Fórum Root.cz

Hlavní témata => Hardware => Téma založeno: Daniel Mašek 11. 06. 2020, 13:30:32

Název: Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Daniel Mašek 11. 06. 2020, 13:30:32
Uz delsi dobu premyslim jak to elegantne vyresit. Jde o vrt hloubky cca 50m, hladina vody kolem 30m. Prumer vrtu neco pres 120mm. Z principu jsem okamzite vyloucil vsechny senzory typu ultrazvuk, plovaky, spinace apod. Aktualne se klonim k variante tlakovych senzoru.

Profi reseni se pohybuji v radu desetitisicu, takze tudy cesta nevede

Ja nasel napr. neco takoveho
https://www.amazon.de/Druckmessumformer-BiuZi-Edelstahl-Gewinde-Kraftstoff/dp/B07VWTM22C/ (https://www.amazon.de/Druckmessumformer-BiuZi-Edelstahl-Gewinde-Kraftstoff/dp/B07VWTM22C/)

A nyni me otazky.
- nevite jak to sehnat jeste levneji? Nemyslim Alibaba, ale spis ze se treba mnoho pouzitelnych senzoru "vali" okolo nas (napadlo me, jestli neco podobneho neni v autech na mereni tlaku oleje)
- bude senzor 30PSI vyhovovat? Me z vypoctu vychazi, ze by mel umet merit hladinu nad nim do cca 20m
- jde o sensor absolutniho tlaku, potrebuji tedy dva, jeden ponoreny a druhy na mereni atmosferickeho tlaku, abych mohl vykompenzovat. Nebo byste aktualni tlak jednoduse stahovali z internetu? (bude to zpracovavat ESP, takze moznosti tam jsou)
- potrebuji, aby to mohlo byt v pitne vode

Diky za rady zkusenejsich.


Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Jakub Štech 11. 06. 2020, 14:23:41
S jakou přesností chcete měřit? Atmosferický tlak fluktuuje zhruba uvnitř 1 kPa, což odpovídá chybě ±5 cm. Když by to stačilo, tak můžete kompenzaci tlaku zanedbat a ušetřit si polovinu práce.

Jaký rozsah hladin chcete měřit? Jestli 0-30 m, potřebujete něco pro 0-300 kPa. Když by stačilo měřit např. hladiny 15-30 m, snímač umístíte do příslušné výšky a vystačíte si se senzorem pro 150 kPa.

U toho z Amazonu bacha na "vodotěsný" konektor, nepíšou tam rating na tlak (hloubku), nevypadá to od pohledu moc těsně. Doporučuji vnitřek vyplnit dielektrickou vazelínou :)

Snímače tlaku v autech mají rozsah 0-1 MPa (100m sloupec vody) nebo větší, je to rezistor, takže by záviselo na přesnosti ADC a kvalitě vedení. Zhruba v první ¼ (tj. právě ten Váš rozsah) mají přesnost lepší. Cena je od nuly ze šrotu do pár stokorun u nového. Utěsnit si to budete muset sám, na elektrické straně je to holé.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: zapik1 11. 06. 2020, 14:28:47
Nabídnu ještě jeden princip.
Do vrtu plastovou vodovodní trubku se zavařenými konci a uvnitř se zátěží.  Hmotnost je potom přímoúměrná hloubce ponoření.  Trubka bude viset na nějakém lanku.
Výhody:
- nic se nepohybuje, poloha trubky a lanka je naprosto statická
- při vhodné zátěži rozsah od 0 (potopená trubka) do plné váhy lineární
- senzor je nahoře, takže není problém jakýkoliv servis a přístup k němu.
- senzor vlastního média je věčný, plastová trubka ve vodě nijak nedegraduje, možné zkreslení jsou usazeniny na trubce, ale v tak hlubokém vrtu žádné řasy nerostou
- láce senzoru - tenzometry jsou na ALim za pár šupů

