Indicatore di livello dell' acqua: descrizione
Un circuito che offre un' indicazione visiva del livello del fluido in un recipiente, con un allarme audio regolabile. Per esempio si può usare per monitorare il livello dell' acqua in una vasca da bagno o in un serbatoio.
Indicatore di livello dell' acqua: la conduttanza dei fluidi
La conduttanza è il reciprocoo della resistenza (1/R). La conduttanza dei fluidi vari con la temperatura, il volume e la distanza tra le due sonde. L' acqua di rubinetto ha conduttanza di circa 50 uS/cm misurata a 25 °C. Questa equivale a 20 KΩ/cm a 25 °C.
Indicatore di livello dell' acqua: appunti sul circuito
Questo circuito si azionerà con qualsiasi fluido con una resistenza minore di 900 KΩ tra le due sonde. Il circuito usa un CMOS 4050B che contiene 6 buffer funzionanti a 5 V. Tutti i sensori sono influenzati da resistenze di 10 MΩ connesse tra la massa e l' ingresso del buffer. La sonda "comune" (quella posizionata più in alto nel diagramma) è connessa alla tensione positiva. Se la sonda 1 è distante 1 cm dalla sonda comune e si individua l'acqua tra le sonde allora l' ingresso è attivato ed il LED1 si accenderà. In modo simile se la sonda 2 è a distanza di 2 cm dalla sonda comune e trova acqua, si illuminerà il LED2 e così via. L'interruttore 1 è usato per selezionare l' uscita dalla uqale avviare il segnale audio formato dall'oscillatore con il CMOS 4011B.
Indicatore di livello dell' acqua: disposizione delle sonde
Siccome sono necessari 7 fili per il collegamento delle sonde, è raccomandato usare un cavo ad 8 vie per PC. I primi due fili andrebbero uniti e collegati alla sonda comune. Ogni cavo successivo può essere tagliato alla lunghezza necessario, se necessario si possono porre un paio di millimetri di nastro isolante, sull'estremità del cavo scoperto dovrebbe essere sufficiente per ottenere una sonda. Il fluido e la distanza tra la sonda 6 e la sonda comune deve avere una resistenza minore di 900KΩ. Questo è necessario in quanto sotto la tensione di 0,5 V il segnale è riconosciuto dal CMOS come livello logico 0. Un rapido controllo di potenziale usando una resistenza da 900k e il divisore costituito dalla resistenza da 10M e l'ingresso provano questo punto:
Non appena questa tensione scende sotto i 0,5 Volt è interpretata come livello logico 0 e il LED si illuminerà. Se si misura l' acqua di rubinetto a 25 °C la distanza tra la sonda più alta e la sonda comune non deve superare i 45 cm. Per le altre temperature e gli altri fluidi, è consigliabile utilizzare l' ohmmetro prima. Quando si dispongono le sonde la sonda comune deve essere la più bassa, rispetto al livello dell' acqua che sale, attraverserà prima la sonda 1, poi la 2 ed infine la 6.
Fonte:
www.zen22142.zen.co.uk
un vecchio progetto di N.E. di un galleggiante elettronico che si basava sullo stesso principio di funzionamento.
Questo in più ha l’indicatore di livello con più sonde, mi ero posto allora e pongo adesso la perplessità sull’aumento della resistività del conduttore per ossidazione dovuta all’acqua, almeno allora le sonde erano semplici conduttori in rame.
dicevo nel mio post che non c’è più che va bene per chi d’estate va in ferie e ha sempre l’ansia di avere l’appartamento allagato
questa è proprio l’articolo che mi piace a me,
mi servirà sicuramente per il mio acquario,
a differenza che attualmente di solito si usa dei galleggianti che aprono o chiudono il contatto.
