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Topic: Sensori o sistemi per rilevare la presenza di fluidi (Read 2 times) previous topic - next topic

ardubep

Sep 26, 2013, 10:30 am Last Edit: Sep 26, 2013, 10:35 am by ardubep Reason: 1
Buon giorno a tutti,
sto elaborando un piccolo progetto per un dispositivo che rilevi la presenza di acqua in sentina.
Questo ambiente è particolare, perché l'acqua può essere mescolata ad altre porcherie tra cui idrocarburi in forma di olio da motore o carburante.
Se ricorro al classico sistema di due elettrodi che si chiudono con la presenza di acqua posso avere diversi problemi:
1) parti in tensione immerse, o (remoto) rischio d'innesco scintille in un ambiente potenzialmente saturo di gas combustibili
2) la presenza di idrocarburi miscelati ad acqua ne abbatte la capacità conduttiva sino ad annullarla (occorrerebbe aumentare la tensione tra i due elettrodi, ma si finisce nel problema precedente ed il rischio definito "remoto" diventa "probabile").
La prima soluzione che ho adottato è stata quella di impiegare due dischetti piezoelettrici: ad uno applico un segnale generato con la funzione "tone()", il secondo è connesso ad un piedino che interrogo con analogRead(); in aria il dischetto ricevente non dà alcun segnale, viceversa in presenza d'acqua la vibrazione del primo dischetto viene trasdotta dal liquido e quindi captata e trasformata in un segnale leggibile.
Se isolo i due dischetti sigillandoli con un film plastico il sistema continua a funzionare e non ho più parti in tensione a contatto con l'ambiente.
Peccato però che in presenza di olio.... la trasduzione da parte del fluido si perde e il sistema non legge più altrettanto bene (dipende dalle proporzioni della miscela).
Ho provato a spazzolare un ampio range di frequenze, ma senza risultati apprezzabili.
Qualcuno ha idee sul come risolvere questa acquisizione?
Grazie per l'attenzione
Beppe

astrobeed


1) parti in tensione immerse, o (remoto) rischio d'innesco scintille in un ambiente potenzialmente saturo di gas combustibili
2) la presenza di idrocarburi miscelati ad acqua ne abbatte la capacità conduttiva sino ad annullarla (occorrerebbe aumentare la tensione tra i due elettrodi, ma si finisce nel problema


Tutti i sensori di acqua in sentina che mi è capitato di vedere sono costituiti da due elettrodi in acciao inox da piazzare ad opportuna altezza e funzionano proprio rilevando la resistività dell'acqua marina che è abbastanza bassa per via dei vari sali presenti.
Non c'è nessun rischio di scintilla per il semplice motivo che sugli elettrodi è presente si una tensione di qualche volt però la corrente disponibile è poche decine di uA, assolutamente insufficiente per innescare una scintilla.

Etemenanki

Usa un disco piezoelettrico come oscillatore "free-running" (ti serve uno di quelli con i tre fili, che sul lato del dischetto hanno 2 elettrodi invece di uno), finche' il disco e' in aria il sistema oscilla, quando viene sommerso (e quindi frenato meccanicamente) smette di oscillare ... se accoppi l'oscillatore con un transistor open-collector in uscita in AC (tramite una resistenza, un condensatore ed un paio di diodi) avrai un segnale (transistor chiuso a massa) quando oscilla, e nessun segnale (transistor aperto, o resistenza di pull-up, come preferisci) quando non oscilla piu ... niente tensioni in giro, niente problemi di trasmissione, niente elettrodi ... ;)
"Sopravvivere" e' attualmente l'unico lusso che la maggior parte dei Cittadini italiani,
sia pure a costo di enormi sacrifici, riesce ancora a permettersi.

astrobeed


Usa un disco piezoelettrico come oscillatore "free-running" (ti serve uno di quelli con i tre fili, che sul lato del dischetto hanno 2 elettrodi invece di uno)


In alternativa un galleggiante come quelli utilizzati per i serbatoi delle auto, facilmente reperibile ad uno sfascio per pochi Euro, oltre che segnalare la presenza di acqua permette anche di sapere il livello.



ardubep

#4
Sep 26, 2013, 12:48 pm Last Edit: Sep 26, 2013, 12:51 pm by ardubep Reason: 1
Grazie Astrobeed,
Il limite dei sistemi esistenti consiste proprio nel fatto che se all'acqua si miscelano idrocarburi, la conduttività si abbatte e non viene più rilevata la presenza di liquidi tramite gli elettrodi.
I sistemi a galleggiante sono soggetti a bloccarsi proprio quando occorre a causa di sedimenti e morchie.
Mi piace molto la dritta del sensore unico che smette di vibrare, me ne procuro uno e faccio qualche prova.
Etemanki, hai qualche indicazione per qualche modello specifico o qualche sito ?
Beppe

Etemenanki

Tempo fa ne usavo alcuni fabbricati dalla TDK per riparare vecchie fotocopiatrici industriali, credo fosse la serie LTS per polveri (funzionavano con lo stesso principio, quando la polvere di toner nel serbatoio copriva il disco, smetteva di oscillare, quando si abbassava troppo ricominciava) ... andrebbero impermeabilizzati per essere usati con liquidi, ma dovrebbero funzionare anche con i liquidi pure quelli ...