Možné nevýhody:
- teplotní a dlouhodobá stabilita senzoru

Petr
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: NeroDuke 11. 06. 2020, 14:53:15
Nabídnu ještě jeden princip.
Do vrtu plastovou vodovodní trubku se zavařenými konci a uvnitř se zátěží.  Hmotnost je potom přímoúměrná hloubce ponoření.  Trubka bude viset na nějakém lanku.
Výhody:
- nic se nepohybuje, poloha trubky a lanka je naprosto statická
- při vhodné zátěži rozsah od 0 (potopená trubka) do plné váhy lineární
- senzor je nahoře, takže není problém jakýkoliv servis a přístup k němu.
- senzor vlastního média je věčný, plastová trubka ve vodě nijak nedegraduje, možné zkreslení jsou usazeniny na trubce, ale v tak hlubokém vrtu žádné řasy nerostou
- láce senzoru - tenzometry jsou na ALim za pár šupů

Možné nevýhody:
- teplotní a dlouhodobá stabilita senzoru

Petr
ale to by musel Mit trubku 30m když má vodní sloupec 30m. Nebo se pletu ?
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Daniel Mašek 11. 06. 2020, 14:55:06
Chyba ±5cm je bohuzel prilis mnoho, zmeny spodnich vod jsou pozvolne (a urcite pomalejsi, nez zmeny pocasi), potreboval bych tak presnost na cm, tzn. tu kompenzaci budu muset provadet.
Cerpadlo je nekde v 45m, senzor by byl ve 40m, voda je uz v hloubce 14m (takze nad senzorem 26m vodniho sloupce)

Delaji se i senzory relativniho tlaku (maji v privodnim kabelu hadicku), ale tam bych se obaval o spolehlivost reseni. Navic je normalne nekoupite s 50m privodnim kabelem. Vsechny ty Ciny maji privod kolem 5m a delsi doma jentak nevyrobite (kvuli te hadicce).

Zde se mi zda, ze maji take presnost na centimetry, cim to meri, netusim.
http://hydro.chmi.cz/hpps/hpps_pzv_detail.php?seq=32734 (http://hydro.chmi.cz/hpps/hpps_pzv_detail.php?seq=32734)

Varianta s plastovou trubkou bude problematicka, at uz z duvodu zavedeni trubky do vrtu (uz tam je kabel k cerpadlu a plastove potrubi) a take muze dochazet k treni/uviznuti.

Idealne pokud uz neco podobneho nekdo resil a doporucil by mi osvedcene senzory nebo metodu.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Daniel Mašek 11. 06. 2020, 14:56:38
Citace
ale to by musel Mit trubku 30m když má vodní sloupec 30m. Nebo se pletu ?
Pochopil jsem ze by stacila i metrova, slo by pouze o jakysi druh "zavazi". Ale jak jsem psal vyse, toto reseni nevidim jako spolehlive.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: zapik1 11. 06. 2020, 15:18:18
Trubka musí být tak dlouhá, jaký rozdíl hladin chci měřit.
Dotek s kabelem nevadí, trubka se nikam nepohybuje - měří se jen statický tah a ten je letmým dotykem neovlivněn.

Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: mhi 11. 06. 2020, 16:10:05
Myslim, ze na hladinu nekdo odpovidal v "mem" threadu https://forum.root.cz/index.php?topic=22352.0 ;

Na ebayi se daji koupit velmi levne senzory tlaku se standardnimi zavity a na ruzne tlaky. Na atm. tlak jde pouzit MAP (mass air pressure) senzor z auta/motorky, pri chvili hledani se daji najit velmi levne. Alternativne se dela primo mala soucastka na plosnak, jde vytahnout z vhodne ECU auta nebo koupit, CN nebo Digikey/Farnell.