La cosa interessante soprattutto che non ci sono pezzi movimento differenza del galleggiante
per ovviare a questo problema,
potresti coprire la sonda di un foglio d’oro.
una cosa interessante sarebbe da provare al posto del cicalino,
metterci in microcontrollori o ad esempio le schedine Arduino.
e tramite l’uscita USB o montandoci un’estensione per una interfaccia Ethernet.
così da poterlo controllare anche a distanza.
Sarebbe molto più utile se si potesse settare un livello di rischio e programmare l’invio di una e-mail nel momento in cui venisse superato. Come comunicarlo al computer? Wireless? Cavo?
Sarebbe un bel progetto di domotica per monitorare eventuali allagamenti quando si è fuori con uno smartphone.
Ad esempio, per rilevare acqua sul pavimento.
Lorenzo De Tomasi
Designer della comunicazione
<http://isotype.org>
non è cosa impossibile, si interfaccia con un PIC o con un arduino, questo si collega ad un modulo modem che ti invia un messaggio predefinito.
C’è però una pecca nel circuito….i contatti sonda sono percorsi da corrente continua quando in acqua e questo provoca, col tempo, l’ossidazione di un contatto e la riduzione dell’altro (trattasi di una reazione di ossido riduzione…). Per evitare questo sarebbe conveniente che nei contatti sonda circolasse una corrente alternata al fine di alternare il potenziale dei terminali stessi.
basta che usi due sonde dello stesso metallo, così si evita l’elettrolisi,
ma l’ideale sono le sonde un accenno inossidabile, o coperti di oro,
sono al limite si potrebbe coprire uno PCB con foglie d’oro che non costano moltissimo.
tipicamente quelli che si usano per fare le durature delle statue.
l’ideale sarebbe un’estensione Ethernet,
al vantaggio di essere indipendente, quindi nessun computer acceso.
è può comunicare direttamente su Internet e mandare delle mail in caso di necessità,
può essere consultato come miniserver Web.
Infatti leggendo l’articolo mi sono chiesto proprio come può essere fatta la sonda…anche utilizzando piastrine di acciaio inossidabile montate su una barretta isolante (plastica ad esempio), poi come ci si saldano i cavi che connettono la sonda al circuito? Secondo me con una sonda fatta in casa c’è sempre qualche parte metallica (punti di saldatura…) soggetta a corrosione.
Fabrizio, che intendi per coprire i contatti con foglie d’oro? Mi sembra interessante…ma non conosco la tecnica usata nelle restaurazioni o in altri ambiti artistici…in particolare come si “attaccano” le foglie d’oro ad un altro metallo? Sono incuriosito da questa cosa…
Questo circuito mi riporta indietro negli anni quando ancora non usavo i microcontrollori e i circuiti a porte logiche padroneggiavano sulle riviste, sulle schede millefori, sulle breadboard…eppure è grazie a quei circuiti che ho messo i primi passi verso la comprensione degli schemi elettronici e la progettazione degli stessi!
si spiega meglio,
sul rame viene applicato con della colla a base d’argento uno spessore formato da un foglio di oro,
questo viene ottenuto tramite la mediazione fino ad ottenere uno spessore inferiore la carta seta.
questa tecnica a livello costo è ancora accessibile per gli hobbisti.
mi diceva la compagna mia che fogli di oro erano venduti in blocchetti da una ventina di fogli ciascuno misurando 10 * 10 cm e sul costo di 25 €,
sennò si potrebbe usare la tecnica di placatura come nei gioielli,
è una qualità maggiore ma non può essere prodotto in casa.
importante:
in questa applicazione abbiamo una apparecchiatura alimentata dalla rete con una sonda non isolata galvanicamente e che viene a contatto con liquidi attraverso i quali ci può essere un contatto accidentale (ad esmpio nel caso di un acquario).
E’ importante (sarebbe obbligatorio) utilizzare un trasformatore a doppio isolamento
(classe II) per evitare che, in caso di guasto, la tensione di rete possa arrivare al liquido attraverso il circuito e creare pericolo di folgorazione.
ottima idea usare un cavo tipo pc di quelli a 8 vie ! Sono molto schermati e resistenti alla corrosione 🙂 Quoto anche l’idea di collegarti direttamente al modem per far partire una mail che tu possa ricevre sul tuo smartphone !
