Détection du niveau d'eau, où l'eau est quelque peu polluée et contient d'importants sels dissous

J'ai trouvé ici cet excellent QnA qui offre plusieurs options pour mesurer ou détecter le niveau d'eau. Pour mon cas, il suffit de différencier 4 niveaux d'eau (très bas, bas, moyen, plein), du réservoir.

Je dois faire de même, mais dans mon cas, je dois faire face à une préoccupation, à savoir que ce n'est pas exactement de l'eau potable propre. L'eau, qui est pompée d'un puits tubulaire profond, semble être quelque peu polluée par du limon (les types rouille brun foncé / noirâtre) et beaucoup de sels dissous. Alors que le limon est filtré par un préfiltre à sédiments en feutre / microfibre de 5 microns, dans la section post-pompage, il est présent dans le puisard au niveau du sol. Le sel est également une grande préoccupation, car il tache (dépôts de sel) le métal, le plastique et à peu près n'importe quelle surface. Toute pièce en métal / plastique laissée immergée assez longtemps, obtient un dépôt de sel assez important, qui doit être éliminé (avec difficulté).

Compte tenu de ces caractéristiques de l'environnement d'exploitation, je me demandais laquelle des méthodes suivantes (toutes issues de la précédente QnA citée ci-dessus) de détection du niveau d'eau, devrait fonctionner de la manière la plus fiable et avec un minimum d'entretien requis au fil du temps.

1. Transducteur de pression différentielle au fond du réservoir. Quelle est la probabilité que la surface de détection ou ses bords soient obstrués par le dépôt de sel / limon et cessent de fonctionner dans quelques mois. Le dépôt de sel / limon lui-même peut introduire des erreurs de lecture de pression dans le temps.

2. Interrupteur à flotteur - Comme il a des pièces mobiles, je me demande si elles peuvent être rendues immobiles (perdre la mobilité du flotteur) par le dépôt de sel / limon?

3. Détection capacitive - Cela n'est pas expliqué en détail dans la QnA citée, mais j'ai lu ailleurs que cela dépend d'un coefficient diélectrique moyen de l'eau, où 2 sondes isolées sont placées le long de la profondeur du réservoir / puisard, assez proximité. La capacité de celui-ci varie avec le niveau d'eau qui est mesuré. Le mécanisme exact n'est pas clair. En outre, apparemment, un courant alternatif basse tension est apparemment utilisé pour cela, mais encore une fois, la partie n'est pas claire. En outre, pour moi, les rôles que les dépôts de sel / limon peuvent jouer dans le changement de capacité au fil du temps ne sont pas clairs.

4. Test de conductivité à plusieurs niveaux - Les électrodes sont placées à différents niveaux, qui sont censés fonctionner comme des circuits fermés lorsque l'eau atteint le circuit particulier placé à certains niveaux. Le courant électrique (disons quelque chose comme 24VDC) passe périodiquement à travers les circuits pendant une courte période pour déterminer quels circuits sont fermés et déduire le niveau d'eau à partir de ces informations. Maintenant encore, le sel / limon modifie-t-il la conductivité? Et peuvent-ils corroder les électrodes? Puis-je utiliser une électrode en aluminium ou en cuivre?

5. Détection ultrasonique et de proximité - Placer un tel capteur face vers le bas, c'est-à-dire regarder directement au fond du réservoir, et utiliser le mécanisme de détection de proximité standard pour détecter les niveaux d'eau. Cela me semble le plus prometteur, car le capteur est rarement (voire jamais) en contact avec de l'eau. De plus, son installation devrait être plus simple. De tous ces éléments, cependant, c'est probablement l'approche la plus coûteuse et peut-être moins robuste (c.-à-d. Pourrait ne pas bien fonctionner sous les variations extrêmes d'humidité et de température d'un réservoir d'eau / puisard fermé).

