Как сделать скважинный уровнемер своими руками

Кратко о каждом виде приборов

1. Датчик уровня жидкости поплавковый – отличается простотой конструкции, зачастую используется в сочетании с электрическим реле. Система действует просто: при достижении определенного уровня вода воздействует на поплавок. Он в свою очередь изменяет положение, замыкает контакт реле, к которому прикреплен одним концом.

   Виды датчиков уровня воды

Поплавковые модели бывают дискретные и магнитострикционные. Первый вариант — дешевый, надежный, а второй – дорогой, сложной конструкции, но гарантирует точное показание уровня. Однако общий недостаток поплавковых приборов – это необходимость погружения в жидкость.

Поплавковый датчик определения уровня жидкости в баке

Гидростатические устройства – в них все внимание обращено на гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре. Чувствительный элемент прибора воспринимает давление над собой, отображает его по схеме для определения высоты столба воды.. Главные преимущества таких агрегатов – компактность, непрерывность действия и доступность по ценовой категории

Но использовать их в агрессивных условиях нельзя, потому как без контакта с жидкостью не обойтись

Главные преимущества таких агрегатов – компактность, непрерывность действия и доступность по ценовой категории. Но использовать их в агрессивных условиях нельзя, потому как без контакта с жидкостью не обойтись.

Гидростатический датчик уровня жидкости

1. Емкостные приборы – для контроля уровня воды в баке предусмотрены пластины. По изменению показателей емкости можно судить о количестве жидкости. Отсутствие подвижных конструкций и элементов, простая схема устройства гарантируют долговечность, надежность работы прибора. Но нельзя не отметить недостатки — это обязательность погружения в жидкость, требовательность к температурному режиму.
2. Радарные устройства – определяют степень повышения воды путем сравнения частотного сдвига, задержки между излучением и достижением отраженного сигнала. Таким образом, датчик действует как излучатель и улавливатель отражения.

Подобные модели считаются лучшими, точными, надежными устройствами. Они обладают рядом достоинств:

• Не имеют подвижных деталей;
• Не контактируют с жидкой средой;
• Не привередливы к среде, условиям функционирования;

• Точность показателей.

  Выбираем датчики уровня воды правильно

К недостаткам модели можно отнести только их высокую стоимость.

Радарный датчик уровня жидкости в резервуаре

1. Ультразвуковые датчики – принцип функционирования, схема устройства аналогичны радарным приборам, только используется ультразвук. Генератор создает ультразвуковое излучение, которое по достижению поверхности жидкости отражается и попадает через некоторое время на приемник датчика.  После небольших математических вычислений, зная временную задержку и скорость движения ультразвука, определяют расстояние до поверхности воды.

Плюсы радарного датчика присущи и ультразвуковому варианту. Единственное, менее точные показатели, более простая схема работы.

Классификация оборудования

Поплавковые датчики могут самостоятельно осуществлять контроль над уровнем жидкости или подавать сигнал в схему контроля. По этому принципу их можно разделить на две большие группы: механические и электрические.

Механические устройства

К механическим относятся самые разнообразные поплавковые клапаны уровня воды в баке. Принцип их действия состоит в том, что поплавок соединён с рычагом, при изменении уровня жидкости поплавок перемещает вверх или вниз этот рычаг, а он, в свою очередь, воздействует на клапан, который и перекрывает (открывает) подачу воды. Такие клапаны можно увидеть в сливных бачках унитазов. Их очень удобно использовать там, где нужно постоянно добавлять воду из центральной системы водоснабжения.

Механические датчики обладают рядом преимуществ:

• простота конструкции;
• компактность;
• безопасность;
• автономность — не требуют никаких источников электроэнергии;
• надёжность;
• дешевизна;
• лёгкость установки и настройки.

Но у этих датчиков есть один существенный недостаток: они могут контролировать только один (верхний) уровень, который зависит от места монтажа, и регулировать его, если и можно, то в очень небольших пределах. В продаже такой клапан может называться «кран поплавковый для ёмкостей».

Электрические датчики

Электрический датчик уровня жидкости (поплавковый), отличается от механического тем, что сам он воду не перекрывает. Поплавок, перемещаясь при изменении количества жидкости, воздействует на электрические контакты, которые включены в схему управления. На основании этих сигналов автоматическая система контроля принимает решение о необходимости тех или иных действий. В простейшем случае такой датчик имеет поплавок. Этот поплавок воздействует на контакт, через который происходит включение насоса.