Non mi sembra molto sensato fare un sensore di livello a conduttanza: il suo funzionamento dipende da troppe variabili! Tipo di liquido, temperatura del liquido, stato di agitazione dello stesso… senza contare l’inutilizzabilità per liquidi infiammabili, o la possibilità che il liquido mandi in corto tutto l’apparato…
Secondo me avrebbe molto piu’ senso un sensore di distanza a ultrasuoni posto in cima al contenitore.
non dimenticate un fatto importante,
che questo tipo di sensore necessita il liquido sia isolante,
e non deve condurre l’elettricità quindi l’acqua non va bene,
si possono usare tipo in benzina o olio
si guardi bene nello schema l’alimentatore è basato su un trasformatore,
quindi il dispositivo è isolato perfettamente dalla rete.
si può mescolare tranquillamente corrente e benzina e unico infiammabile piuttosto dire,
è molto utilizzato come sensori per lo di carburante si chiamano “Sensore capacitivo indicatore di livello carburante”
http://www.sferanautica.com/dettaglio.asp?cod_art=9768&cat=27
In effetti io avrei usato un bel pic per questa applicazione…forse sarà pure sprecato, ma considerando che ormai costano pochissimo e semplificano il circuito, aprendo anche altre possibili integrazioni, come la trasmissione dell’informazione ad un altro dispositivo (ad esempio un modulo gsm), conoscendo quindi esattamente a che livello è il liquido e non selezionando manualmente una soglia.
Interessante la soluzione ad ultrasuoni!! Avrebbe una maggiore risoluzione (una misura quasi lineare, non discreta come per i contatti metallici distanziati) e comunque senza parti meccaniche in movimento… In ogni caso zero problemi per la corrosione e in generale l’interazione con il liquido.
Nello schema si vede chiaramente che c’è il trasformatore, ma un trasformatore normale non è sufficiente e nemmeno omologabile per queste applicazioni perchè non garantisce sufficiente isolamento. Lo stesso smalto utilizzato per isolare il filo dell’avvolgimento non garantisce l’isolamento( e quindi la sicurezza)richiesta.
Occore utilizzare un trasformatore almeno in classe II che è costruto con isolamenti sufficienti a garantire che non ci sia eventuale contatto tra primario e secondario.
Infatti i trasformatori in classe II non devono essere collegati a terra come è invece indicato nello schema.
Molto interessante! L’estate scorsa mi sono trasferito in una nuova casa in campagna. Ho installato due cisterne da 15000 litri collegate fra loro per la raccolta dell’acqua piovana.
Fin da subito mi sono chiesto: come farò a monitorare il loro livello? Esse sono infatti sotterrate ad 1 metro circa di profondità nel giardino.
Avevo pensato a questa soluzione (che però ha tutti i problemi esposti nei commenti qui sopra), ad un sensore ultrasuoni per misurare dalla cima di una vasca la distanza della superficie dell’acqua (ma non ho investigato se un sensore del genere potesse andare bene in un contenitore relativamente piccolo, tondeggiante e chiuso?) e per ultimo ad una serie di 10 piccoli galleggianti montati su un’asta verticale (come questi: http://cgi.ebay.it/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=330439892337&ssPageName=STRK:MEWAX:IT).
Ho poi valutato una cosa importante: le mie cisterne sono dei cilindri posti in posizione orizzontale… come ottenere il volume d’acqua partendo dalla misura del livello? Con un po’ di matematica ci si può arrivare e in modo provvisorio, prima di portare la funzione su PIC o Arduino ho sviluppato in C# (linguaggio che uso abitualmente per lavoro) una funzione adeguata!
