Датчик уровня воды для УЗВ, пруда и бака подпитки

Датчик уровня в рыбоводстве нужен не ради цифры на экране, а ради двух моментов: вода ушла и насос вот-вот встанет всухую, или вода переливается и где-то забился слив. Готовых способов измерить уровень шесть, и почти все они придуманы для чистой промышленной воды, а не для бассейна с рыбой, аэрацией и илом на дне. Ниже разбор по каждому типу: что он меряет, что его ломает именно в рыбоводной воде и куда его вообще имеет смысл ставить.

Для бассейна УЗВ у этой связки своя специфика: разница поплавкового и соленоидного клапана, куда заводить свежую воду и как защититься от перелива в закрытом помещении разобраны в статье автоматическая подпитка воды в УЗВ.

Шесть типов датчика уровня и что каждый ломает в рыбоводной воде

Первое, что стоит понять про любой датчик уровня: он либо просто говорит да или нет по одному порогу (дискретный выход, вкл или выкл), либо выдает непрерывное число высоты столба воды (аналоговый выход). Для сухого хода насоса или перелива достаточно первого. Для графика уровня во времени нужен второй, и он почти всегда сложнее и дороже.

Порядок предпочтения для рыбоводной воды обычно обратный порядку цены и элегантности. Механический поплавок выглядит грязнее и грубее всех, но его единственный отказ, физическая грязь на штоке, лечится тряпкой за минуту. Оптика и бесконтактные схемы дешевле и аккуратнее на бумаге, а чистить их приходится в разы чаще.

Подробное сравнение пяти типов датчика уровня между собой, по цене, точности сигнала и слабым местам каждого, собрано в статье поплавковый, кондуктометрический, гидростатический и ультразвуковой датчик уровня, сравнение. Там же таблица и разбор, что ставить на бак подпитки, а что на бассейн узв.

Куда какой ставить: бассейн УЗВ, зумпф или сампа, пруд, бак подпитки

Бассейн УЗВ. Тут постоянно работает аэрация, значит на поверхности почти всегда есть пена и рябь. Ультразвук в этих условиях врет чаще, чем молчит: сигнал рассеивается на пене вместо того, чтобы отразиться ровно. Для порога сухого хода или перелива надежнее механический поплавок, для непрерывного значения уровня, подойдет погружной гидростатический зонд с периодической протиркой мембраны. Что вообще чаще всего выходит из строя рядом с этим узлом, разобрано в материале что ломается в УЗВ.

Зумпф или сампа. Так называют сборный приямок после механической очистки, куда стекает вода перед тем, как насос погонит ее дальше по контуру: рыбы там физически нет, поверхность спокойнее, чем в бассейне с аэрацией. Здесь работает больше вариантов сразу: электроды для пуска и остановки насоса подпитки, поплавок на тот же порог, ультразвук над спокойной поверхностью без брызг. Емкостной снаружи стенки тоже уместен, если приямок пластиковый.

Пруд. Тут два дополнительных врага: ветровая волна летом и лед зимой. Волна портит показания ультразвука так же, как пена в бассейне. А лед способен физически смять или вморозить в себя все, что торчит над водой: наш собственный плавающий буй для пруда по этой же причине снимают на зиму, лед намерзает на 30-50 сантиметров, а осадка буя всего 15-20, и любой корпус в этом слое просто раздавит. Для датчика уровня логика та же: контактный поплавок на поверхности зимой не жилец, а погружной гидростатический зонд ниже границы промерзания или бесконтактный датчик, вынесенный на опору над водой, переживают лед куда спокойнее.

Бак подпитки. Это резервная емкость с исходной водой для доливки, рыбы в ней нет, и вода в ней обычно чище, чем в основном контуре. Биообрастание тут минимальное, поэтому годится почти любой тип, включая самые капризные к обрастанию, оптический и емкостной. Задача датчика здесь простая и от этого особенно важная: сообщить, что запас воды на подпитку заканчивается, раньше, чем насос начнет хватать воздух.

Если бассейнов несколько на одной насосной станции, датчик уровня в каждом заодно показывает, не просел ли проток именно на этом бассейне относительно соседних. Как выровнять подачу воды по нескольким чашам коллектором и задвижками, разобрано в статье распределение воды по бассейнам.