В качестве контактов чаще всего применяют герконы. Геркон — это стеклянная герметичная колба с контактами внутри. Переключение этих контактов происходит под действием магнитного поля. Герконы имеют миниатюрные размеры и легко размещаются внутри тонкой трубки из немагнитного материала (пластик, алюминий). По трубке под действием жидкости свободно перемещается поплавок с магнитом, при приближении которого контакты срабатывают. Вся эта система устанавливается вертикально в резервуар. Меняя положение геркона внутри трубки, можно регулировать момент срабатывания автоматики.

https://youtube.com/watch?v=HFM-k0jItxM

Если нужно следить за верхним уровнем в резервуаре, то датчик устанавливают вверху. Как только уровень опустится ниже установленного, контакт замкнётся, насос включится. Вода начнёт прибавляться, и когда уровень воды дойдёт до верхнего предела, поплавок вернётся в исходное состояние, и насос отключится. Однако на практике такую схему применять нельзя. Дело в том, что датчик срабатывает при малейшем изменении уровня, вслед за этим включается насос, уровень поднимается, и насос отключается. Если расход воды из ёмкости меньше, чем подача, возникает ситуация, когда насос постоянно включается и отключается, при этом он быстро перегревается и выходит из строя.

Поэтому датчики уровня воды для управления насосом работают иначе. В ёмкости располагают минимум два контакта. Один отвечает за верхний уровень, он отключает насос. Второй определяет положение нижнего уровня, при достижении которого насос включается. Таким образом, значительно сокращается число пусков, что обеспечивает надёжную работу всей системы. Если разница уровней небольшая, то удобно использовать трубку с двумя герконами внутри и один поплавок, который их коммутирует. При разнице больше метра применяют два отдельных датчика, установленных на требуемых высотах.

Несмотря на более сложную конструкцию и необходимость схемы управления, электрические поплавковые датчики позволяют полностью автоматизировать процесс управления уровнем жидкости.

Если через такие датчики подключить лампочки, то их можно использовать для визуального контроля количества жидкости в резервуаре.

Указатель уровня воды своими руками

Схема указателя уровня воды. Схема очень простая, но работает прекрасно. В конце статьи будет видео, где наглядно показана работа этого указателя уровня воды, который мы сделаем вместе с вами. Для начала работы соберём детали, которые нам потребуются для изготовления устройства.

Детали для изготовления схемы указателя уровня воды.

Нам понадобится: Микросхема ULN2004 или ей подобная, контактная площадка для установки микросхемы на плату. При наличии такой площадки отсутствует риск перегреть ножки микросхемы паяльником или повредить её внутреннее устройство статическим электричеством. Да и ремонт схемы, при необходимости, сокращается до нескольких секунд. Достаточно вынуть из гнезда горелую микросхему и вставить на её место новую. Сплошная выгода, особенно для не очень опытных радиолюбителей. Резисторы R1 — R7 — 47Kom. R8 — R14 — 1Kom. Светодиоды любого цвета по вашему выбору, диаметром 3 — 5 мм. Конденсатор 100Mkf 25v. Клеммные колодки любого типа, а можно и вообще без них, но удобство пользования устройством несколько снизится. Макетная плата любая, лишь бы все компоненты влезли. Я пользуюсь такими платами, потому что не хочется заморачиваться на изготовление печатной платы, просто так мне удобнее и более привычно.

Компоненты все собрали и приступаем к изготовлению нашего устройства.

Это первый готовый элемент будущей системы очистки воды от железа, бактерий, всяческих вредных примесей и прочей «каки». Система у меня дома работает уже почти три года, показала себя как надёжная, удобная и вообще мне нравится. Качеством воды полностью доволен. Но настало время для модернизации. Появились новые требования (у меня), хочется чтобы было более удобное обслуживание, хочу чтобы вся информация о работе системы была постоянно перед глазами. Первую систему очистки воды я строил без всякого опыта и допустил некоторые ошибки, о которых непременно напишу в следующих статьях, но в целом было всего две незначительных поломки. В одной поломке виноват я, а в другой не качественное комплектующее изделие (опять я виноват, немного сэкономил и купил не то, что следовало).

