Dispositivo de baja potencia en unidad sellada -- ayuda de diseño

Pregunta principal: ¿puedo construir un sensor basado en arduino que use una potencia tan baja que algo como la carga inductiva sea suficiente para alimentarlo?

Detalles: tengo un "tanque de retención" en mi bote... un tanque de polietileno de 3 pies de alto que normalmente está parcialmente lleno de desechos humanos mezclados con agua salada, que es un ambiente bastante horrible para la electrónica. Quiero poder saber qué tan lleno está. La detección externa no ha funcionado bien, así que estoy considerando colocar un poco de ensamblaje en un tubo de plomería de PVC, con extremos sellados, y pegarlo en el tanque. Mi plan es usar detección capacitiva (como en este diseño ) con compensación de temperatura usando un sensor de temperatura/humedad de bajo presupuesto que tengo por ahí. Planeo obtener información de este sensor a una pantalla a través de bluetooth o algún acoplamiento similar. Por lo general, necesito saber el nivel de llenado del tanque una o dos veces al día... esto no requiere un control continuo.

Por lo tanto, mi plan es usar algo como el modo de suspensión la mayor parte del tiempo, despertarme de vez en cuando (o tal vez despertarme en respuesta a algún tipo de desencadenante, no tengo claro cómo hacer esto), y encenderlo. de algo así como una batería de litio. Pero necesito recargar la batería, incluso si es un sistema de muy baja potencia en general. Estaba pensando que podría usar un acoplamiento inductivo (de una bobina de cable fuera del tanque de polietileno a una bobina de cable dentro de la tubería de PVC), y luego tomar la corriente resultante, rectificarla y filtrarla un poco y usarla para recargar la batería. .

Cualquier pensamiento sobre

  1. si esto es incluso ligeramente plausible? El PVC es probablemente de 1/4" de espesor, y el tanque de polietileno es de aproximadamente 3/16"... por lo que el acoplamiento inductivo tendría que estar a una distancia que está en la escala de 1 pulgada, más o menos, y

  2. Si hay una manera fácil de reactivar el sistema desde el modo de bajo consumo en respuesta a alguna señal externa, y

  3. Si usar bluetooth, cuando el procesador estará en modo de suspensión el 99% del tiempo, es plausible, o ¿voy a gastar todo mi poder en restablecer la conexión bluetooth?

Espontáneamente suena factible, aunque no creo que bluetooth sea la mejor solución (¡aunque soy sueco!). Bluetooth LE parece ser "la mierda" en este momento, lo que también se adapta a su proyecto específico.
Solo me preguntaba, pero, ¿por qué no colocar un neodimio de 10x10x10 mm u otro tamaño grande y popular dentro de un poco de espuma (flotador) dentro del tubo y tener uno o más interruptores magnéticos fuera del tanque? Un imán de neodimio "del tamaño de un troquel" seguramente activará un pequeño contacto de lengüeta a través de 25 mm de plástico, por no hablar de un sensor de efecto Hall.
La mayoría de los imanes tienen suficiente hierro en ellos que cuando se sumergen en una solución de agua salada y orina y otras cosas, se oxidan con bastante rapidez. Además: la baba crece en las cosas y luego no se mueve hacia arriba y hacia abajo tan bien como pensabas. Dentro de un "tanque de retención" hay un entorno bastante feo. La experiencia demuestra que casi nada sobrevive. (Si alguna vez ha usado un baño de hombres con divisores de acero inoxidable entre los urinarios y ve cuán oxidados pueden estar, tendrá una idea general. ¡Y esos a menudo tienen personal de limpieza limpiándolos!)

Respuestas (3)

Se me ocurren algunas ideas:

  • Su depósito es de polietileno. Debería poder detectar el nivel de líquido a través de la pared del tanque utilizando su detección capacitiva. Si eso no funciona, no funcionará en una tubería de PVC. Ventajas: sin conexión inalámbrica, sin batería, sin sacar la unidad del tanque...
  • Yo consideraría un sensor de nivel ultrasónico. Estos se utilizan en todo tipo de aplicaciones industriales, son bastante confiables y pueden colocarse en la parte superior del tanque donde no debería ensuciarse. Si se ensucia , puede tener problemas. Ventajas: salida analógica simple para visualización de nivel, fácil de recuperar para ajuste, etc.

