Automatizzazione dello svuotamento di un pozzo

Ciao a tutti, dopo aver fatto un pó di esperienza con Arduino (non mi ritengo nemmeno lontanamente un esperto in materia) e avendo conseguito una laurea in ingegneria dell'Automazione (grazie alla quale ho imparato poco di pratico e molta teoria) ho deciso di cimentarmi nel mio primo progetto un pó più serio, anzi più che serio direi utile.

Innanzitutto partiamo con il problema che dovrei risolvere:
Ho un pozzo con dell' acqua (piovana e non) all'interno. Il pozzo è profondo più o meno 6-7 metri largo 1mt con un'apertura di 50 cm circa.
Da anni mio nonno quando il pozzo si riempe deve attaccare un motorino che porta l'acqua da questo pozzo ad un altro (procedimento da effettuare una volta ogni 3 giorni circa) dove l'acqua viene mandata all'esterno dell'Abitazione.

Io vorrei attaccare Arduino a un relè e ad un piccolo display che mi indichi approssimativamente il livello Dell acqua in modo da poter decidere se accendere o meno il motore.

Le mie domande sono :
1)quali componenti devo usare?
Relè di che genere attaccato al motore?( il motore prende la sua alimentazione dalla 220V.

Il sensore per misurare il livello di che tipo potrebbe essere? A infrarossi andrebbe bene? O ultrasuoni?
Da tenere presente il fatto che è complicato installare dei sensori vicino al livello dell'acqua in quanto non riuscirei da arrivarci, quindi dovrei accontentarmi di qualcosa che misura l'acqua da un minimo di 1metro a un massimi di 5...

  1. come si collega Arduino alla 220V? È una pazzia o c'è qualche modo per farlo ? È sempre consigliata una batteriA?

  2. visto che Arduino il pozzo sta lontano dall'abitazione... Almeno 60 metri dal mio pc per intenderci, e visto che non vorrei sprecare il mio kit xbee per questo, come si fa per amplificare il segnale da dei sensori lontani? ( ho un lm385 ma non so se basta o può servire)

Scusate per le tante domande , ma come ho detto mi accingerei a fare qualcosa di davvero ben funzionante e la cosa mi appassiona davvero molto!

Aspetto con ansia le vostre risposte !

Se non ti serve controllare il livello allora potresti usare/costruirti un sensore a galleggiante.

Non è fantascienza collegare arduino alla 220, il metodo più semplice è comprare un alimentatore da muro, per intenderci quelli che vendono regolabili da 5V a 12V che trovi quasi anche nei supermercati.

A cosa ti serve comandare Arduino da remoto se metti dei sensori? Di fatto vorresti automatizzarlo!

  1. allora, per il lato lettura ci sono 3 soluzioni che mi vengono in mente:

infili 2 o più cavi nel pozzo (dipende da quanti livelli vuoi leggere) uno porta il negativo, gli altri sono il positivo. Quindi in pratica sfrutti la resistenza dell'acqua, quando uno dei "positivo" non è più bagnato non porterà corrente. Questo è molto comodo per i tuoi scopi perché anche se il pozzo è profondo non devi scendere a posizionare le sonde, basta fare attenzione che non si impiglino quando le cali e a tararle bene. Altro accorgimento è usare un materiale che non faccia ruggine isolante. (Indicatore di livello dell’acqua | Elettronica Open Source)

i classici sensori di di livello, ovvero i galleggianti. Spesso hanno il vantaggio di una lettura lineare del livello, certo che dovrebbero avere una staffa molto lunga(e quindi un galleggiante giustamente tarato, o rischi che la staffa sia troppo pesante per il galleggiante). comunque è una soluzione abbordabile e più sicura della precedente. non dovrebbe essere un problema fabbricarselo, si tratta di un contatto e una leva per quel che vuoi fare. Se vuoi aggiungere la misura del livello al posto del contatto puoi usare un potenziometro "slide".

usando un sensore ultrasuoni (gli IR non funzionano, l'acqua non li riflette), però i modelli economici difficilmente vanno oltre al metro o sono resistenti all'acqua. Direi che la soluzione è costosa rispetto alle altre.

  1. arduino non lo colleghi direttamente alla 220V. lo alimenti via classico trasformatore, e comanda un relè che accende/spegne la pompa(occhio che il relè regga la giusta potenza, e che arduino riesca a comandarlo direttamente, altrimenti ti serve un transistor per attivare il relè). Puoi agire direttamente sull'alimentazione della pompa(facile e antisprechi, ma richia di rovinare la pompa) o sul suo pulsante di avvio (più complesso, possibili sprechi se anche da spenta il trasformatore o led etc rimangono alimentati, decade la garanzia)