Всё оборудование будет блочным (так возрастают возможности модернизации и упрощается ремонт), по возможности дешёвым и простым, чтобы многие могли повторить.

Для чего нужны белые проводки расскажу в одной из следующих статей. Указатель (сигнализатор) уровня воды готов.

Кабель, который идёт к датчикам уровня, можно поставить любой восьмижильный сигнальный, их продают сейчас всякие и в разных магазинах, которые занимаются сигнализацией, электрикой. Сечение жил и длина кабеля не играют особой роли. Есть кабели совсем тоненькие и дешёвые.

Как изготовить датчики уровня, нужно думать и изготавливать по месту применения. Контакты датчика выполнить лучше всего из нержавейки. Плюсовой общий электрод нужен массивный. Я делал из маленькой нержавеющей ложки, электрод работает нормально и совсем не поддаётся электрохимическому растворению. Места где припаиваются провода к электродам, лучше всего заизолировать при содействии любого клеевого пистолета (надёжно сохраняются от растворения).

Устройство уровнемеров

Самые простые современные приборы этой группы представляют собой металлические конструкции, состоящие из:

• лебедки;
• каркаса;
• троса с маркировкой.

Лебедки в разных уровнемерах могут быть пластиковыми или стальными. Тросы приборов маркируются через метр. Размещаются уровнемеры на воде с помощью специальных зацепов ролика. Контакт прибора с трубой обеспечивается путем соединения с зажимом. Опускать прибор в шахту положено таким образом, чтобы его трос не контактировал с трубой.

При касании электродом воды на катушке скважинного уровнемера загорается световой индикатор и раздается звуковой сигнал.

Как определить уровень воды в скважине

Контактный лотовый уровнемер

Первые измерения проводятся после обустройства гидросооружения и установки напорного оборудования. Но впоследствии производятся дополнительные замеры, чтобы контролировать скважинный дебит. Рекомендовано проверять уровневые показатели во время повышенного водозабора и при отсутствии осадков на протяжении хотя бы нескольких дней, когда жидкость в скважинной установке находится на минимуме. Обычно это отмечается в дачный сезон, когда много воды уходит на полив посадок.

Узнают уровневые показатели разными способами, в зависимости от измерительного прибора, именуемого уровнемером или УСК.

Чаще применяются простые тросовые модели и электроуровнемеры для замера уровня воды в скважинах. Если гидротехническое сооружение неглубокое, можно воспользоваться аппаратом, собранным самостоятельно.

Наиболее простыми являются тросовые уровнемеры. Конструктивно представляют собой катушку с намотанным измерительным тросом. Принцип работы уровнемера такой – опускают его в шахту до водного зеркала, затем по меткам на тросе определяют необходимый уровень. Но существуют устройства и с более сложной конструкцией.

Лотовые измерители

Конструктивно они похожи на лебедку, но на конце троса установлен лот-хлопушка. Как только этот элемент соприкоснется с поверхностью воды, раздастся хлопок, который является сигналом для проведения замера.

По конструкции лотовые измерители простые, при этом они не требуют источника электропитания. Но при выполнении точных замеров мешают посторонние звуки, в особенности если вода в шахте на большой глубине. Оптимальное расположение водного зеркала для замеров лотовым аппаратом – до ста метров от уровня земли.

Электроконтактные приборы

Электроуровнемер

Такие устройства требуют подключения к сети электропитания. Чтобы обеспечить подачу электричества, контакт подсоединяют к трубе, являющейся проводником, посредством шнура и зажима.

Пользуются электроуровнемерами так:

1. Аппарат удерживают за ручку и включают тормозной рычаг.
2. Электрод с грузом опускают в скважинную шахту.
3. При соприкосновении контакта с водой, слышен характерный звук, а на катушке вспыхивает лампа-индикатор.
4. По нанесенной на трос разметке снимают показания.

На катушке прибора установлены специальные зацепы, чтобы ее можно было зафиксировать вверху обсадной трубы. Это позволяет защитить трос от вероятных повреждений.