Отдельный случай просадки уровня в пруду это регулярный отбор воды на полив огорода в сезон. Здесь датчик с тревогой в телефон особенно кстати: без него легко не заметить, что уровень упал ниже безопасной отметки, пока воду качают на грядки каждый день. Сколько воды можно брать на полив без вреда рыбе и как защитить малька от насоса, разобрано в материале полив огорода из пруда с рыбой.

Сигнализация уровня воды: зачем тревога в телефон, а не только реле насоса

Реле, повешенное прямо на датчик, решает только одну локальную задачу: включить или выключить насос по порогу. Оно не скажет вам ничего, если сам порог сработал неправильно, если насос не отреагировал на команду или если авария случилась не с уровнем, а рядом, например встала подача воды в целом. Само по себе реле молчит человеку, оно разговаривает только с насосом.

Разница между аварией, замеченной через несколько минут, и аварией, увиденной только утром по факту потерь, разобрана в материале пропала вода: что делать: там же по часам расписано, что успевает случиться с рыбой и биофильтром, пока никто не смотрит на бассейн. Уведомление на телефон закрывает именно этот разрыв: оно приходит независимо от того, кто в этот момент физически стоит рядом с бассейном. Какие еще параметры фермы вообще стоит выводить на телефон, а какие достаточно проверять руками, сведено в материале что мониторить на ферме.

Резкое падение уровня без видимой лужи снаружи часто выдает не треснувший шов, а сифон через шланг аэрации: как отличить эту аварию от обычной протечки и остановить ее в первый час, разобрано в статье обратный клапан на аэраторе и слив бассейна через трубу.

Похожая логика работает и для температуры: один зонд без резерва и без тревоги на пропажу сигнала может молчать именно тогда, когда молчать нельзя. Разбор типов датчика температуры, куда его ставить и как завести на тревогу, в статье датчик температуры воды для УЗВ и пруда.

Тревога в телефон нужна именно для такого случая: пока вы спите, бассейн может опустеть за пару часов. Откуда берется полный слив и что реально его останавливает, кроме самого датчика, в статье бассейн опустел ночью: утечка воды.

Тот же принцип независимой тревоги работает и в обратную сторону, когда воды не мало, а слишком много. Разбор аварии, когда бассейн переливается из-за забитой сетки или засора в трубе, и что делать в первые минуты, в статье перелив бассейна: забитая сетка, засор трубы.

Что добавляет Аквастраж: поплавок или донный зонд

Уровень воды не входит в четыре базовых параметра Аквастража, питание на объекте, температуру воды, связь с сервером и заряд аккумулятора: как кислород, ток насоса и pH, он подключается отдельным датчиком. Для порога есть поплавок, для более точного контроля, донный зонд. Оба варианта и их стоимость указаны на странице прибора. Тревога по уровню уходит туда же, куда и по остальным параметрам: в телеграм-бот и в приложение ntfy, со звуком, который пробивает беззвучный режим.

В части готовых сборок уровень уже включен по умолчанию: например, в комплекте под бассейн и аквапоику и в комплекте под форель и осетра. Полный список того, что входит в каждую сборку и что докупается отдельно, на странице готовых сборок.

Сколько стоит датчик каждого типа

Разброс цен внутри одного типа большой, но порядок величин держится стабильно.

Дискретный датчик почти всегда дешевле аналогового зонда того же класса защиты, потому что не считает точное расстояние, а только фиксирует факт достижения порога.

Импульсное питание электродов: зачем оно и что будет без него

Кондуктометрический датчик на паре электродов работает просто: постоянный ток течет через воду между двумя контактами, и цепь замыкается, когда вода поднимается до нужной высоты. Если питание на электроды подано постоянным напряжением без перерывов, на одном из электродов идет медленный электролиз, металл контакта буквально растворяется в воду, и чем дольше и активнее идет ток, тем быстрее электрод истончается и теряет контакт с нужной точностью. Импульсное питание, короткими включениями с паузами вместо постоянного тока, замедляет этот процесс на порядок, потому что электролиз идет только в моменты самого импульса, а не непрерывно. Разница на практике: электроды на постоянном токе в рыбоводной воде с растворенными солями и продуктами жизнедеятельности могут потребовать замены за месяцы, а на импульсном питании служат заметно дольше при той же воде.