Nunca he considerado el asunto, pero ¿existe algún riesgo de que la acumulación de metano convierta el espacio aéreo en una atmósfera explosiva? Si es así, debe tomar las medidas adecuadas con cualquier dispositivo eléctrico dentro del tanque. De memoria, el equipo ATEX está limitado a 10 V o menos a 8 mA. (Alguien saltará con los números correctos). Esto es lo suficientemente bajo como para evitar una chispa en cualquier circunstancia.

Me inclinaría a pensar en alguna solución que involucre una vejiga sellada en la base del tanque, conectada al mundo exterior por un tubo a través de un orificio sellado en la pared del tanque, con un sensor de presión en el extremo. La física de esa situación es muy simple y sería fácil de calibrar. Y no hay ningún aparato electrónico cerca de la caca.
El sensor capacitivo externo parece una buena idea... pero las tiras de metal externas están en contacto con los gabinetes de madera... y terminan detectando el contenido de humedad de esa madera, etc. En cuanto a los sensores ultrasónicos: el ambiente es demasiado desagradable. No funcionan A TRAVÉS del tanque (lo intenté) y cualquier cosa que implique estar dentro no tiene remedio. En cuanto al metano: no es realmente un problema. Hay un flujo bastante constante de aire fresco empujado a través del tanque para ayudar a la descomposición.
La idea de @IanBland es buena, aunque implica modificar el tanque. Si puedo soldar por rotación una nueva conexión NPTF en la parte superior del tanque, apuntando hacia adentro , podría soldar con solvente una conexión NPTM en el extremo de mi PVC y sacar los cables de la parte superior del tanque con bastante limpieza. Sin embargo, no estoy seguro acerca de la soldadura giratoria en el lugar, con herramientas ordinarias... Tendré que investigar eso. ¡Gracias por la idea simplificadora!
Mi idea básica aquí fue (como ex ingeniero de mantenimiento con cierta experiencia en el manejo de sistemas húmedos) obtener los datos del tanque por medios mecánicos en lugar de eléctricos. Una vez que haya hecho eso, puede recopilar los datos electrónicamente si lo desea. Por lo tanto, mida la altura de la columna de fluido en el tanque por la presión en la base del tanque (Pascal y todo eso). Me gustaría evitar los cables en el tanque, punto. Los motores de vapor midieron la presión de la caldera sin microcontroladores y sensores, recuerda :)

Quería poner esto en un comentario, pero aparentemente todavía no tengo la credibilidad para hacerlo. Parece al revés que puedo responder pero no solo comentar ...

Sé que esto le quita toda la diversión de la ingeniería, pero ¿ha considerado usar un tanque de polietileno transparente como este para que pueda ver el nivel? No estoy seguro de si eso funcionaría en su configuración o si su tanque tiene más de lo descrito.

Consideré la solución de "mirilla". Pero el tanque está en una ubicación incómoda, y un tanque transparente no es realmente una opción sin comprar un nuevo tanque personalizado, y eso está más allá de mis planes. ¡Sin embargo, me gusta tu pensamiento general innovador!

No necesita colocar el sensor o la unidad de control en el tanque, puede salirse con la suya simplemente insertando una tubería vacía y sellada de algún tipo. Acabo de escribir en otra respuesta :

Si usa un sensor de presión diferencial, puede construir una solución que será muy robusta porque no tiene partes móviles, no se ve afectada por la temperatura/humedad, la limpieza del agua es irrelevante (tanto en lo que respecta a las sales como a la transparencia) y no tiene sensores eléctricos. están en contacto con el fluido (así que si quieres medir el nivel en un tanque de ácido, no hay problema).

y creo que esa solución es igual de aplicable en su caso.

Dispositivo de baja potencia en unidad sellada -- ayuda de diseño
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v