Compte tenu des paramètres de fonctionnement, la solution de télémétrie par ultrasons indique la meilleure option sans entretien. Selon le MTTF souhaité, ce n'est pas non plus une solution coûteuse.

L'approche budgétaire implique des modules comme celui-ci:

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Plutôt que de déployer le module tel quel, le module peut être mis en pot à l'aide de composés de mise en pot époxy , couvrant tout sauf les sommets de l'émetteur et du récepteur à ultrasons et les broches du connecteur. Mieux encore, un câblage adapté aux intempéries peut être connecté, et la jonction également en pot. Cela promet une longévité raisonnable.

Avec un budget plus important, d'autres modules de mesure à ultrasons peuvent être trouvés, qui sont classés IP67, conçus à partir de zéro pour les environnements extrêmes.

Il existe plusieurs schémas efficaces que vous pourriez essayer de détecter le niveau d'eau dans le réservoir. Voici deux régimes avec lesquels j'ai travaillé dans le passé. Notez que ce sont des idées technologiques intéressantes à travailler et nécessitent un certain travail de conception, mais pourraient être un projet amusant à travailler.

1) Un ensemble sur lequel plusieurs thermistances sont montées est suspendu dans le réservoir. Les thermistances sont reliées à certaines sources de courant qui font que chaque thermistance chauffe automatiquement une certaine quantité. Les thermistances sont situées le long de l'assemblage à différents niveaux. Lorsque le niveau d'eau monte et recouvre une thermistance, il refroidit le composant en le faisant changer de résistance. Un circuit de détection qui mesure la chute de tension aux bornes de chaque thermistance peut déterminer si un composant particulier est recouvert d'eau ou non.

2) Vous pouvez placer des tiges en plastique qui collent dans le réservoir à différentes profondeurs. Chaque tige en plastique a son extrémité coupée à un angle de 45 degrés de chaque côté, puis polie pour une finition très lisse. Un faisceau lumineux brille vers le bas dans la tige par le haut (peut être une LED visible ou infrarouge selon ce qui convient aux matériaux que vous utilisez) et se réfléchit normalement sur les deux biseaux à l'extrémité de la tige et est réfléchi jusqu'à le haut de la tige où une photodiode ou un phototransistor est utilisé pour détecter la lumière réfléchie. Lorsque l'eau dans le réservoir monte et recouvre l'extrémité biseautée de la tige, elle modifie l'indice de réfraction à l'extrémité de la tige et la lumière qui descend ne se reflète plus complètement vers le détecteur. L'assortiment de tiges peut vous indiquer où se trouve le niveau d'eau. L'image ci-dessous montre le concept impliqué. Il serait amusant d'expérimenter ce concept en utilisant un module de pointeur laser bon marché comme source de lumière. (À l'époque où je travaillais avec ce concept il y a des années, il n'y avait pas de pointeurs laser !!)

Vous mentionnez un interrupteur à flotteur et vous craignez que les composants mécaniques ne se coincent. Cependant, vous pouvez construire un interrupteur à flotteur dans lequel tous les composants critiques sont au-dessus de l'eau, dans le style d'un remplissage de réservoir de toilette classique: placez le flotteur à l'extrémité d'une longue tige qui peut pivoter et encodez l'angle au niveau du pivot (à l'aide d'un codeur rotatif absolu ou d'un potentiomètre) pour déterminer le niveau d'eau. Le pivot n'a pas besoin d'être n'importe où près de l'eau. À moins que la tige ne soit particulièrement lourde, vous pouvez même utiliser une boule de flotteur de toilette standard.

Puisque vous dites que vous n'avez besoin que de 4 niveaux d'eau, vous n'avez pas besoin de linéarité de sortie, mais seulement de 4 valeurs de seuil, et le bras flottant et le pivot peuvent être façonnés et placés où bon vous semble - tant que le bras est libre de parcourir une plage suffisante à l'intérieur votre conteneur. Si le conteneur est haut et étroit, par exemple, vous pourriez avoir besoin d'un flotteur à déplacement linéaire à la place, ce qui est plus difficile à rendre robuste contre le frottement et à mesurer.