Почему сухой ход насоса нельзя пропускать даже на несколько минут

Порог сухого хода это не формальность в списке задач датчика, а защита конкретного узла с ограниченным запасом прочности. Без воды перестает работать сразу два механизма: смазка торцевого уплотнения вала и охлаждение обмотки двигателя, которые в норме обеспечивает сама перекачиваемая вода. На практике насос без защиты может сгореть за 2-3 минуты работы всухую, а уплотнительные кольца разрушаются еще быстрее. Именно поэтому порог сухого хода стоит заводить на самом надежном и простом датчике, какой есть под рукой, механическом поплавке, а не откладывать на потом ради более элегантной, но капризной к обрастанию электроники.

Пошаговый расчет: сколько времени есть до сухого хода в вашем бассейне

Оценить запас времени можно грубым расчетом по объему и расходу воды через насос.

1. Узнать объем воды между рабочим уровнем и точкой всасывания насоса, в литрах: измерить площадь зеркала воды бассейна и умножить на высоту столба воды от обычного уровня до забора насоса.
2. Узнать паспортную производительность насоса в литрах в час, указана на самом насосе или в его документации.
3. Разделить объем на производительность и перевести в минуты: это верхняя оценка времени до опустошения при полностью открытом сливе и отсутствии дозаполнения, реальное время обычно больше за счет частичного протока.
4. Сравнить результат с порогом срабатывания датчика: если датчик сухого хода стоит на уровне, до которого от полного опустошения остаются те же 2-3 минуты, что и время до сгорания насоса, порог стоит поднять выше по борту, чтобы оставался запас на реакцию (свою или автоматики).

Например, при разнице объема между нормой и аварийным уровнем в 200 литров и производительности насоса 1000 литров в час запас времени составит около 12 минут, чего обычно достаточно, чтобы получить тревогу на телефон и успеть среагировать руками, даже если автоматическое отключение почему-то не сработало.

Типичные ошибки при установке и их цена

• Датчик сухого хода стоит слишком низко, у самого забора насоса. Запас времени до срабатывания и до реального сухого хода почти совпадает, датчик срабатывает буквально за секунды до аварии вместо того, чтобы дать время на реакцию.
• Один датчик закрывает сразу и сухой ход, и перелив. Логика на два разных по смыслу события через один порог путает причину: сигнал "вода ушла" и сигнал "вода прибыла" требуют разных действий, а не одной лампочки.
• Датчик стоит без учета волны от аэрации или насоса. Реальный уровень колеблется на несколько сантиметров туда-сюда даже в спокойном режиме, а порог без запаса на эту рябь дает ложные срабатывания по нескольку раз в час.
• Кабель датчика проложен без запаса длины и без крепления. Со временем натяжение перетирает изоляцию в месте перегиба, и обрыв провода выглядит точно так же, как реальная авария по уровню, если сигнализация не различает эти два случая.
• Импульсное питание электродов не заложено с самого начала. Электроды на постоянном токе разрушаются электролизом заметно быстрее, чем на импульсном, и через несколько месяцев начинают давать неверные показания раньше срока.
• Датчик выбран без учета солености или химического состава конкретной воды. Кондуктометрический датчик рассчитан на воду, которая проводит ток, в очень мягкой воде с низкой минерализацией контакт между электродами может не замыкаться уверенно, и порог срабатывает с задержкой или не срабатывает вовсе.

Сезонная проверка датчика уровня

• Весна. После зимы проверить механические части (поплавок, шток, крепления) на следы коррозии и обрастания, накопившиеся за холодный период.
• Лето. Чаще проверять оптические и ультразвуковые датчики на обрастание водорослями и биопленкой, в теплой воде этот процесс идет заметно быстрее.
• Осень. Перед похолоданием убедиться, что датчики, которые нельзя оставлять на зиму (поплавковый буй на пруду), сняты и убраны по графику.
• Зима. Для датчиков, оставленных подо льдом, проверить, что показание стабильно и не съезжает из-за намерзания на корпусе или кабеле в районе уреза воды.

Частые вопросы

Можно ли обойтись одним датчиком на весь бассейн

Технически да, если задача только сухой ход или только перелив. Как только нужны оба сигнала сразу, разумнее два отдельных порога, механический поплавок снизу на сухой ход и второй датчик или второй геркон выше на перелив, чем пытаться развести два события через один аналоговый сигнал с более сложной и менее надежной логикой в контроллере.

