Indukowanie się napięć na przewodzie sygnałowym - pomiar poziomu wody sondą

Witam,

Zbudowałem już drugi sterownik do pomiaru poziomu wody bo myślałem że przekombinowałem sposób pomiaru poziomu wody. Wyszło że mam problem z przewodem podłączonym do sond. Sondy to gotowy produkt. Wykonane ze stali nierdzewnej. Przewód zastosowałem skrentkę ekranowaną.

1. Pierwszy sterownik bazował na układnie do pomiaru PH. Zaletą była duża czułość i możliwość regulacji na zasadzie odczytu wartości ADC.

2. Drugi prostszy to nic innego jak generator 100Hz z kondensatorem a odczyt wykonuję przez prosty układ z tranzystorem. Czułość układu ok. 20kohm.

Oba sterowniki działają idealnie z plastikową miską wody. Pomiar poziomu wykonuję w studni głębinowej. Mam 3 sondy. Jedna sonda odniesienia a dwie poziomu. Układ używam do czyszczenia studni i zapobiegania sucho-obiegowi pompy.

Wypinając kabel (wszystkie 3 przewody) od automatyki mam następujące wartości:
-pomiar między sondą odniesienia a dolną- 1,16V zmiennego, 0,64 stałego.
-pomiar między sondą odniesienia a górną- 0,22 zmiennego, 0,65 stałego.

Podłączenie reszty przewodów i ekranu do masy czy N nic nie daje. Kabel biegnie obok przewodu pompy dlatego zastosowałem kabel z ekranem. W studni jest pompa głębinowa 1 fazowa. Przewodu do czujników jest jakieś 70m.

Próbowałem wstawiać kondensator + rezystor do przewodu sondy i N ale nic to nie daje. Teraz dałem po rezystorze 100k między odniesienie i pomiar ale teżbez różnicy.

Kabel można powiedzieć zachowuję się jak kondensator. Wypięcie sondy odniesienia od razu wpływa na wyłączenie kontrolek poziomu.

Co robić? Już nie mam do tego powoli siły.

DJKompot wrote:

Przewodu jest jakieś 70m.

To jest długość przewodu sygnałowego? Pomiędzy czujnikami, a układem pomiarowym? I chcesz zrobić pomiar PH przy takiej odległości?

DJKompot wrote:

100Hz

Pięknie dobrałeś częstotliwość do pierwszej harmonicznej 50Hz.

Układ pomiarowy musisz w odpowiedniej obudowie umieścić jak najbliżej czujników, w studni. Przewodem sygnałowym wyprowadzasz już tylko przetworzone informacje i to najlepiej jako sygnał prądowy, a nie napięciowy.

Quote:

Pierwszy sterownik bazował na układzie do pomiaru PH

Proszę czytać całość. Ja nie mierze PH ale bazuje na układzie. Mierzę konduktancję.

Quote:

Pięknie dobrałeś częstotliwość do pierwszej harmonicznej 50Hz.

Drugi układ też nie brałem z powietrza. Na bazie doświadczeń innej osoby właśnie wykorzystałem częstotliwość 100Hz. Jak wiadomo chodzi tu o niwelowanie oksydacji elektrod.

Quote:

Przewodem sygnałowym wyprowadzasz już tylko przetworzone informacje i to najlepiej jako sygnał prądowy, a nie napięciowy

Wiadomo że tak najlepiej ale nie da się w tym przypadku.

Może lepiej podać sygnał na odniesienie a z wyjścia (z sondy poziomu) wpiąć rezystor/kondensator do masy i wykonywać pomiar napięcia na rezystorze/kondensatorze?

Quote:

Układ pomiarowy musisz w odpowiedniej obudowie umieścić jak najbliżej czujników, w studni.

Ale czy to nie jeden czort? Jak studnia będzie mieć 70m i sterownik wsadzę do kręgu to na jedno wychodzi. Moja studnia ma 50m a 20m to przewód do domu w rurce w ziemi.

Zmień te 100Hz.
Czyli to jest studnia głębinowa. I dlatego kabel sygnałowy przebiega obok zasilajacego.
Wg. mnie jedynym rozwiązaniem dla Twojego układu jest wprowadzenie sterownika do odwiertu (zatopienie), tak by był jak najbliżej czujników.

Jeśli układ źle działa od zakłóceń z sieci to dwa sposoby, poprawić ekranowanie i/lub uczynić układ odpornym na zakłócenia z sieci, zmieniająć częstotliwość i dodajac filtry.

Najpierw trzeba by to dokłanie zmierzyć żeby mieć pewność na czym stoimy.

Podłaczałeś ekran do przewodu neutralnego ale przewodem neutralnym płyną prądy wielu urządzeń jeśli sieć jest niesymetrycznie obciążona napiecie pomiędzy N a ziemią nie jest zerowe (bywa do kilku V), więc taki ekran będzie wprowadzał zakłócenia zamiast je eliminować, przewód ochronny mógł by być lepszy, ale jeśli masz sieć TN-C-S to też nie będzie na nim 0V , do pomiarów użyj jakiegoś uziemienia niezależnego moze być prowizoryczne albo instalacji hydraulicznej jeśli jest metalowa i rury idą w ziemi.

