Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты Анемометр

В прошлом году сделал в своем загородном доме своими руками септик. Система водоотведения работает практически идеально, но вот только немного неправильно рассчитал объем накопителя. Слишком часто заполняется резервуар, и момент переполнения емкости часто является неожиданным и неприятным сюрпризом, приводящим к невозможности пользования канализационной системой. Чтобы получить возможность своевременного вызова ассенизационной машины, я решил собрать и установить в септике небольшое устройство, которое подавало бы сигнал о заполнении резервуара. Схема датчика уровня воды в резервуаре своими руками достаточно простая и далее я расскажу, что и как было сделано.

Материалы и инструменты

Как и при изготовлении других своих «поделок», сборка индикатора была практически полностью осуществлена с использованием радиодеталей и других необходимых элементов уже бывших в употреблении. Для самостоятельного изготовления такой системы я использовал детали в следующем количестве:

  • Трехконтактный геркон: 2 шт.
  • Светодиоды малой мощности: 3 шт. (красный, желтый и зеленый).
  • Пластиковые хомуты: 2 шт.
  • Неодимовый магнит.
  • Термоусадочный кембрик 40 мм.
  • Низковольтный пятижильный провод.
  • Соединительную муфту 50 мм: 2 шт.
  • Заклепки: 10 шт.
  • Заглушки 50 мм: 2 шт.
  • Профили мебельные из пластика.
  • Резистор 680 Ом.
  • Четырехконтактный штекер.
  • Кнопка-выключатель.

В качестве источника питания я использовал аккумулятор на 3,7 вольта, но также можно применить две пальчиковые батарейки, соединенные последовательно.

Пайка элементов питания может привести к закипанию электролита и разрыву корпуса, поэтому при использовании изделий на 1,5 В, рекомендуется приобрести и установить специальный бокс, к которому уже можно без проблем припаять контактные провода.

Сборка своими руками указателя уровня воды в баке осуществлялась с применением следующих инструментов:

  • Паяльника.
  • Дрели.
  • Строительного фена.
  • Термопистолета.

Также не обойтись при монтаже сигнальной системы без отвертки и пассатижей.

Изготовление датчика уровня

Сборку своими руками индикатора уровня воды в баке на светодиодах я осуществлял в такой последовательности:

  • Осуществил пайку проводов согласно схеме. После того как контакты остыли, для защиты от влаги места соединения проводов были обработаны силиконом.
  • Затем хомут одел на муфту пластиковой трубы таким образом, чтобы верхняя часть легко перемещалась относительно неподвижной трубы.
  • В качестве поплавка я решил использовать вторую муфту, в которую с обеих сторон были вставлены пластиковые заглушки.
  • На следующем этапе я с помощью строительного фена прогрел пластиковый профиль и обернул его вокруг поплавка. Свободный конец этого элемента был закреплен с рычагом посредством пластиковых заклепок.
  • Аналогичным образом рычаг из пластикового профиля прикрепил к муфте.
  • Затем на рычаге был закреплен неодимовый магнит. Для надежного монтажа этого элемента следует использовать детали, которые имеют в своей конструкции отверстие. Я применял изделие от старого компьютерного жесткого диска, но можно использовать покупные изделия, которые уже выпускаются с монтажными отверстиями. Широкие магниты должны быть в приоритете, ведь таким образом можно будет обеспечить плавный включение режимов работы датчика.
  • Далее я решил проверить работоспособность индикаторной системы. Подключив разъем к проводам, которые были соединены с источником тока и светодиодами и перемещая рычаг вверх и вниз я убедился в последовательном включении светодиодов.
Про анемометры:  Тп в производстве это

Датчик уровня воды для бочки своими руками был установлен на сливную трубу септика, после чего, также было осуществлено подключение контактных проводов и элемента питания.

Принцип работы

Схема реле уровня воды своими руками изготовленного является очень простой. Когда септик еще не заполнен поплавок находится в нижнем положении, а неодимовый магнит – напротив первого геркона. В таком положении контакты геркона будут принудительно замкнуты на 3 вывод, по которому электрический ток направляется на зеленую лампочку.

Как только резервуар заполнится, но уровень жидкости еще не достигнет критических значений, поплавок немного поднимется вверх и воздействие магнитного поля на контакты первого геркона прекратится. В таком положении будет задействован «дежурный» режим, при котором оба геркона будут работать в состоянии, когда по ним ток переходит на 2 контакт.

После повышения уровня жидкости в резервуаре произойдет перемещение поплавка вверх, а неодимовый магнит совместится со вторым герконом, в котором произойдет переключение контактов на 3 контакт, по которому электрический ток будет поступать на светодиод красного света.