Почему поплавковый датчик до сих пор в ходу, если есть более современные варианты

Потому что его единственный типичный отказ, механическая грязь на штоке, устраняется тряпкой и видно на глаз при осмотре. Более современные бесконтактные и оптические схемы отказывают тише: обрастание или дрейф порога снаружи стенки не всегда заметны без специальной проверки, и авария в этом случае выглядит как правильная работа датчика до самого момента отказа.

Что делать, если датчик регулярно дает ложные срабатывания от ряби

Первый шаг, не поднимать порог наугад, а измерить реальную амплитуду колебаний уровня в вашем конкретном бассейне при включенной аэрации. Порог и задержка срабатывания (требование, чтобы сигнал держался несколько секунд подряд, а не сработал по одному мгновенному всплеску) настраиваются под измеренную амплитуду, а не под общий совет из статьи, потому что рябь у разных моделей аэрации и разных форм бассейна отличается в разы.

Нужен ли отдельный датчик уровня, если насос уже защищен встроенной защитой от сухого хода

Встроенная защита части насосов реагирует на сам факт отсутствия воды в корпусе, часто по перегреву или по падению нагрузки на моторе, и срабатывает уже практически в момент начала сухого хода, без запаса времени на предупреждение. Отдельный датчик уровня, поставленный заранее выше этой точки, дает время увидеть тревогу и отреагировать до того, как встроенная защита насоса вообще успеет включиться, а не вместо нее.

Как часто нужно чистить датчик уровня в рыбоводной воде

Единого срока нет, он зависит от типа воды и биологической нагрузки. В плотной УЗВ с активным кормлением обрастание идет быстрее, чем в редко населенном пруду, поэтому график осмотра разумно построить не по календарю вообще, а по факту первого замеченного расхождения показания датчика с ручной проверкой, и от этой даты уже считать интервал для конкретного объекта.

Чек-лист выбора и установки датчика уровня

• Определили, нужен дискретный порог или непрерывное значение уровня, и не переплатили за лишнюю функцию.
• Порог сухого хода поднят выше минимального технического уровня насоса с запасом по времени на реакцию, а не впритык.
• Сигналы сухого хода и перелива разведены по разным датчикам или явно различимым состояниям одного датчика.
• Учтена специфика места установки: пена и аэрация в бассейне, лед и волна в пруду, чистота воды в баке подпитки.
• Обрыв кабеля или отказ питания датчика сам выглядит как тревога, а не как тишина.
• Тревога уходит не только на реле насоса, но и человеку на телефон.
• Порог и задержка срабатывания настроены под реальную амплитуду ряби в вашем бассейне, а не оставлены на заводских значениях по умолчанию.
• Есть пройденный вручную пошаговый расчет запаса времени до сухого хода для конкретного бассейна и насоса.

Датчик уровня редко ломает всю систему сразу сам по себе, но именно он чаще всего оказывается последним звеном между небольшим сбоем где-то в контуре и полной потерей рыбы за одну ночь. Разбор того, что еще стоит держать под контролем на ферме помимо уровня, в статье что мониторить на ферме и с чего начать.

Источники

Мертвая зона ультразвукового датчика от 15 сантиметров до метра, ошибка гидростатического датчика порядка 20 сантиметров при изменении атмосферного давления на 20 мбар без компенсации, и цены на поплавковые и аналоговые датчики уровня: из нашей статьи обзор датчиков, там же указаны первоисточники.
Обрастание оптического датчика водорослями за пару недель, требование нормально замкнутой схемы для сигнализации и импульсное питание электродов против электролиза: из нашей статьи датчик уровня воды своими руками.
Промерзание льда на 30-50 сантиметров и осадка плавающего буя 15-20 сантиметров, из за чего буй снимают на зиму: со страницы Аквастраж для пруда.
Цена и характеристики емкостного бесконтактного датчика XKC-Y25 (напряжение питания, дискретный выход, класс защиты IP67): amperka.ru.
Цена ультразвукового датчика JSN-SR04T: youbot.ru.
Насос без защиты может сгореть за 2-3 минуты работы всухую: dogan.com.ua.

Рядом в разделе