прощения - я физику изучал на другом языке, и хотя из меня физик никудышный, попытаюсь объяснить суть дела переводя слова напрямую]
Когда волна, распространяющаяся в одной (однородной) среде, достигает границу, где начинается другая среда, и если есть разница между скоростями распространения волны в этих двух средах, у этой границы (между этими двумя средами) возникает переломление и отражение волны.
Когда в воздушной среде трубы колодца запущена ультразвуковая волна, она, в зависимости от угла излучения, расширяется до того момента, когда диаметр ультразвуковой волны выровняется с диаметром трубы колодца. Если примем стандартный (средний) диаметр трубы колодца 1200мм, то это будет расстояние между излучателем и точкой равенства диаметров волны и колодца - 5м (примерно). В этом месте возникнет отраженный сигнал, который воспримется датчиком как отражение от объекта. Таким образом, в трубе с диаметром 1.2м, датчик не будет "видеть" ничего дальше 5-и метров.
Это все справедливо, если принимаем, что угол излучения датчика - 15гр. Я лично (лично я!) не встречал датчиков с меньшим углом излучения, при такой мощности. Конечно, если пользовать сфазированную решетку, условия в корне меняются. Но! Это очень дорого. Обычные датчики работают на пьезоэлектрическом излучателе, или, как в случае того датчика, котрый я дал в пример, электростатического, и он только один, поэтому углы там - достаточно большие.
Иными словами - дальше точки выравнивания размеров начальной среды и ультразвуковой волны, обычный ультразвуковой датчик не будет "видеть" ничего.
Я, лично (я лично!) пользовал бы лазерный датчик. Со всеми вытекающими из оптического принципа работы...
Здесь педлагают всякие емкостные, поплавковые методы ... это предлагают люди, которым никогда не доводилось проектировать необслуживаемые системы со сроком работы больше сутки...

[SM]

Таким образом, в трубе с диаметром 1.2м, датчик не будет "видеть" ничего дальше 5-и метров.

Отраженный сигнал начнется с этого момента, и закончится тогда, когда волна дойдет до уровня воды. Так что, определить глубину, теоретически, вполне возможно. Вопрос лишь в обработке сигнала. Это раз. А два - датчик, который будет работать на 10 м по воздуху... Это Вам не десятки см парктроников. Вот это уже уже сложность. А вот работать на 10, и на 100 метров по воде (если датчик будет плавать) - это без проблем.

Здесь педлагают всякие емкостные, поплавковые методы ... это предлагают люди, которым никогда не доводилось проектировать необслуживаемые системы со сроком работы больше сутки...

Емкостной датчик уровня в моей личной скважине на дачном участке с какой-то стандартной итальянской релюшкой работает безотказно уже лет 10... Но там датчик "дошла вода до уровня, или не дошла". А не измерение уровня. Если не верите в линейный емкостной датчик, то поставьте гирлянду таких промышленных датчиков, через каждые 40 см (раз погрешность +-20 см допустима). Они то проверено работают годами в скважинах. Да или еще проще - гирлянду из "болтов из нержавейки", а-ля тех, что рекомендуют для релюшки CLM/3S (датчик типа SL 1/00) - они вообще работают на принципе, что вода проводит ток, и замыкает цепь между самым верхним датчиком и самым нижним. Так что не надо "ля-ля" на тему необслуживаемых систем и датчиков.

[fider]

На затравку - вариант измерения уровня из известной книги Датчики (Виглеб)

[Herz]

А я думаю... уверена практикой.

Смените...

[evc]

Отраженный сигнал начнется с этого момента, и закончится тогда, когда волна дойдет до уровня воды...

С этого момента можно поподробнее? Образуется сферическая волна (с каждой точки по всему периметру) с углом распространения все 180 (360) градусов. Как считаете, какое эхо "учтет" датчик - директно отраженное с этой точки или вторично отраженное с поверхности воды?

Емкостной датчик уровня в моей личной скважине на дачном участке с какой-то стандартной итальянской релюшкой работает безотказно уже лет 10...