3)per la comunicazione PC, a 60m puoi usare http://www.robot-italy.com/product_info.php?cPath=42_116&products_id=1806, in pratica è lo stesso chip del wifi shield 1.0, quindi poi lo vedi con qualsiasi pennina USB, però ovviamente devi aggiustarti la libreria perché non stai usando lo shield.
oppure 2 di questi: http://www.robot-italy.com/product_info.php?cPath=42_116&products_id=1376, codice e info su http://www.sparkfun.com/products/8565 (c'è il link per il clcolo dell'antenna e poi vedi i commenti per il codice)
infine il metodo più economico http://www.sparkfun.com/products/9582 http://jeelabs.net/projects/hardware/wiki/RFM12B_Board

controlla i range delle schede prima di acquistarle, anche se tutte dovrebbero andare oltre i 60 metri se non erro (ma posso errare :smiley: )

Ciao Schiano, hai pensato ad una suluzione tipo quella che ho usato io per la cisterna (con gli ultrasuoni)?
magari puoi prendere spunto da lì e migliorare il sistema :slight_smile:
la discussione era questa:

Innanzitutto vi ringrazio per le numerose risposte.

@menniti @Federico Vanzati: la gestione dell'accensione non può essere completamente automatizzata perchè l'acqua viene mandata in un pozzo o nell'altro e questa decisione la voglio lasciare a mio Nonno che è già troppo restio a farmi installare questo piccolo sistema automatico. Quindi una cosa alla volta. Io voglio dare a lui la possibilità di gestire da casa l'accensione del motore senza dover scendere giù vicino al pozzo.

@Lesto la soluzione del galleggiante secondo il mio parere non è praticabile in quanto sarebbe di difficile installazione.
Quella dei 2 o + fili , sarebbe una cosa interessante, anche se devo vedermi bene il link che mi hai mandato.
Gli ultrasuoni sarebbero la soluzione più semplice, ma probabilmente la più dispendiosa, anche se ormai si trovano anche a circa 14€.
Ad esempio questo andrebbe bene : ULTRASUONI
Gli infrarossi sei sicuro che non vanno bene? Da qualche parte ho letto che gli ultrasuoni leggono fino a 4 metri e io mi chiedevo, se ad esempio la distanza tra sensore e acqua diventasse > di 4mt il sensore potrebbe azionare la pompa anche se la cosa non è richiesta giusto? (comunque appena posso devo misurare questa profondità del pozzo con più precisione e vi informo)

@Brain io stavo già seguendo dall'esterno quel tuo progetto. Ma sta ancora funzionando?

Per chiarire ancora i miei obiettivi vi dico:
A me interessa sapere l'acqua dove arriva in maniera non super precisa, ma mi basta sapere se ad esempio ha superato un livello ma non un altro etc...!!!

Grazie

Il modo più semplice per conoscere il livello dell'acqua in un pozzo, pure in modo abbastanza preciso, è usare un sensore di pressione.
In pratica si cala fino al fondo del pozzo un tubetto di metallo, ben appesantito, collegato alla superficie con un tubo di gomma abbastanza rigido che viene connesso con un sensore di pressione.
Leggendo la pressione rilevata dal sensore, che è data dalla somma della pressione atmosferica più il peso della colonna d'acqua, sai automaticamente anche quanta è alta l'acqua nel pozzo.

Il tubetto di metallo all'interno del pozzo non ho capito come deve essere fatto?

E poi il sensore di pressione come fa a capire la pressione dell'acqua se sta in superficie?

Puoi postarmi il link di qualche sensore di pressione che hai in mente?

quella del sensore di pressione, l'avevo pensata (mi ricorda il corso di controllo dei processi!) ma...dove li si trovano? prezzo decente?

eh infatti anche io ero rimasto al fatto che costassero un pò troppo. Ma non ne sono per niente sicuro. Aspettiamo con ansia qualche link da astrobeed!

Al sensore arriva la pressione del fondo tramite il tubo di gomma che collega la sonda con il sensore stesso, cioè dentro il tubo la pressione sarà maggiore di quella atmosferica visto che da un lato è sigillato dal sensore mentre dall'altro c'è il peso della colonna d'acqua.
La sonda è un banale tubo di metallo, più che altro perché non deve galleggiare, con un diametro di pochi mm, dipende dall'attacco del sensore di pressione.
Come sensore di pressione ne devi usare uno che legge fino +1 Atmosfera se tarato a 0 sulla normale pressione atmosferica, puoi usarne uno qualunque, anche di recupero.
Ci sono pure i sensori sommergibili che colleghi direttamente con un cavo, con un pochino di pazienza, e molto lavoro di ricerca, si trovano online a pochi Euro come surplus industriale

f.schiano:
@Lesto la soluzione del galleggiante secondo il mio parere non è praticabile in quanto sarebbe di difficile installazione.
Quella dei 2 o + fili , sarebbe una cosa interessante, anche se devo vedermi bene il link che mi hai mandato.
Gli ultrasuoni sarebbero la soluzione più semplice, ma probabilmente la più dispendiosa, anche se ormai si trovano anche a circa 14€.
Ad esempio questo andrebbe bene : ULTRASUONI
Gli infrarossi sei sicuro che non vanno bene? Da qualche parte ho letto che gli ultrasuoni leggono fino a 4 metri e io mi chiedevo, se ad esempio la distanza tra sensore e acqua diventasse > di 4mt il sensore potrebbe azionare la pompa anche se la cosa non è richiesta giusto? (comunque appena posso devo misurare questa profondità del pozzo con più precisione e vi informo)

i sensori a ultrasuoni a basso prezzo non sono a tenuta stagna, può bastare un'onda, il livello molto più alto del solito o forse la rugiada a farli saltare. Ah e le misure sono influenzate dalla temperatura, quindi dovresti fare delle tarature aggiuntive se vuoi una buona precisione

Gli infrarossi non vengono riflessi dall'acqua, quindi non sono di utilità

Il sensore che hai postato, dichiara di arrivare fino a 5 metri... non male!