La Gems Sensors ne produce alcuni tipi, ad esempio anche quelli da mettere all'esterno di contenitori in plastica, stesso principio di funzionamento ... http://www.gemssensors.com/About-Gems-Sensors/Press-Release/New-ExOsense-Non-Intrusive-Liquid-Level-Sensor

Anche la Honeywell e la BlueLevel ne producevano, ma non so se li facciano ancora ... a livello industriale non e' difficile trovarne, il problema e' che non li vendono esattamente per pochi Euro ... anzi, decisamente per troppi, secondo me :P

E' anche possibile autocostruirseli, dovrei avere ancora uno schema di principio da qualche parte, usando dei normali dischetti piezo di quelli per buzzers ... quelli con i 3 elettrodi sono i piu semplici, perche' il circuito e' autooscillante ... e' possibile costruirseli anche con i normali dischetti piezo a 2 elettrodi, ma il circuito e' piu complicato, perche' il disco e' usato come controreazione di un'oscillatore "bloccato" sulla frequenza di risonanza del dischetto, quando tale frequenza cambia a causa del liquido a contatto con il disco, l'oscillatore si blocca ... devo cercare nel mio vecchio archivio se ho qualche schema anche di quelli, ma dovrebbe essere relativamente facile anche inventarsene uno ... non e' mica una carica termobarica, in fondo :P XD

Il "trucco", se vogliamo chiamarlo cosi, e' che bisogna fare esattamente l'opposto di quello che si fa costruendo un buzzer ... il buzzer deve funzionare facendo il maggior casino possibile ed in tutte le condizioni, qui invece bisogna costruire un sistema abbastanza "critico" da oscillare solo il minimo indispensabile, e solo quando nulla tocca il disco ...
"Sopravvivere" e' attualmente l'unico lusso che la maggior parte dei Cittadini italiani,
sia pure a costo di enormi sacrifici, riesce ancora a permettersi.

ardubep

Beh, effettivamente quei cosi sembrerebbero fatti per il mio scopo, non ho visto però il prezzo, e magari per pochi pezzi non mi filano nemmeno se piango cinese, magari indago meglio e vedo se hanno un distributore da queste parti.
il mio cinese di riferimento (electrodragon.com) mi propone solo quelli a dischetto con due poli.
Provo a sbattermi un po' approfondendo la ricerca.
Grazie ancora
Beppe

astrobeed

Sistema a prova di morchia e senza controindicazioni è utilizzare un sensore sonar impermeabile tramite il quale misuri la distanza rispetto alla superficie dell'acqua, ovvero un oggetto simile a questo.

Etemenanki

:smiley-eek-blue: :smiley-eek-blue: :smiley-eek-blue: ... a 91 Euro piu spedizione, deve essere placcato oro :P XD XD XD (scherzo XD)


> ardubep: se non trovi i dischetti a 3 contatti, li si trovano su ebay, o li si prende in bulk (meno di 10 pezzi non li vendono) http://www.ebay.com/itm/10PCS-34-7mm-Piezo-Disc-3-0kHz-Self-Drive-for-buzzer-Transducer-DIY-/120961572809?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item1c29df1fc9 (ma saldare su quella metallizzazione non e' semplicissimo), o si prendono questi e se ne "sacrifica" uno , sperando che usino dischi a 3 contatti (nel 95% dei casi e' cosi) http://www.ebay.com/itm/2-x-Piezo-Electronic-Tone-Buzzer-Alarm-3-24V-12VDC-with-Mounting-Holes-FREE-SHIP-/251152135425?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3a79d57501
"Sopravvivere" e' attualmente l'unico lusso che la maggior parte dei Cittadini italiani,
sia pure a costo di enormi sacrifici, riesce ancora a permettersi.

astrobeed


:smiley-eek-blue: :smiley-eek-blue: :smiley-eek-blue: ... a 91 Euro piu spedizione, deve essere placcato oro :P XD XD XD (scherzo XD)


