آب یک منبع گرانبها در بسیاری از نقاط جهان است و بسیاری از مردم برای تکمیل منبع آب خود با ذخیره آب باران جمع آوری شده یا آب پمپ شده از چاه یا چاه، به مخازن آب متکی هستند. اما چگونه می توان میزان پر بودن یک مخزن را اندازه گیری کرد؟ مخازن از مواد مات برای جلوگیری از رشد جلبک ها ساخته شده اند و اغلب برای جلوگیری از هجوم پشه ها یا دسترسی جوندگان کوچک در بسته نگه داشته می شوند، بنابراین نگاه فیزیکی به داخل آن ناخوشایند است. و علاوه بر این، داشتن روشی برای اندازهگیری عمق مخزن به صورت الکترونیکی، دنیایی از امکانات مانند کنترل خودکار پمپها را برای پر کردن مخازن در صورت کم شدن آب یا غیرفعال کردن سیستمهای آبیاری در صورت کمبود آب باز میکند.
راه واضح برای اندازه گیری عمق مخزن، قرار دادن یک سری پیکاپ های رسانا در ارتفاعات مختلف داخل مخزن و اندازه گیری مقاومت بین آنهاست. به عنوان مثال، قرار دادن ده پایانه در معرض در فواصل مساوی به طول مواد مانند لوله PVC و قرار دادن آن در مخزن به شما این امکان را می دهد که با خواندن مقاومت بین پایانه پایین و هر یک از پایانه ها، عمق را با افزایش 10 درصد اندازه گیری کنید. بالای آن. اما نقطه ضعف این روش این است که شما باید سیم کشی زیادی انجام دهید و همچنین باید یک ورودی آنالوگ را برای هر ترمینال جداگانه بخوانید – در حالی که اکثر طراحی های آردوینو بیش از 6 ورودی آنالوگ ندارند.
این پروژه کمی متفاوت عمل می کند. این دستگاه از دستگاهی به نام مبدل فشار دیفرانسیل برای اندازه گیری فشار آب در پایین مخزن و محاسبه میزان پر بودن مخزن استفاده می کند. فشار آب حدود 9.8067 کیلو پاسکال در هر متر عمق افزایش مییابد، بنابراین یک مخزن پر به ارتفاع 2 متر فشاری در ته آن حدود 19.6134 کیلو پاسکال بالاتر از فشار اتمسفر محیط خواهد داشت. بخش "فشار اتمسفر بالاتر از محیط" مهم است: اندازه گیری فشار در پایین مخزن کافی نیست زیرا شرایط آب و هوایی متفاوت خوانش را تغییر می دهد. به همین دلیل است که این پروژه از یک مبدل فشار "دیفرانسیل" استفاده می کند که دارای دو ورودی است. با باز گذاشتن یک ورودی به اتمسفر و وصل کردن دیگری به پایین مخزن، مبدل تفاوت بین این دو را خروجی میکند و به طور خودکار فشار هوای متغیر را جبران میکند و عمق ثابت را نشان میدهد.
سپس آردوینو خروجی مبدل را می خواند و عمق مخزن را گزارش می کند. در این پروژه از یک سپر اترنت برای اتصال آردوینو به یک سرویس دادههای آنلاین به نام Pachube استفاده میکنیم تا نمودارهایی از عمق آب در طول زمان تولید کند، اما همچنین میتوانید از آن بخواهید بر اساس خواندن برای کنترل مواردی مانند پمپ آب یا شیر برقی سیستم آبیاری.
برای جزئیات بیشتر: سنسور عمق مخزن آب با استفاده از آردوینو
در ادامه، متن انگلیسی این مطلب را میتوانید مشاهده نمایید:
Water is a precious resource in many parts of the world, and many people rely on water tanks to supplement their water supply by storing collected rainwater or water pumped from a well or bore. But how do you measure how full a tank is? Tanks are constructed of opaque material to prevent algae growth and often kept closed up to prevent mosquito infestation or access by small rodents so it’s inconvenient to physically look inside. And besides, having a way to measure tank depth electronically opens up a world of possibilities such as automatic control of pumps to top up tanks when they get low or to disable irrigation systems when not enough water is available.
The obvious way to measure tank depth is by placing a series of conductive pickups at various heights inside the tank and measure the resistance between them. For example, placing ten exposed terminals at equal intervals attached to a length of material such as PVC tubing and inserting it into the tank will allow you to measure the depth in 10% increments by reading the resistance between the bottom terminal and each of the terminals above it. The downside to this approach though is that you’ll need to do a lot of wiring and you’ll also need to read an analogue input for every individual terminal – while most Arduino designs have no more than 6 analogue inputs.
This project works a little differently. It uses a device called a differential pressure transducer to measure the water pressure at the bottom of the tank, and from that to calculate how full the tank is. Water pressure increases by about 9.8067kPa per meter of depth so a full tank 2m tall will have a pressure at the bottom of about 19.6134kPa above ambient atmospheric pressure. The “above ambient atmospheric pressure” part is important: it’s not enough to simply measure the pressure at the bottom of the tank because varying climate conditions will alter the reading. That’s why this project uses a “differential” pressure transducer that has two inlets. By leaving one inlet open to the atmosphere and connecting the other to the bottom of the tank the transducer will output the difference between the two, automatically compensating for varying air pressure and giving a constant reading for constant depth.
The Arduino then reads the output of the transducer and reports the depth of the tank. In this project we will use an Ethernet shield to have the Arduino connect to an online datalogging service called Pachube to generate graphs of water depth over time, but you could also have it make decisions on the basis of the reading to control items such as a water pump or irrigation system solenoid.
For more detail: Water Tank Depth Sensor using Arduino