Ragazzi la profondità non era quella che supponevo in partenza, è di 3 metri e mezzo massimo e non c'è pericolo di onde o roba simile, perchè in questi anni non è mai successo che uscisse l'acqua fuori.

Comunque essendo la soluzione dell'ultrasuoni abbastanza dispendiosa, quella del sensore di pressione un pò complicata e quella dell'infrarossi inpraticabile, avevo pensato di orientarmi verso quella con più fili messi ad altezze diverse, avevo pensato a 3 livelli diversi. Potrei ad esempio inchiodare una trave sulla parete interna del tubo, o qualcosa del genere e attaccarci tre fili a 3 altezze diverse.

Che ne dite?

Ragazzi guardando in giro per quanto riguarda i relè ho trovato questo progetto:

http://www.glacialwanderer.com/hobbyrobotics/?p=9

e questa scheda già preassemblata con 2 relè:

Cosa ne pensate? Andrebbe bene per i miei scopi?

dai Schiano, un pò di fantasia... :slight_smile: le capsule ultrasoniche stagne dopotutto ormai sono in commercio già da quel tanto che basta per farle costare abbastanza poco da valere almeno un esperimento :stuck_out_tongue:
prendi un sensore di quelli cinesi e gli sostituisci le capsule con quelle stagne tipo queste :
http://cgi.ebay.it/Ultrasonic-Transducers-Sealed-for-outdoor-vehicle-use-/120696933626?pt=UK_BOI_Electrical_Components_Supplies_ET&hash=item1c1a190cfa
è il primo che hoi trovato su ebay, ma magari li trovi anche a meno..

Brain scusami ma non ho capito tanto dal link, quello è giá un sensore a ultrasuoni completo di capsula stagna? Perché se basta un sensore del genere lo prendo di corsa...

EDIT : Ho capito sono i due sensori a ultrasuoni senza l'integrato che di solito si vede negli altri sensori! E forse ora ho capito anche quello che intendi...comprare due di questi e metterli al posto di 2 sensori a ultrasuoni che non sono a tenuta stagna, tipo questi:

http://cgi.ebay.it/HC-SR04-ultrasonic-sensor-distance-measuring-module-/180654406500?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2a0fd77b64#ht_2125wt_858

Giusto? Ma sarebbe facile la cosa???

serve un minimo di elettronica per farlo funzionare, ma dovrebbe essere tutto sul datasheet

lesto:
serve un minimo di elettronica per farlo funzionare, ma dovrebbe essere tutto sul datasheet

Quindi ho capito bene, cioè dovrei sostituire gli "occhi" di un sensore non a tenuta stagna con quelli a tenuta stagna giusto? Quindi dovrei dissaldare dei componenti e poi risaldarne altri? o servirebbe anche altro?

bisogna essere sicuri che lo schema di funzionamento sia lo stesso. trova la board originale, trova i sensori stagno, metti a confronto i datasheet...
direi che se stai sulla stessa marca hai molte più possibilità di cannibalizzare la board in modo efficace

Ma fare una cosa "artigianalissima" tipo i galleggianti degli sciacquoni dei bagni? :stuck_out_tongue_closed_eyes:
Metti un contatto sul galleggiante, quando l'acqua arriva al galleggiante e fa chiudere il contatto, fai partire la pompa per un tot di tempo, calcolato in base al volume di acqua che vuoi rimuovere dal pozzo (la calcoli semplicemente con la formula del colume di un cilindro) fratto la portata della pompa. Magari azioni anche una piccola lucina per far vedere al nonno che la pompa sta funzionando in quel preciso momento.

In questo modo puoi anche lasciare al nonno la facoltà di azionare la pompa a mano se lui volesse comunque svuotare il pozzo prima dell'intervento della pompa.

La soluzione dei galleggianti non è praticabile perchè il pozzo è difficile accesso per fare installazioni di questo genere, e poi ci sarebbe un problema con l'asta e con la taratura dello stesso.

Comunque come ho già spiegato in precedenza non posso nemmeno automatizzarlo al 100% perchè mio nonno decide se attivarlo o meno, sò che può sembrare strano ma per ora lui non sa ancora nulla di questo progetto, io voglio presentargli la cosa quasi ultimata altrimenti lui direbbe sicuramente di no!

In futuro sicuramente migliorerò la gestione, per ora un passo alla volta.

Grazie per i consigli!