Un sensore certificato IP67 non è certo una cosa economica :)

ardubep

 :smiley-eek-blue: Beh... effettivamente l'oggetto suona un po' fuori dal budget.
Proviamo prima coi dischetti vah.
Visti i costi proverei ambedue le soluzioni, poi con dieci dischi magari un paio ben saldati mi escono  :smiley-roll:
O se no ne ordino già due serie da dieci e me la gioco con la legge dei grandi numeri  :)
Vedo se hanno altri oggetti utili, tanto per ammortizzare un po' i costi di spedizione.
Beppe

ardubep

Ordinati, ma mi sa che la cosa la va per le lunghe perché mi pare abbiano stimato una consegna al 25 Ottobre... vedremo

lucaleo

#12
Sep 26, 2013, 07:00 pm Last Edit: Sep 26, 2013, 07:30 pm by lucaleo Reason: 1
Ciao io ho un'officina nautica quindi siamo nel mio campo :)
Per prima cosa
Gli idrocarburi NON si miscelano all'acqua, al massimo si emulsionano senza modificare in alcun modo la conduttività dell'acqua (a meno che non usi la sentina anche come serbatoio del carburante... :smiley-mr-green:)
Gli idrocarburi galleggiano sull'acqua!!
Detto questo esistono dei semplicissimi galleggianti flottanti per sentina che sono quelli piu comuni oppure quelli elettronici con le due barrette
Tu devi sapere il livello dell'acqua oppure solo capire quando passa un certo livello??
Tieni anche presente che misurare anche solo in maniera approssimativa il livello dell'acqua in sentina è praticamente impossibile perché si muove tantissimo su una grande superficie (a differenza di un serbatoio dove hai tanto volume e poca superficie)
Spero di essere stato d'aiuto

EDIT
Altre due cose
Se decidi si usare i piezoelettrici prima "ascolta" bene le frequenze prodotte dal tuo motore durante i vari regimi di giri, sforzo e non eccetera in modo da non beccare una di quelle frequenze che possono variare parecchio
E tieni presente che se non sbaglio la prduzione di ultrasuoni in mare a determinate frequenze è vietata per via dei cetacei
Non sono sicuro però e se dico giusto non so con che frequenze e che potenze

ardubep

lucaleo, ho usato un termine improprio (miscela), ma la sintesi rimane quella.
La conduttività è compromessa dalla presenza d'idrocarburi e i sistemi ad elettrodo, talvolta, non rilevano la presenza di liquido in sentina; quotidianamente manipolo tonnellate di gasolio a diversi stadi di raffinazione e un po' di dimestichezza con quei fluidi ce l'ho (ma non faccio il benzinaio... inutile che vi prenotate per un pieno a prezzo da amici  ;))
I sistemi a galleggiante tendono a bloccarsi per via del sedimento e delle morchie e, spesso, non entrano in funzione quando è necessario.
Vero che non uso la sentina come serbatoio aggiuntivo  :smiley-mr-green: ma ad esempio il mio vicino di barca s'è trovato una spanna buona di gasolio e olio motore a causa di qualche perdita che il suo sistema non s'é neanche sognato di rilevare; il bello è che aveva cambiato l'interruttore a galleggiante passando agli elettrodi proprio perché l'anno prima avevamo verificato che non faceva il suo dovere e restava incantato. Mica è detto che la situazione di allarme debba scattare solo per la presenza di acqua.
Il mio oggetto è pensato per imbarcazioni medio piccole dove monitorare la sentina quando a bordo non c'è alcuno, dunque a motore spento, in questo caso le vibrazioni del motore non mi darebbero noia.
In realtà il sistema è più complesso, il rilevamento di allagamento è solo una delle funzionalità (per quello sto prototipando con un circuito programmabile).
Però avere un conoscente con officina nautica non è male  :) dove operi?
P.S.
Diciamo che per il momento l'uso del "trombone" ad ultrasuoni è messo fuori discussione non fosse altro che per il costo, con buona pace per gli apparati sensoriali dei cetacei. nemmeno io conosco la normativa, ma credo che il problema d'infastidirli sia connesso alla frequenza ed alla potenza del segnale eventualmente emesso.
Beppe

lucaleo

E meno male che il sistema del tuo amico non è partito!!!!
Per prim cosa una pompa di sentina non è una pompa per.csrbursnte e se parte immersa in gasolio o benzina puri allora si che potrebbe anche pigliare fuoco!!
Oltre tutto per molti e molti motivi non è carino pompare litri di gasolio in mare...
E una perdita di carburNte non puo.causare affondamento dato che esce da un serbatoio che è gia a bordo!!
Il cRburante che galleggua può magari dare fastidio all'inizio del sensore ma appena arriva acqua pura parte
Per i flottanti.ci sono dei coperchi fatti apposta esattamente delle dimensioni del galleggiante e della sua corsa
Se in sentina hai del catrame in grado di boccare il flottante... puliscila :smiley-mr-green:
Io sono in estremo ponente ligure al confine con la franci :)

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