Eccola:
public double GetVolumeCisternaCilindricaOrizzontale(double raggio, double h, double lunghezza)
{
double theta = Math.Acos((raggio – h) / raggio) * 2;
double area = raggio * raggio * (theta – Math.Sin(theta)) / 2;
return area * lunghezza;
}
Ecco i parametri:
raggio (raggio della cisterna in metri)
h (altezza dell’acqua in metri)
lunghezza (lunghezza della cisterna in metri)
Il valore restituito è il numero di metri cubi di acqua.
Quindi per ottenere il numero di litri basta moltiplicare il valore per 1000.
Nel mio caso, avendo due cisterne collegate con il principio dei vasi comunicanti, raddoppierò ulteriormente il risultato.
Spero che questo mio piccolo contributo sull’argomento possa essere utile a qualcuno!
CIAO!
Se vuoi usare un sensore a galleggiante, non credo sia l’idea migliore montarne 10 a diversi livelli. Esistono sensori di livello lineari (a galleggiante) come questo:
http://www.sic-divisione-elettronica.it/sic_ita/scheda_prod.php?Cat=5&Cod=211
Non so bene che tipo di uscita hanno, forse è una misura di tipo resistivo o capacitivo, ma in ogni caso è un unico sensore e fornisce una misura più accurata.
Ad esempio su ebay ho trovato questo:
http://cgi.ebay.it/Mercedes-S-Class-W140-Washer-Level-Sensor-A-2105400045-/110545144406?pt=UK_CarsParts_Vehicles_CarParts_SM&hash=item19bd010a56#ht_2804wt_940
E’ un sensore di livello per serbatoio di benzina di ricambio. Non è proprio il più adatto, ma il tipo è questo. Da quello che vedo non sono sensori molto facili da trovare…ma con un po’ di pazienza…
Anche questa è una soluzione interessante, ma a me serve misurare un’altezza di 2 metri… saranno abbastanza alti questi sensori? E quali saranno i costi?
Per serbatoi di notevoli dimensioni esistono i sensori a fune.
Un link dove puoi vedere come sono fatti:
http://www.mmtitalia.com/prodotti.htm?gclid=CO3WzK7K7qYCFcMq3wodDnxJEw
Normalmente le sonde inox sono filettate all’estremità che esce dal serbatoio e alla parte filettata viene avvitata una paglietta, un faston, un capocorda, ecc che permette di effettuare i collegamenti elettrici.
Ti do fortemente ragione…io sono pro PIC anche per far lampeggiare un led perché so già che se quel led un giorno lo voglio tenere fisso o lo voglio accendere e spegnere gradualmente oppure ancora cambiargli la frequenza di lampeggio al variare di determinate condizioni, lo posso fare a costo 0 senza cambiare nulla all’hardware. E poi un pic della serie 10f, ad esempio, è più piccolo di un NE555 e al massimo può costare qualcosina in più, ma la flessibilità di utilizzo è diametralmente opposta!
Ok, grazie per l’importante informazione! Nel mio caso in effetti vado a misurare il livello dell’acqua piovana!
Sai per caso il costo di un sensore tipo 440-3xx?
In effetti potrebbe essere comodo e duraturo!
Forse questa è la soluzione migliore… se il prezzo rimane accessibile.
un sensore di questo genere se immerso in acqua non potrebbe contaminarla?, certo non se lo si usa per controllare un pozzo o la pioggia, ma se devo controllare un serbatoio di acqua?
Non ne ho mai utilizzati per cui non ti posso aiutare.
Chiedi il prezzo direttamente al costruttore, penso che non ci saranno problemi.
saluti
L’elettrodo è dia acciaio inox (come le pentole), ed è rivestito in plastica.
Nessun tipo di contaminazione.
In effetti, se interfacciato con un microcontrollore ed un interfaccia LAN o wireless, può essere un utile strumento per il monitoraggio di una cantina di eventuali allagamenti quando non sei in casa.
Io sto provando una cosa simile con larduino e un paio di semsori…ma ho dei problemi nella ricezione dei dati da parte del sensore a volte sballa un pò.