Преимущества самодельного светодиодного датчика

Преимущества датчика уровня жидкости своими руками сделанного из «бесплатных» деталей, следующие:

  • Высокая надежность. Благодаря применению герконов, которые представляют собой герметично запаянные в колбе электрические контакты, эксплуатация в условиях повышенной влажности не отражается негативно на эффективности работы устройства.
  • Легкая конструкция. Благодаря тому, что практически все элементы, применяемые при изготовлении самодельного датчика, являются пластмассовыми, они оказывают минимальное воздействие своей массой на полимерную трубу, на которой закрепляется устройство. Пластик практически не подвержен коррозии, что также является одним из важнейших преимуществ изделия.

Схемы контроля уровня воды в баке своими руками, могут быть содержать и большее количество герконов. Например, если необходимо определить более точно уровень жидкости в резервуаре, то могут использоваться постепенный световой переход от синего к красному цвету из 5 – 7 деталей.

В этом видео смотрите, как лучше выбирать поплавок для датчика заполненности септика:

Моя система меня не подвела. В очередной раз, когда резервуар был полностью заполнен, загорелся вначале желтый светодиод, а затем и красный индикатор. Интервал между первым и вторым сигналом составил почти неделю, что позволило своевременно вызвать специалистов для очистки септика.

Напишите в комментариях, как думаете – есть ли смысл заморачиваться  с таким датчиком, или надо просто не лениться, и регулярно проверять септик?

Указатель уровня воды с ёмкостным датчиком.

Точность, конечно не промышленная, но для контроля за баком хватает. Сначала схемка была ещё проще, но “железяка” это не модель в Протеусе, возникли нюансики, пришлось добавить деталек.

Ёмкость моего датчика от 350пф до 750пф. Примерно. Маловато, конечно. Зато датчик примитвный.

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Внутрь трубки диаметром 16мм длиной 90см вставлен провод и скручен для натяга. Тут есть тонкость. Простой монтажный провод в ПВХ изоляции не пошёл. Пропитывается водой!Я работаю связистом и потому “нашёл”  🙂  военно-полевой провод П-274. У него три стальных и четыре медных жилы.Но дело не в них, а в его изоляции – она устойчива к воде. Наверно можно и какой другой, но делаем, как всегда из того, что есть.Отрабатывалась схемка в протеусе.

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Файл платы не показываю, потому как корявенька 🙂 Дорабатывалась на ходу. Добавлен кварц с конденсаторами, резисторы делителя опорного напряжения, резистор на сброс, ёмкости по питанию. Кнопки – калибровка минимума и максимума. Пищалка, которая есть на схеме ещё не впаяна. Она будет пищать, когда процесс наполнения подходит к концу. Чтоб не перелить, что уже было не раз.Проект сделан в Algorithm Builder.

Про анемометры:  Компактный датчик

Файлы: Проект в АБПроект в протеусе

Все вопросы в Форум.

Форум РадиоКот • Просмотр темы – измеритель уровня воды

Water Level Detection Automatic Pumping.

Water Level Detection KOMITART Project

Приветствую, друзья. Сегодня сделал копию платы датчика уровня воды, который способен управлять водяным насосом. Уровень жидкости в емкости контролируется посредством трех электродов, расположенных на разных уровнях, определяющих минимальное и максимальное наполнение. Управление насосом осуществляется через контакты реле, можно использовать как нормально замкнутые, так и нормально разомкнутые контакты в зависимости от нужного алгоритма работы устройства. Например, при размыкании водой двух нижних электродов включится насос, который будет наполнять резервуар до тех пор, пока вода не коснется верхнего электрода, при этом датчик переключится и насос остановится. Насос будет стоять до тех пор, пока вода снова не разомкнет два нижних электрода. Это стандартный алгоритм автоматического поддержания уровня воды в контролируемой емкости. Принципиальная схема “Water Level Detection Automatic Pumping” приведена ниже:

Схема датчика уровня воды на NE555

Оригинальная инструкция написана на английском языке, но переводить её я не вижу смысла, в принципе, и без неё всё понятно, вы найдете её в виде изображений в архиве. Ниже я покажу только одну картинку, которая показывает внешние соединения:

Датчик уровня воды. Внешние соединения

Плата не большая, односторонняя, размер 40 x 65 mm, как выглядит лейка показано ниже:

Water Level Detection KOMITART LAY6 FOTO

Список элементов “Water Level Detection Automatic Pumping”:

– Микросхема NE555 – 1 шт.- Транзистор S8050 – 1 шт.- Диод 1N4007 – 5 шт.- Светодиод 5 mm – 2 шт.- Резистор 2k2/0,25W – 3 шт.- Резистор 10k/0,25W – 2 шт.- Резистор 33k/0,25W – 1 шт.- Резистор 1M/0,25W – 1 шт.- Конденсатор 100nF/50V (104) – 3 шт.- Конденсатор 2200uF/25V (электролит) – 1 шт.- Реле с катушкой на 12V типа HLS8-22F-C – 1 шт.- Клеммная колодка 2 Pin 5mm под монтаж на плату – 1 шт.- Клеммная колодка 3 Pin 5mm под монтаж на плату – 2 шт.