Волномеры

При установлении уровня воды в скважине используется звуковая волна. Волномер создает ее пневмовыстрелом из пневматической хлопушки. Дальше ведется регистрация времени прохождения звука от устья скважины до поверхности воды. Для этого используется устройство, которое пересчитывает время в расстояние.

Пневмовыстрел позволяет в затрубном пространстве держать повышенное давление, что уменьшает погрешность в определении уровневых показателей.

Ультразвуковые устройства

Различные виды ультразвуковых систем

Самые дорогостоящие приборы среди измерителей. Чтобы получить данные, эхолот подключают к компьютерному устройству. Приборы подобного типа не погружают в шахту, они работают следующим образом:

1. Ультразвуковой датчик располагают на скважинном устье.
2. Он посылает сигналы вниз.
3. Данные высвечиваются на дисплее.

Пользоваться ультразвуковым уровнемером разрешается лишь после обучения. Помимо выявления водного уровня, устройство можно использовать, чтобы найти повреждения трубы и установить степень их сложности.

Проще всего, если гидротехническое устройство создали профессионалы. Специалисты, занимающиеся пробиванием скважинных шахт, выдают паспорт на скважину, где указывают результат расчетов уровней и дебита. Помимо этих показаний в документе есть данные о габаритах и материале обсадных труб и советы по использованию подходящего напорного оборудования.

При отсутствии паспорта замеры придется провести самостоятельно. В этом случае необходимо приобретать напорное устройство с  производительностью в четыре раза ниже дебита.

Особенности принципа работы

Общий принцип работы уровнемеров буйкового типа заключается в использовании выталкивающей силы, действующий на погруженный в жидкость буек. Количество вытесненной жидкости (+ выталкивающая сила) напрямую зависит от уровня в резервуаре через глубину погружения буйка. Действие силы оценивается специальными датчиками и преобразуется в требуемый сигнал.

Два основных варианта исполнений представлены на примере моделей 244LD и UQD.

1. C использованием измерительной камеры (244LD или ZTD) Прибор присоединяется к резервуару, образуя с ним смежные сосуды. Буек движется внутри измерительной камеры. Возможны измерения уровня, плотности и границ раздела фаз. Детальнее принцип описан на страницах буйковых уровнемеров 244LD и ZTD.

2. Без измерительной камеры (UQD) Устройства такого типа присоединяются к емкости посредством фланцевого соединения. Имеют в своем составе поплавок, перемещающийся под изменением уровня в емкости и балансировочную систему из рычага и грузов. Значения уровня передаются датчикам через систему шатунов и осей, обрабатываются электроникой и выдаются в систему.

Классификация приборов измерения уровня

Для измерения уровня жидкостей применяются специальные средства измерений – уровнемеры.

Многообразие типов уровнемеров, принцип действия которых основан на различных физических методах, объясняется разнообразием свойств измеряемых жидкостей. Наибольшее распространение в промышленном использовании получили следующие виды уровнемеров: буйковые, пьезометрические, гидростатические, поплавковые, и ёмкостные.

Буйковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на изме-рении перемещения буйка или силы гидростатического давления, действующей на буёк.

Буёк в отличие от поплавка не плавает на поверхности жидкости, а погружён в жидкость и перемещается в зависимости от её уровня. Буйковые уровнемеры наиболее часто применяются для измерения уровня однородных, в том числе агрессивных, жидкостей, находящихся при высоких рабочих давле-ниях (до 32 МПа), широком диапазоне температур (от –200 до +600С) и не обладающих свойствами адгезии (прилипания) к буйкам.

Главной особенностью буйковых уровнемеров является возможность измерения уровня границы раздела двух жидкостей.

Недостатком буйковых уровнемеров являются зависимость их точности от плотности и температуры измеряемой среды, ограниченность использования для больших (свыше 16 м) диапазонов измерения уровней жидкостей и жидкостей обладающих адгезией к буйку.

Пьезометрический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на преобразовании гидростатического давления жидкости в давление воздуха, подаваемого от постороннего источника и барботирующего через слой жидкости.

У этого уровнемера чувствительный элемент не находится в непосредственном контакте с измеряемой средой, а воспринимает гидростатическое давление через воздух, что является его достоинством. Для пьезометрических уровнемеров также характерна погрешность измерения из-за изменения плотности измеряемой среды.