Rozhodne bych do takove hloubky spustil PE cernou 1/2" trubku (hadici) pouzivanou na rozvody vody. Stoji asi 12Kc/m a jde ohybat pri vytahovani/spousteni, ve vrtu se gravitacne srovna. Pred spoustenim nutno nekde nechat odstat rozvinute, prodavaji to v kole a ta mrska si svuj tvar pamatuje minimalne 14 dnu.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Daniel Mašek 11. 06. 2020, 17:25:58
Citace
Dotek s kabelem nevadí, trubka se nikam nepohybuje - měří se jen statický tah a ten je letmým dotykem neovlivněn.
Rozumim, ale pokud jede cerpadlo, tak se v potrubi co vede nahoru urcite siri vibrace a ty by uz mereni ovlivnit mohly. Ty PE hadice jsou samozrejme ruzne zkroucene, tak tam bude po trase urcite dotyk k tomu lanku co drzi "trubko-zavazi". Me se proste toto reseni nezda vhodne v uzkych vrtech, samozrejme kopana studna by byla bez problemu.

Citace
Myslim, ze na hladinu nekdo odpovidal v "mem" threadu
Koukal jsem, tam to je vse o resenich do rekneme 5m hloubky, takze spis jimky a nadrze na destovku (na to pouzivam uz nekolik let ultrazvuk a je to velice presne). Zde se bavime o 50m. Vsechny ty ruzne "hadicky" a tenzometry zde podle mne budou nespolehlive.

Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Josef Jindra 11. 06. 2020, 19:15:23
S úspěchem používáme některý z těchto snímačů, měří se diference tlaku : https://www.jsp.cz/cz/sortiment/seznam_dle_kategorii/snimace_hladiny/ponorne_sondy/
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Tomas-T 11. 06. 2020, 19:35:41
Chcete měřit rozdíl hladiny až 26 metrů s přesností na jednotky cm?
To je přesnost cca 0,04%, to žádný běžný tlakoměr nedá.
Buď musíte silně zredukovat rozsah měření (např max. pokles hladiny max 3-5 m), nebo použít jiný princip měření.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: XX125 11. 06. 2020, 19:38:23
Hladinu vody ve studni měřím vykuchaným laserovým měřičem za cca 250Kč + Arduino. Opakovatelnost měření je velmi dobrá, odchylka po sobě jdoucích měření je typicky 1, max 2mm. Laser velmi dobře rozeznává hladinu vody - musí tedy na ni vidět - záleží, jestli ve vrtané studni, v tenké trubce toto dokážeš zajistit.
Návodů lze najít víc, třeba tady:
https://www.hackster.io/iliasam/making-a-cheap-laser-rangefinder-for-arduino-4dd849
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Great Lama 11. 06. 2020, 22:18:34
Jeste jsem slysel o tom (pouziva se to myslim v domacich cistickach vody), ze se da natahnout smerem dolu tenka na spodni strane otevrena trubka.

Do trukby se nasledne tlaci malym (treba akvaristickym) cerpadylkem vzduch a meri se jeho tlak. Vyhoda je, ze se meri na horni strane a melo by to byt 100% spolehlive

Vzduchovani predpokladam nemusi byt zapnute porad, ale pouze kdyz se provadi mereni. Spolu s vhodnym modelem soustavy by tech mereni nemuselo byt moc. (predpoklad, ze voda mizi jen kdyz je zapnute cerpadlo a modelovat ubytek vody, dle doby behu cerpadla).



Dalsi hypoteticka moznost by byla vyhodnocovat prikon cerpadla - nizsi hladina vyssi prikon.



Posledni funny moznost, ktera me napada, je merit ultrazvukem rezonancni frekvenci trubky (ala pistala varhan).
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Jakub Štech 11. 06. 2020, 23:03:40
Ty varhany jsme shodou okolností zkoušeli v jedné severočeské farní studni :-D výsledky nebyly uspokojivé, charakteristiku komory měnila hadice čerpadla, která sebou při spuštění pumpy škubla a končila vždy v jiné poloze.

Ale když už střílíme od boku, tak co třeba: automat do vrtu vhodí kostku ledu (nulová kontaminace!) a měří, za jak dlouho se ozve žbluňknutí :-)
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Gregor Fefor 11. 06. 2020, 23:12:53
Možno som to prehliadol, ale aký je vlastne dôvod požadovať takú vysokú presnosť merania?
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Zdeno Sekerák 12. 06. 2020, 00:00:58
Kolega ma ponorenu trubku zhora uzavrenou tlakovym cidlem. Jak stoupa voda stoupa tlak stlaceneho vzduchu. Po par mesicich to doladil na supr presnost.