Я не хотел ни в коем случае обидеть ваш датчик... Но на сколько я понял задачу - нужно учитывать текущий уровень воды... А ... в вашей скважине нет никаких отложений ... там, ... типа соли всякие ... прям дистиллированная у вас вода в скважине? Кстати именно эти `тальянские ( ) меня один раз так поимел подвели! Накопился накипь (скорее налет какой-то) .. как стали врать!!!

[blackfin]

. В этом месте возникнет отраженный сигнал, который воспримется датчиком как отражение от объекта. Таким образом, в трубе с диаметром 1.2м, датчик не будет "видеть" ничего дальше 5-и метров.

Плохо Вы изучали физику, иначе бы знали, что для звуковой волны, падающей на твердую поверхность, угол падения равен углу отражения. Из этого следует, что звуковая волна, падая на стенку колодца под острым углом, отразится под острым же углом от этой стенки и продолжит распространяться дальше вглубь колодца, где и отразится от поверхности воды. Отраженная волна также имеет шанс на обратном пути отразиться под остым углом от стенки колодца и попасть в итоге на принимающий сенсор. На практике это приводит к появлению множественного отклика, но если "разность хода" вдоль различных путей звука невелика, как в случае падения под остым углом, то множественный отклик выглядит как расширение длительности принятого импульса. При этом, время прихода переднего фронта отраженного импульса определяется кратчайшей траекторией волны звука, т.е., траекторией волны вообще не попавшей на стенки колодца. Кроме того, амплитуда излучаемой звуковой волны на краю диаграммы направленности (ДН) излучателя в разы меньше амплитуды волны излучаемой в направлении максимума ДН. Это приводит к дополнительному подавлению заднего фронта импульса. Ну и, наконец, в силу геометрии задачи, общая площадь отражения волны от воды на дне колодца в разы больше площади отражения от стенок колодца, что также ослабляет влияние ложных лучей на точность измерения уровня воды. Как-то так..

[evc]

Плохо Вы изучали физику...Как-то так..

Конечно, всегда можно сказать, что вы тоже плохо изучали физику, потому что не учитываете длину волны соотносительно размеров физических объектов ее отражающих...
Но я никогда таких вещей не говорю...
К тому же, вы не учитываете способ детектирования ультразвуковых волн ... ну вообще!

[SM]

С этого момента можно поподробнее? Образуется сферическая волна (с каждой точки по всему периметру) с углом распространения все 180 (360) градусов. Как считаете, какое эхо "учтет" датчик - директно отраженное с этой точки или вторично отраженное с поверхности воды?

Не буду вдаваться в подробности, но вторично отраженное эхо на порядок слабее, и его никто не учтет. А вот первично отраженное эхо от каждой точки, начиная от первого, самого ближнего отражения, и заканчивая самой нижней точкой, где дно, или вода, эхолот учтет. Вы просто забыли, что после начала отражения основная, первичная, волна, не остановилась, а продолжает распространяться вниз, отражаясь и отражаясь. Иначе бы эхолоты с функцией "Structure Scan" не показывали бы ничего того, что показывают, всякие там затопленные бревна и бетонные плиты. Да и обычные эхолоты бы не отличали бы коряг от дна. Но ведь и линию дна четко отображают, и коряги.

Я не хотел ни в коем случае обидеть ваш датчик... Но на сколько я понял задачу - нужно учитывать текущий уровень воды... А ... в вашей скважине нет никаких отложений ... там, ... типа соли всякие ... прям дистиллированная у вас вода в скважине? Кстати именно эти `тальянские ( ) меня один раз так поимел подвели! Накопился накипь (скорее налет какой-то) .. как стали врать!!!

У меня там железа - мама не горюй, когда насос вынимал на замену, все вокруг слоем какой-то гадкой ржавой глины покрыто. Но оно по факту не мешает работать системе. Отложения на корпусах датчика и проводах имеют значительно большее сопротивление, чем столб воды, и, поэтому, все работает без проблем годами. Кстати, в дистиллированной воде они бы не работали, она диэлектрик - ток не проводит...