Гидростатический уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на измерении манометром или напоромером гидростатического давления жидкости, зависящего от высоты её уровня. Уровнемеры этого вида обычно используют для измерения неагрессивных, незагрязнённых жидкостей, находящихся под атмосферным давлением. Для измерения уровней агрессивных сред используют специальные разделительные устройства.

Недостатком гидростатических уровнемеров является погрешность измерения при изменении плотности жидкости.

Поплавковый уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на из-мерении перемещения поплавка, плавающего на поверхности жидкости (поплавок как бы отслеживает уровень жидкости).

Поплавковые уровнемеры не пригодны для вязких жидкостей (дизельного топлива, мазута, смол) из-за залипания поплавка, обволакивания его вязкой средой. При измерении уровня криогенных жидкостей из-за кипения верхнего слоя возникает вибрация поплавка, что приводит к искажениям результатов измерения. Наиболее часто поплавковые уровнемеры используют для измерения уровней в больших открытых резервуарах, а также в закрытых резервуарах с низким давлением. Применение магнитной связи для передачи перемещения поплавка позволяет герметизировать вывод передачи в измерительный блок, упростить конструкцию, повы-сить надёжность, измерять уровень в резервуарах под давлением.

Ёмкостной уровнемер – уровнемер, принцип действия которого основан на раз-личии диэлектрической проницаемости жидкости и воздуха. В связи с этим по мере погружения электродов датчика уровнемера в жидкость изменяется ёмкость между ними пропорционально уровню жидкости в резервуаре.

Менее распространены акустические, магнито-стрикционные, радиоизотопные, вибрационные уровнемеры.

Источник

Как самостоятельно сделать уровнемер для водных резервуаров

Уровнемер для водных резервуаров — полезное устройство, позволяющее определить уровень жидкости в резервуаре. Такой прибор может использоваться в различных сферах, включая домашнее хозяйство, сельское хозяйство и промышленность. Если вы хотите сэкономить деньги и сделать уровнемер своими руками, следуйте следующим шагам.

1. Выберите датчик. Датчик — важная часть уровнемера, так как он отвечает за измерение уровня жидкости в резервуаре. Вы можете использовать различные типы датчиков в зависимости от своих потребностей, включая поплавковые, ультразвуковые или прессостаты.
2. Подготовьте корпус. Для создания уровнемера вам потребуется корпус, который будет защищать датчик от повреждений. Вы можете использовать различные материалы для корпуса, такие как пластик или металл. Обязательно учтите условия эксплуатации и выберите материал, который будет надежно защищать датчик от воздействия воды.
3. Установите датчик в корпус. После выбора датчика и подготовки корпуса, установите датчик таким образом, чтобы он был надежно закреплен и имел возможность считывать уровень жидкости. Убедитесь, что датчик не будет помехой при работе резервуара.
4. Подключите датчик к индикатору. Для того чтобы получить информацию о уровне жидкости, необходимо подключить датчик к индикатору. Индикатор может быть как простым светодиодом или LCD-дисплеем, так и более сложным устройством для определения уровня.
5. Протестируйте уровнемер. После завершения сборки уровнемера необходимо протестировать его работу. Залейте воду в резервуар и проверьте, как датчик и индикатор отображают уровень жидкости. В случае необходимости, отрегулируйте уровнь и проверьте все функции устройства.

Самостоятельное изготовление уровнемера для водных резервуаров может быть интересным проектом и позволит вам экономить деньги на покупке готового устройства. Однако перед началом работы убедитесь в своих навыках и технической компетенции для безопасной и эффективной сборки.

Самодельные датчики уровня воды

Некоторые народные умельцы в целях экономии средств изготовляют датчики уровня воды своими руками

Важно понимать, что подобное решение имеет немалые риски, т.к. в случае грубых ошибок можно лишиться недешевого насоса

Для работы потребуются следующие материалы:

• Двухжильный и медный одножильный провод сечением 1 мм².
• Аккумулятор.
• Металлическая пластина и пруток.
• Измерительное приспособление со стрелкой.