Avantage: vos contaminants peuvent modifier légèrement l'étalonnage lorsqu'ils adhèrent au flotteur, mais ne désactivent pas le mécanisme jusqu'à ce qu'ils l'empêchent de flotter complètement.

Inconvénient: le coût des composants mécaniques robustes fabriqués sur mesure pourrait bien dépasser un capteur sophistiqué.

(Cela m'est venu à l'esprit lorsque j'ai lu votre question parce qu'une fontaine / piscine décorative dans ma ville natale utilisait exactement un interrupteur à flotteur.)

Si vous utilisez un capteur de pression différentielle, vous pouvez créer une solution qui sera très robuste car elle ne contient pas de pièces mobiles, n'est pas affectée par la température / l'humidité, la propreté de l'eau n'est pas pertinente (à la fois en ce qui concerne les sels et la transparence), et pas de capteurs électriques sont en contact avec le fluide (donc si vous voulez mesurer le niveau dans un réservoir d'acide, pas de problème).

Il y a quelques années (hm, déterrer les notes révèle 2008), j'ai prévu un système pour mes parents pour surveiller le niveau d'eau dans un puits d'eau à 100-150 m de leur maison. Ce qui suit est tiré de la description du projet:

Ma suggestion est d'utiliser un capteur de pression d'air différentiel monté dans un tuyau scellé à une extrémité et rempli d'air, partiellement abaissé dans l'eau pour mesurer le niveau d'eau.

Supposons initialement que la pression atmosphérique est de 1,0ATM. Ensuite, la pression dans l'eau à 1 m sous la surface sera de 1,1 ATM. En abaissant un tuyau rempli d'air et scellé dans le haut 1 m plus bas dans l'eau, la pression d'eau au bas du tuyau compressera l'air à l'intérieur du tuyau à 1,1 ATM.

En montant le tuyau dans une position fixe, différents niveaux d'eau donneront différentes pressions à l'intérieur du tuyau. Étant donné que le capteur est différentiel, les variations de pression d'air n'affecteront pas le capteur. Je n'ai pas de préférence spécifique sur le capteur à utiliser, mais le capteur MPX2050DP semble être utilisable.

La seule chose qui pourrait affaiblir la robustesse de cette solution serait que le fluide contienne de gros objets qui pourraient bloquer et sceller l'ouverture inférieure du tuyau, mais comme la pré-assurance est indépendante du volume, vous pouvez utiliser un tuyau aussi large que vous. vouloir.

La majeure partie du coût sera le capteur (les prix de ces capteurs semblent être compris entre 10 et 20 EUR). Pour tout le reste, vous pouvez utiliser n'importe quel tuyau en plastique / métal que vous avez, une corde et un bâton si vous voulez réduire les coûts.

Utilisez une petite source d'air en haut et faites passer le tuyau vers le bas afin que l'air bouillonne doucement hors du tuyau. Avec votre transducteur de pression en haut en regardant la pression dans le tuyau, vous pouvez calculer la hauteur de l'eau au-dessus du bas du tuyau.

Trop de pression et le tuyau est bloqué.

Trop peu de pression et quelque chose ne va pas avec votre source d'air ou votre tuyau. Il serait donc très fiable et difficile à casser / bloquer. Vous avez parlé de limon et d'autres choses, cela signifie-t-il que ce n'est peut-être pas seulement de l'eau là-dedans?

Si tel est le cas, tout ce qui dépend de la pression peut ne pas être précis en raison des densités variables, cependant, je pense que si vous coupliez cette technique de barboteur et peut-être un détecteur de surface à ultrasons, vous pourriez également donner un pourcentage de contamination de l'eau, en particulier des trucs comme de l'huile flottant sur le dessus.