水箱监测:能在户外活下来的传感器

最好的水箱液位传感器,是那个扛得住紫外线、虫子和冷凝水的。超声波、压力和浮球三种方案怎么比,以及如何设定不会在凌晨三点误报的告警阈值。
一套可靠的水箱液位传感器,关键往往不在你买了什么元件,而在它能不能扛住日晒、雨淋和虫害。在户外真正好用的技术有三种:非接触式超声波、沉入水中的压力传感器,以及最朴素的浮球开关。选哪一种,取决于水箱的形状、水质,以及半年之后你愿意花多少工夫去折腾它。
超声波、压力还是浮球?
超声波装在箱盖上,从上方向水面发射脉冲。没有任何部件接触水,也就谈不上腐蚀,标定之后还能得到以升为单位的连续读数。它的短板是怕泡沫,怕又高又窄、回波会打在侧壁上的水箱,也怕开普地区寒冷的冬日清晨在探头端面结出的冷凝水。
压力传感器装在接近箱底的位置,测量它上方那段水柱的压力。这类传感器非常稳定,异形水箱也应付得来,泡沫和陡直的箱壁都不影响它。代价是传感器和它的线缆常年泡在水里,密封做得好不好、线缆怎么走,直接决定它是撑一季还是撑五年。
浮球开关便宜,而且几乎弄不坏。它给不了平滑的液位曲线,只有几个阈值:满、低、空。对水泵断电保护来说,这往往已经够用;把浮球和超声波或压力传感器放在一起做冗余也非常合适——聪明的那个偶尔抽风时,还有它兜底。
项目大多死在外壳上
自己动手做的水箱监测装置,多半是坏在盒子上,而不是坏在传感器上。烈日一个季度就能把廉价塑料晒裂,只要又暖又干,虫子就会往里做窝;昼夜温差则像泵一样,把潮湿空气一进一出地灌进灌出,直到电路板锈蚀。要把防护当成真正的工程问题来做,而不是事后补一补。
- 选用抗紫外线的外壳,或者把盒子放在箱盖下的阴影里。
- 线缆一律经格兰头从下方进入,水才没法顺着线爬进盒子。
- 加一个朝下的小透气孔或透气膜,让冷凝水有地方跑掉。
- 每个开口都用细网罩住,挡住蚂蚁和泥蜂。
- 给电路板刷一层三防漆,再丢一小包硅胶干燥剂进去。
- 让超声波探头保持垂直朝下,到水面之间不能有遮挡。
标定要标到升,而不是原始读数
传感器给你的是距离或压力,并不是你真正想要的那个数。先在水箱空的时候读一次,满的时候再读一次,然后把这个区间映射成体积。卧式水箱和上下不等径的水箱都不是线性的,量程中段还得多取几个参考点才靠得住。声速会随温度略有变化,这对超声波方案有影响,所以装好一个月、系统稳定下来之后,要把标定再核一遍。
不会在凌晨三点把你吵醒的告警阈值
让自己开始无视监测系统的最快办法,就是让它天天喊狼来了。水会晃,泵会启停,一道涟漪绝不该触发警告。用滑动平均把信号抹平,并且要求液位连续几分钟低于阈值,才允许发出任何提示。现实中通常两条告警就够用:一条是留出处置余量的低水位预警,另一条是变化率告警——液位骤降,意味着水管爆了或者有龙头没关。
还要把拉闸限电算进去。停电期间,你的井泵或增压泵没法补水,所以整夜缓慢下降完全可能是正常的。设一个免打扰时段,或者让逻辑知道水泵此刻不在线,凌晨三点的响铃才会只留给真正的问题。
想真正搞懂,就动手做一个
关于水箱监测,自己搭一套装置学到的东西,远比读规格书要多。一个液位传感器、一小段做了消抖的代码,再加一块屏,在sheenbot∞ 主控板上就是一个理想的项目,而且刚好把上面讲的传感、标定和告警串成了一条线。我们的假期学院工作坊做的正是这种形态的项目,在家搭原型需要的元件,商城里都有。想看更多实用的搭建笔记,可以留意新闻中心。
小结
先挑一种适合你水箱的测量方式,然后把真正的力气花在外壳、老实的标定和合理的阈值上。做到这几点,一个简单的水箱液位传感器就会变成你信得过的东西,而不是又一个被你学会静音的小玩意儿。