Możliwe też że zakłócenia z sieci nie są jednyną albo w ogóle nie są istotną przyczyną i przy długim przewodzie sygnał użyteczny też przenika przez pojemość kabla (sprawdźczy działa przy odłaczonym zasilaniu pompy)
Jakiego rodzaju skrętki ekranowanej używasz? ile ma ekranów, i jak przyporządkowałeś pary?

Jakiego zasialcza używasz i czy pomiędzy wyjściem zasilacza a ziemią da sie zmierzyć jakieś napiecie stałe lub zmienne?

Quote:

Wypinając kabel od automatyki mam następujące wartości:
-pomiar między sondą odniesienia a dolną- 1,16V zmiennego, 0,64 stałego.
-pomiar między sondą odniesienia a górną- 0,22 zmiennego, 0,65 stałego.

Domyślam się że mierzysz samym multimetrem o dużej rezystancji wejsciowej, jaka jest rezystancja wejściowa twojego układu? jaki próg czułości?

Quote:

1. Pierwszy sterownik bazował na układnie do pomiaru PH. Zaletą była duża czułość i możliwość regulacji na zasadzie odczytu wartości ADC.

2. Drugi prostszy to nic innego jak generator 100Hz z kondensatorem a odczyt leci przez układ z tranzystorem. Czułość układu ok. 20kohm.

Użycia układu do sondy PH (woltomierza o ekstremalnie wysokiej rezystancji wewnętrznej wogóle sobie nie wyobrażam, na jakiej zasadzie to działało?
Odczyt leci przez ukłąd z tranzystorem? moze leci za szybko, albo za wysoko, wiem jak latają ptaki, na latających oczytach się nie znam.
Żebym mógł określic co nie działa, powinienem wiedzić jak miało działać.
Czy badane sondy są szeregowo czy równolegle w układzie?
Rozumiem że układ reaguje na rezystancje poniżej 20kΩ, ale przy jakim napieciu?

Pojemność kabla to pewnie dobrych kilka nF - przy 100Hz przewodzi ona taki prąd, jak oporność równoległa około 300k - wydaje się, że to jeszcze nie powinno bardzo zakłócać, prąd sondy powinien być kilkanaście razy większy, niż prąd pojemności kabla, ale to może mieć jakiś wpływ.

Natomiast między masą układu pomiarowego, a wodą w studni, może występować napięcie kilka V~ - i trzeba jakoś eliminować wpływ tego napięcia na pomiar, Czy układ pomiarowy ma wejście różnicowe? Czy nie jest ono przesterowywane przez napięcie zakłócające z kabla?

Quote:

Podłaczałeś ekran do przewodu neutralnego ale przewodem neutralnym płyną prądy wielu urządzeń jeśli sieć jest niesymetrycznie obciążona napiecie pomiędzy N a ziemią nie jest zerowe (bywa do kilku V), więc taki ekran będzie wprowadzał zakłócenia zamiast je eliminować, przewód ochronny mógł by być lepszy, ale jeśli masz sieć TN-C-S to też nie będzie na nim 0V , do pomiarów użyj jakiegoś uziemienia niezależnego moze być prowizoryczne albo instalacji hydraulicznej jeśli jest metalowa i rury idą w ziemi.

Nie mam przewodu PE w instalacji. Spróbuję podłączyć do zbiornika może coś to da.

Quote:

Możliwe też że zakłócenia z sieci nie są jednyną albo w ogóle nie są istotną przyczyną i przy długim przewodzie sygnał użyteczny też przenika przez pojemość kabla (sprawdźczy działa przy odłaczonym zasilaniu pompy)
Jakiego rodzaju skrętki ekranowanej używasz? ile ma ekranów, i jak przyporządkowałeś pary?

Spróbuję wypiąć całkowicie pompę. Pompa podłączona jest przez kondensator rozruchowy który możliwe magazynuję jakieś napięcie wpływające na odczyt... nie wiem.

Niestety skrętka jest ekranowana tylko całościowo. Nie wpadłem na pomysł aby użyć skrętki gdzie każda żyłą jest ekranowana osobno.

Sonda odniesienia jest biało-zielona a sondy odczytu to pomarańczowa para.

Quote:

Użycia układu do sondy PH (woltomierza o ekstremalnie wysokiej rezystancji wewnętrznej wogóle sobie nie wyobrażam, na jakiej zasadzie to działało?

Układ mierzy konduktancję. Czułość ok 100Mohm. Wyjście z układu trafiało na adc. Sonda odniesienia była wpięta do masy. Pomiar wykonywany przez 3 sek dla jednej sondy i uśredniony (łącznie 6 sek). Układ działa po przekroczeniu pewnego zakresu. Co ciekawe układ działał jakiś czas prawidłowo. Gdy warunki pogodowe się zmieniały to czasem działy się dziwne rzeczy (czasem mimo pełnej studni nie łapał górnej sondy). Teraz wgl. nie działa i pokazuje niezależnie od słupa wody że wszystkie czujniki są zalane.

Quote:

Rozumiem że układ reaguje na rezystancje poniżej 20kΩ, ale przy jakim napieciu?

Na sondę odniesienia podaję sygnał 100Hz. Napięcie miało być 12V a wyszło 9V finalnie. Wyjście sygnału ma ograniczony prąd. Pomiar wykonywany jest przez tranzystor NPN. Jeden na sondę poziomu. Sygnały z tranzystorów są wprowadzone na ADC. Attiny13 reaguje na rezystancję 10k.

Quote:

Pojemność kabla to pewnie dobrych kilka nF - przy 100Hz przewodzi ona taki prąd, jak oporność równoległa około 300k - wydaje się, że to jeszcze nie powinno bardzo zakłócać, prąd sondy powinien być kilkanaście razy większy, niż prąd pojemności kabla, ale to może mieć jakiś wpływ.

Powinno być jednak mniej? Mogę dać dużo mniej bo czas reakcji do 3 sek jest wystarczający. Sprawdzę. Jeżeli kabel ma charakter pojemnościowy to zmniejszenie częstotliwości powinno pomóc.

Quote:

Czy układ pomiarowy ma wejście różnicowe?

Nie. Widziałem urządzenia do pomiaru gdzie działają bez problemu na moich czujnikach. Mnie się zachciało minimalizować i na szynę DIN... to mam problem .

Może zły kabel? Może trzeba było pociągnąć zwykłą linkę 3x1mm2 ?

DJKompot wrote:

Może zły kabel? Może trzeba było pociągnąć zwykłą linkę 3x1mm2 ?

Czy to jest kabel przeznaczony do montowania na zewnątrz? Może coś zawilgotniało?

Przewód biegnie z piwnicy do rurki metr pod ziemią i łączy się w kręgu. Dalsza część kabla biegnie w studni i tam jest połączona na jakimś 20 metrze. Przewody zostały zlutowane, są w termokurczu, następnie zalane glutem, a na koniec termokurcz z klejem. Puszka w studni jest podwieszona aby nie uległa zalaniu.

Czy to jest przewód żelowy? Możesz podać jego oznaczenia?

Być może przewód jest zalany wodą i układ "widzi" tę wodę jako wodę w studni? A może napięcie między masą układu, a wodą powoduje przepływ prądu?

Nie widzę z tego, co napisałeś, jak to ma działać - co właściwie mierzą te sondy - więc trudno mi ocenić, co może zakłócać ich działanie.

Wczoraj znajomy elektronik pokazał mi prosty układ wykrywający zanurzenie w wodzie - z termistorem CTR, czy bezpiecznikiem polimerowym - jak nie było wody, to się nagrzewał i zwiększał opór.

Opis urządzeń był dość ogólny z tego względu że wiedziałem że problem nie leży po ich stronie.

Problem po części już rozwiązałem. Uziemienie nie używanych przewodów i ekranu do butli rozwiązuję 90% problemów! . Jedynie pozostaje mi zmniejszyć częstotliwość i czułość dla drugiego układu aby było idealnie.

Wczoraj wypompowałem 3300L w ok. 1h. Urządzenie po wykryciu dolnej sondy wyłączyło pompę. Po ok. 3min gdy został osiągnięty poziom sondy górnej pompa się załączyła. Pompa wypompowała 90L i wyłączyła się. Tak w kółko. Tak jak powinno być.

Napiszę dziś jak się sprawy mają kiedy złoże wszystko tak jak powinno być.

To jeszcze sprawdź, czy układ nie ma podwójnego połączenia z uziemieniem - przy własnym zasilaniu, i przez butlę. Prawidłowe wykonanie jest takie, żeby miał głównie uziemienie przez butlę, a jeśli ma jakieś inne, to przez opornik kilka-kilkanaście razy większy od oporu uziemienia przez butlę. Inaczej wystarczy odrobina korozji i przestanie działać.

Quote:

Opis urządzeń był dość ogólny z tego względu że wiedziałem że problem nie leży po ich stronie.

Może i nie leży, ale jakość ich projektu będzie decydowała o odporności na zakłócenia, a zakłócenia da się stłumić w dużym stopniu, ale rzadko się zdarza żeby udało się je usunąć całkowicie, z tego jak opisujesz działanie tych urządzeń wynika że nie przykładałeś do tego wagi.

Quote:

Problem po części już rozwiązałem. Uziemienie nie używanych przewodów i ekranu do butli rozwiązuję 90% problemów! Smile. Jedynie pozostaje mi zmniejszyć częstotliwość i czułość dla drugiego układu aby było idealnie.

Istnieją pewne sztuczki układowe jak uśrednianie wyniku pomiaru przez 20ms aby zakłócenia z sieci mogły się skompensować.