Для управления мощной нагрузкой потребуется дополнительный магнитный пускатель. Удачного повторения. Размер архива – 2,1 Mb.

Другие новости по теме:

Измерение уровня жидкости в топливном баке ракеты

Время на прочтение

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Введение

Топливо из резервуара окислителя и резервуара горючего поступает в камеру сгорания ракетного двигателя. Синхронная подача топлива в заданной пропорции обеспечивает эффективную работу ракетного двигателя.

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Рисунок. Схема топливного бака. 1- резервуар, 2- топливо, 3- измерительный канал, Po — давление газа, — уровень жидкости в канале, H — уровень жидкости в баке, r,x — координатные оси.

Вертикальный канал и топливный бак являются сообщающими сосудами. При снижении уровня топлива в баке, уменьшается и уровень топлива в измерительном канале. Когда уровень топлива в канале достигает датчика, происходит активация датчика. Сигнал поступает в систему управления топливом.

В результате расхода топлива его уровень в баке меняется. Таким образом, уровень топлива в канале должен определять уровень топлива в баке. Проблемы две. Первая методическая состоит в том, что свободная поверхность топлива в баке не совпадает с поверхностью топлива в канале.

Про анемометры:  Как уменьшить расход газа на котле - причины большого расхода

Вторая проблема в колебаниях уровня при изменении ускорений ракеты в полёте, что приводит к ложным срабатываниям датчиков и, как следствие, к погрешностям измерения.

Ошибка измерения уровня топлива приводит к неэффективному расходу топлива. В результате ракетный двигатель работает не оптимально, а в танках может оставаться «лишнее» количество топлива.

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

–начальный уровень топлива в баке; V– скорость изменения уровня топлива.

При введенной системе координат (смотри рисунок), уравнение для нестационарного движения вязкой несжимаемой жидкости в измерительном канале будет иметь вид:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

где: u(r,t) — скорость жидкости в канале; p — давление; ρ — плотность; время — t; v — кинематическая вязкость; g- ускорение силы тяжести.

Получим соотношение для средней скорости в измерительном канале:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Умножая левую и правую части уравнения (2) на r, запишем отдельные члены уравнения движения:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

динамическая вязкость; R- радиус цилиндрического канала.

Используем уравнения (3) и записываем уравнение (2) в виде (скошенные скобки со средней скоростью в дальнейшем опущены):

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Выберем в цилиндрическом канале объем жидкости двумя поперечными сечениями на расстоянии

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

. Запишем для выбранного объёма баланс давления и трения:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Используем уравнение Дарси-Вейсбаха

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

объединив его с (5) получим:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

, отсюда соотношение для трения жидкости о стенки измерительного канала примет вид:

где λ– коэффициент гидравлического трения.

Подставим (6) в уравнение (4) и получим следующее выражение:

Рассчитаем градиент давления при следующих условиях: давление линейно уменьшается от давления наддува над свободной поверхностью топлива до давления

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

. Градиент давления с учётом (1) будет равен:

Подставив (8) в соотношение (7), получим окончательное дифференциальное уравнение для уровня жидкости в измерительном канале:

С начальными условиями Коши, вида:

Рассмотрим условия измерения уровня жидкости в топливных баках ракеты с целью выбора метода обработки измерительной информации, используя решение уравнения (9)

а) Измерение уровня в условиях отсутствия шумов в измерительном канале и колебаний топлива. Зависимость результатов измерения уровня от времени полёта ракеты определяется с использованием следующей программы:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Это кажущееся решение первой проблемы (за счёт градуировки) при отставании уровня в измерительном канале от уровня в баке. Поскольку в реальных условиях эксплуатации колебания уровня и шумы датчиков вносят существенную погрешность в измерение.

б) Измерение уровня в условиях нормально распределённых случайных колебаний и шумов с дисперсией 0.1. Зависимость результатов измерения уровня от времени полёта ракеты определяется с использованием следующей программы:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Приведенный результат подтверждает вывод о том, что измерение уровня в таких условиях с приемлемой погрешностью в несколько процентов от диапазона невозможно.

г) Измерение уровня в условиях нормально распределённых случайных колебаний и шумов с дисперсией 0.1 с использованием фильтра Калмана. Зависимость результатов измерения уровня от времени полёта ракеты определяется с использованием следующей программы:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Как видно из графика, фильтр отсеял случайные составляющие и усреднил значения. Однако, фильтр Калмана «ещё умнее» и, при определенной настройке, может даже снизить методическую погрешность:

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Уровень жидкости измеряется в топливном баке ракеты

Выводы

Измерение уровня жидкости в топливных баках ракеты в условиях нормально распределённых случайных колебаний уровня и шумов датчиков с дисперсией 0.1 возможно только с использованием фильтра Калмана.

Ссылки

1. Измерение уровня жидкости в топливном баке ракеты.
2. Подвесные топливные баки для самолётов.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий