tl; dr: dopo una lunga conversazione con un vecchio timer, ho realizzato alcune cose:
- La misura più preziosa per la maggior parte delle persone sarà la profondità dell'acqua nel pozzo.
- Il secondo più prezioso sarà il flusso d'acqua dal pozzo.
- La soluzione "gorgogliatore" discussa di seguito presenta un'altra grave debolezza (oltre alla fragilità delle pompe ad aria): l'introduzione di ossigeno nell'acqua del pozzo causerà la formazione di ossido, portando a incrostazioni minerali non solo di apertura del tubo, ma di estensione fino a dovunque il suo livello normale sarebbe. Lo sa perché ha dovuto affrontare qualcosa di quasi esattamente analogo ed è stato un grosso ostacolo. Tubi di dimensioni maggiori rallenteranno il processo, ma alla fine il tubo verrà bloccato.
- Stiamo riesaminando la soluzione che utilizza una camera d'aria con serbatoio con sensore di pressione differenziale. Aveva idee specifiche su come farlo che sembra fattibile (ma ci sono ancora alcuni dettagli da trattare).
- Oh, e ha risolto il problema del serbatoio in circa 10 secondi. Mettere un sensore di pressione sul tubo dal serbatoio alla pompa di pressione. Ignora i picchi che si verificano quando la pompa interviene e abbiamo esattamente la lettura della pressione che desideriamo con sensori economici e ben compresi. Sheesh! Era così ovvio quando lo disse che mi ero quasi preso a calci.
Ringrazio tutti voi per le vostre idee e le vostre analisi. Se qualcuno è interessante nel vedere come si svolge il progetto, tieni d'occhio waterunderground.net . Al momento è piuttosto vuoto, ma dovrebbe avere più contenuti tra circa un mese.
backstory
Sto progettando un sistema di monitoraggio del consumo di acqua e di pozzi aperti per le persone nella California del Nord. L'obiettivo è quello di poter misurare il flusso d'acqua da pozzo a serbatoio, da serbatoio a casa e da serbatoio a irrigazione, oltre a monitorare la profondità dell'acqua nel serbatoio e nel pozzo. Il nostro attuale costo delle parti target è inferiore a $ 200 per un sistema che include CPU, 3 sensori di flusso e 2 sensori di pressione, anche se riteniamo che potremmo essere in grado di avvicinarlo a $ 100 dopo alcune iterazioni di progettazione.
Sembra che abbiamo risolto la parte del sensore di flusso ora che finalmente abbiamo un fornitore di adattatori a scorrimento femmina G1 => US 1 "per integrare i sensori a effetto Hall economici in un ambiente di tubazioni statunitense standard. La soluzione di misurazione della profondità non è così semplice.
Sto chiedendo un controllo di sanità mentale sul mio ragionamento qui prima di partire e iniziare a comprare cose sbagliate, sia in termini di dimensioni, tipo o del tutto.
Dichiarazione problema
Ho bisogno di un modo economico per misurare la profondità di 2 colonne d'acqua con un'accuratezza moderatamente decente, diciamo +/- 5%. Sebbene la nostra proprietà sia il sito Alpha 1, vorremmo una soluzione che si ingrandisca o diminuisca per altre proprietà con esigenze simili.
Abbiamo:
- Un serbatoio di stoccaggio da 3.000 gal che è di ca. 8.5 'di acqua quando è pieno. Gli altri carri armati hanno un'altezza simile +/- 5 '.
- Un pozzo d'acqua. Il nostro pozzo ha 75 'di profondità con 37' di acqua. Altri pozzi nell'area sono poco profondi quanto 30 'w / 15' di acqua o profondi quanto 300 'w / 70+' di acqua.
Abbiamo i seguenti criteri:
- Non più di $ 30 per il serbatoio e (si spera) non più di $ 50 per il pozzo. Costi inferiori sarebbero grandi.
- La soluzione deve integrarsi in qualche modo (a mano) con un Arduino, BeagleBone Black o un controller a basso costo simile.
- È auspicabile una lettura continua, ma sarebbe accettabile qualcosa che si inneschi ogni 15, 30 o <qualunque> minuto.
- Nessun sistema elettronico / elettrico nel pozzo o nel serbatoio.
- Nessun metallo nel pozzo o nel serbatoio, con la possibile eccezione del materiale utilizzato per appesantire il tubo che va in acqua.
- La soluzione dovrebbe funzionare ragionevolmente bene (nessun gioco di parole) per pozzi da 35 'di profondità con 15' di acqua, fino a pozzi di 300 'di profondità con 60 +' di acqua.
Tra le diverse soluzioni finora considerate, il nostro attuale front-runner è un "gorgogliatore", come descritto in questo articolo :
Un sensore di livello di tipo gorgogliatore è mostrato nella Figura 3. Un tubo di immersione con la sua estremità aperta vicino al fondo della nave trasporta un gas di spurgo (tipicamente aria, sebbene un gas inerte come azoto secco possa essere usato quando c'è pericolo di contaminazione di o una reazione ossidativa con il fluido di processo) nel serbatoio. Mentre il gas scorre verso il basso all'uscita del tubo di immersione, la pressione nel tubo aumenta fino a superare la pressione idrostatica prodotta dal livello del liquido all'uscita. Tale pressione è uguale alla densità del fluido di processo moltiplicata per la sua profondità dall'estremità del tubo di immersione alla superficie ed è monitorata da un trasduttore di pressione collegato al tubo.
Stiamo programmando di utilizzare:
- Un tubo aperto da 1/4 "a 3/8" appesantito (o meglio ancora, legato con zip al tubo di alimentazione del pozzo) per appenderlo a breve distanza sopra il fondo (possiamo avvicinarci nel serbatoio, ma pozzi tendono ad insabbiarsi in modo che si trovino entro un paio di piedi). Il piccolo tubo obliquo è un punto di forza a favore di questo approccio perché quasi nulla sta andando nel pozzo stesso.
- Qualche fonte (economica) di pressione dell'aria sufficiente (300+ kPa) per soffiare tutta l'acqua dal tubo nel pozzo. Una volta che il valore dai plateau del sensore significa che stiamo soffiando bolle e possiamo convertire la pressione in piedi d'acqua.
- Nella parte superiore inseriamo il tubo in un sensore di pressione differenziale, come il Freescale MPX5500DP , che può gestire fino a 500 kPa, che si traduce in ca. 160 'di acqua. Ne hanno uno leggermente più preciso (la serie 5100) per colonne più corte, come nel serbatoio. Abbiamo selezionato il sensore differenziale per consentire la variazione della pressione atmosferica.
- Le specifiche di Arduino per accendere / spegnere la pompa dell'aria non sono state decise, ma credo che sarà semplice una volta che avremo saputo quale tipo / dimensione della pompa stiamo cercando di controllare.
Nota: sebbene possiamo facilmente calibrare la lettura dal sensore del serbatoio, il pozzo potrebbe essere più problematico. Nel nostro caso abbiamo un modo per utilizzare una linea di discesa per misurare direttamente la profondità del pozzo e l'altezza della colonna d'acqua, in altri casi questo può essere difficile.
Domande
- C'è qualcosa in questo approccio che è fondamentalmente imperfetto?
- I cambiamenti di temperatura (principalmente nel serbatoio, non tanto nel pozzo) faranno davvero la differenza qui?
- A parte il volume di aria necessario per tubi di diverso diametro, una pompa dovrà lavorare di più per raggiungere una determinata pressione se utilizziamo un tubo obliquo più grande o più piccolo?
Aggiornamento per rispondere alle domande:
L'utente null ha chiesto se non vi fosse ridondanza inutile nel sistema; la profondità nel serbatoio non sarebbe sufficiente? Non proprio. Ciascuna delle misure ci fornisce alcune informazioni che le altre no. Sebbene vi sia una certa sovrapposizione in ciò che viene misurato, lo vedo come un'opportunità per un controllo di integrità sul sistema.
Ad esempio, se il flusso misurato dal pozzo non ha una correlazione abbastanza stretta (spostata nel tempo a causa del serbatoio) con i flussi combinati verso la casa e il sistema di irrigazione, allora qualcosa non funziona.
La combinazione del diagramma del flusso dal pozzo con il diagramma della profondità dell'acqua del pozzo può fornire informazioni critiche sulla velocità di ricarica del pozzo . Se la ricarica si sta esaurendo, allora abbiamo seri problemi a venire verso di noi.
Infine, se la nostra profondità di pozzo d'acqua sta calando e non stiamo usando tanta acqua, allora potrebbe significare che uno dei nostri vicini, diciamo che il vigneto di 300 acri a circa 1/2 miglio di collina, sta pompando troppo. Sfortunatamente, la California è l'unico stato senza alcuna regolamentazione delle acque sotterranee, quindi non possiamo fermarli, preparatevi solo a ordinare un carico d'acqua di 3.500 galloni per $ 175 al pop.