[ДЕЙЛ]

Ну вот, предположим, за год может 1/10 часть воздуха, находящегося в трубе под давлением выше атмосферного, раствориться в воде.
И уровень в трубе поднимется на метр, т.е. такая будет ошибка.
От температуры - то же самое, при изменении темп. от -15 до +15гр. объем воздуха изменится примерно на 10% при том же давлении (высоте столба воды), и опять же ошибка в метр на 10м высоты. Можно, конечно, вводить термокомпенсацию и т.д., но это усложнение и опять же потеря точности, хотя бы потому, что температуру мы измеряем в одной точке, а как она распределена по высоте - не знаем.
Но барометрические датчики применяются во многих местах, например в стиральной машине.
Там труба заполняется водой нанадолго и при постоянной температуре, и факторы ошибок не успевают накопиться.

А нельзя ли в колодец на дно опустить герметичный датчик давления с помощью той же трубы или тупо привязать к гире 16 кг? Из физики помню формулу P=pgh. Отклонения плотности и температуры мало скажутся на таком способе измерения урорвня.
UP: если так уж нужно именно ультразвуковой датчик, то нормальный заводской на такую глубину стоит от 30 тыщ рублей.

Сообщение отредактировал ДЕЙЛ - Nov 25 2014, 08:06

[SM]

Только два датчика (абсолютных), второй наверху - атмосферное давление отнюдь не константа.

[ДЕЙЛ]

Только два датчика (абсолютных), второй наверху - атмосферное давление отнюдь не константа.

можно и так, но всё же лучше, чем с ультразвуковым изобретать способы фильтрации кучи ложных отражений

[blackfin]

можно и так, но всё же лучше, чем с ультразвуковым изобретать способы фильтрации кучи ложных отражений

Лучший способ давно уже предлагали: Берется вертикальная тонкая проволока..

[SM]

Лучший способ давно уже предлагали: Берется вертикальная тонкая проволока..

В колодце, и в скважине, это не работает. Там, внизу, ниже метров 3-4-х, температура воды и воздуха примерно одинакова. Градусов 3-6...

[Plain]

SM, имеется ввиду измерение отношений тепловых сопротивлений, т.е. нагрев известным током и последующее наблюдение за остыванием.

[blackfin]

В колодце, и в скважине, это не работает. Там, внизу, ниже метров 3-4-х, температура воды и воздуха примерно одинакова. Градусов 3-6...

Смысл измерения не в разнице температур воды и воздуха, а в разнице теплообмена.

В той дискуссии есть подробные пояснения:

Смысл данного метода в том, что в воде проволока почти не нагреется, а на воздухе весьма сильно.
Когда-то давно выпускалось устройство под названием бареттер. Принцип похожий.
Ток подбирается такой, чтобы в воде разогрев был небольшой (1 - 5 градусов), а в воздухе большой (50 - 100).
Поэтому нам не важна начальная температура среды (если отвлечься от квадратичных поправок в ТКС).

[SM]

Понял, я то подумал о другом, прочитав именно то сообщение, на которое сослался blackfin, что вся суть в разнице температур сред. Хотя, разность давлений наверху и на дне, значительно проще в реализации. Не говоря уже о гирлянде стандартных скважинных дискретных датчиков уровня.

[ДЕЙЛ]

SM, имеется ввиду измерение отношений тепловых сопротивлений, т.е. нагрев известным током и последующее наблюдение за остыванием.

а с метрологией как? Я всётки датчик давления на дно поставил бы и всё. Для точности ещё вверху для измерения атмосферного давления. С ультразвуковым имел дело - даже у импортного за 25 тыщ с токовым выходом наблюдались пропадания отражённого сигнала на ёмкости 2 метра глубиной. Можно сделать вот так ещё:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yes]

извиняйте если баяню, но
1) датчик давления на дно (если уж совсем адская точность нужна, то еще барометр для компенсации атмосферы)
2) измерять "воздушный" столб (ну и вычитать из общего - скорость звука в воздухе медленная, можно тормозным девайсом измерить, или использовать как резонатор и по частоте мерить длину