BTW: Taky by mne zajimalo proc u 30m studny (spis vrtu) nekdo pozaduje presnost mereni +/- cm.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Josef Jindra 12. 06. 2020, 00:11:14
Tak asi úplně nejlevnější řešení je plastová trubka, do ní plovák na lanku, nahoře to přes kladku vyvážit vhodným závažím. Bude to dost přesné, jediná chyba bude způsobená teplotní roztažností horní části s čímž se dá počítat.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Ondrej Nemecek 12. 06. 2020, 00:23:26
Ty varhany jsme shodou okolností zkoušeli v jedné severočeské farní studni :-D výsledky nebyly uspokojivé, charakteristiku komory měnila hadice čerpadla, která sebou při spuštění pumpy škubla a končila vždy v jiné poloze.

Ale když už střílíme od boku, tak co třeba: automat do vrtu vhodí kostku ledu (nulová kontaminace!) a měří, za jak dlouho se ozve žbluňknutí :-)

Tak to by asi bylo lepší měřit čas ozvěny, které na rozdíl od frekvence nebude IMHO na hadici závislé...

PS: Ale ten laser bude asi lepší...
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Ondrej Nemecek 12. 06. 2020, 00:26:10
Tak asi úplně nejlevnější řešení je plastová trubka, do ní plovák na lanku, nahoře to přes kladku vyvážit vhodným závažím. Bude to dost přesné, jediná chyba bude způsobená teplotní roztažností horní části s čímž se dá počítat.

Nevím, s mechanikou je potřeba si trochu pohrát, aby se časem nezanášela, netrpěla mrazem atd.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: Daniel Mašek 12. 06. 2020, 06:38:26
Ten pozadavek na presnost byl evidentne moc optimisticky, z navrzenych reseni zkusim tedy variantu s tim snimacem z auta. Budu vas informovat jak to dopadlo. Dekuji vsem za rady!
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: SB 12. 06. 2020, 10:51:20
Jak psal Tomas-T - opravdu je nutné měření v rozsahu celé hloubky studny? Kdyby ne, mohlo by to dost zjednodušit řešení. Např. zavěšení čidla do místa nejnižší požadované měřené hladiny. To samo o sobě nevylučuje druhé čidlo na dně pro hrubší měření celé hloubky. Nebo v případě zavěšení čidla těsně nad hladinu už by mohlo fungovat ultrazvukové čidlo.
Další okolností je vlastnost tlakového čidla - způsobí-li tlak mimo jeho rozsah pouze neschopnost měřit bez zničení, můžete mít klidně viset co 5 m jedno čidlo, ale to už se vám prodraží, na druhou stranu to může řešit opravu chyby měření srovnáním více čidel.
Pohyblivým mechanickým řešením bych se vyhnul, obecně i kvůli hadici ve vrtu jsou nespolehlivé.
Název: Re:Měření výšky hladiny vody ve vrtu
Přispěvatel: mhi 12. 06. 2020, 18:31:50
Bezny "vrt" (delany lomarskou vrtackou) vypada tak, ze je treba d=110 mm  trubka, ktera ma tech 50m. ted' si predstavte, ze do te trubky musite spustit kabel, lano drzici cerpadlo, a jeste k tomu nejakou hadici typu 3/4". No, mista tam moc neni. Taky je bezne, ze cerpadlo ma po stranach mezirku nejaky centimetr, takze tam spadne kaminek, soucastka, kabel ... a je konec.

Samozrejme nevim jaky vrt ma tazatel, treba ma nejaky slusne udelany, to co maji ale lide okolo mne i za ceny vrtu okolo 100 000 CZK jsou spis ty spatne udelane hruzy; pravda, poradne by to vyslo jeste draz a to je pak levnejsi brat vodu z vodovodu.

Takze na cidla "na dne", nebo reseni s ruznymi plovaky, pripadne smerovani laseru apod. mi prijde jako cista utopie. Alespon ja si to nedokazu predstavit jak bych to provozoval.