Работа такого прибора построена на электропроводных характеристиках воды. Два конца, опущенные в колодец, замыкают электрическую цепь. Если жидкости недостаточно, цепь размыкается. При этом в первом случае стрелка прибора будет реагировать отклонением вправо, а во втором – падением на ноль.  Для установки индикатора на поверхности выбирается какое-то видное места рядом с колодцем. Выходящие из него провода должны быть тщательно заизолированы.

В качестве индикатора для колодца часто применяют контролер от старой автоматической стиральной машины. Кроме того, эти надежные приборы находятся в свободном доступе в специализированных точках продажи комплектующих для бытовой техники. Такие датчики оснащены герметическими пневмоприводами, отличаясь высоким уровнем электрической безопасности. Прежде, чем опускать в питьевой колодец мерный стакан из пластика, его следует хорошо вымыть. Для его фиксации сгодится как веревка с грузом, так и стенка колодезной шахты. Главное, добиться образования в стакане «воздушного мешка»: для этого вода должна доходить примерно до середины устройства.

Самодельный датчик уровня воды в колодце

Работает это простейшее приспособление таким образом:

• Когда уровень жидкости в колодце повышается, это увеличивает давление воздуха внутри пластмассового контейнера.
• Эту инерцию передает на датчик тонкий резиновый шланг, похожий на деталь велосипедного насоса.
• Непосредственно внутри прибора поднимается мембрана, замыкающая контакт.
• При снижении уровня в колодце мембрана переходит в нижнюю позицию, активизируя другую контактную группу.

Также можете посмотреть видео, где умелец сделал датчики уровня воды для колодца своими руками:

Благодаря большому ассортименту датчиков уровня воды можно без проблем подобрать наиболее удобный вариант для своего колодца. При этом в учет берется глубина шахты, специфика применяемого насоса и личные предпочтения. Наиболее надежными и удобными в использовании считаются радарные и ультразвуковые приспособления, не нуждающиеся в непосредственном контакте с водой. В тех случаях, когда устройство контроля за уровнем воды изготовляется самостоятельно, рекомендуется отдавать предпочтение поплавковым моделям или датчикам от стиральных машин.

Буйковые средства измерения уровня

Средства измерений уровня этого вида входят в номенклатуру приборов ГСП.

В основу работы буйковых уровнемеров положено физическое явление, описываемое законом Архимеда. Чувствительным элементом в этих уровнемерах является цилиндрический буек, изготовленный из материала с плотностью большей плотности жидкости. Буек находится в вертикальном положении и частично погружен в жидкость. При изменении уровня жидкости в аппарате масса буйка в жидкости изменяется пропорционально изменению уровня. Преобразование веса буйка в сигнал измерительной информации осуществляется с помощью унифицированных преобразователей «сила – давление» и «сила – ток». В соответствии с видом используемого преобразователя силы различают пневматические и электрические буйковые уровнемеры.

Схема буйкового пневматического уровнемера приведена на (рис.3а). Уровнемер работает следующим образом. Кода уровень жидкости в аппарате равен начальному h

(в частном случае он может быть равен 0),измерительный рычаг 2 находится в равновесии, т.к. моментМ 1, создаваемый весом буйкаG , уравновешивается моментомМ2 , создаваемым противовесомN .

Когда уровень жидкости становится выше h

, часть буйка погружается в жидкость. Поэтому вес буйка уменьшается следовательно уменьшается и моментМ1 , создаваемый буйком на рычаге2 . Так какМ2 становится большеМ1 , рычаг2 поворачивается вокруг точкиО по часовой стрелке и прикрываетзаслонкой 7 сопла 8 . поэтому давление в линии сопла увеличивается. Это давление поступает впневматический усилитель 10 , выходной сигнал которого является выходным сигналом уровнемера. Этот де сигнал одновременно посылается всильфон отрицательной обратной связи 5 . При действии давленияРвых возникает силаR , моментМ3 которой совпадает по направлению с моментомМ1 ­, т.е действие силыR направлено на восстановление равновесия рычага2 . движение измерительной системы преобразователя происходит до тех пор, пока сумма моментов всех сил, действующих на рычаг 2 не станет равной нулю, т.е.

Подставляя моменты М1, М2,М3 в виде произведений соответствующих сил и плеч получим

где G— вес буйка при погружении его в жидкость на глубинуh;R—

сила, развиваемая сильфоном5 ;

Силы G

иR определяем из следующих выражений: