フロートスイッチを超音波水位センサーに交換しました — 3ヶ月後です, 本当の話をしよう

なぜ私はついに古いセットアップに飽きてしまったのか

去年の夏, 井戸ポンプが故障しました. またしても.

フロートスイッチが詰まってしまいました, そして水タンクは丸2日間も枯渇していました. これは重慶の8月下旬、外は38°Cの場所で、二人の子供と家族のグループチャットで自分の気持ちを隠さずに表現した妻と共に, 以前に4、5回直したものを直すのに、2日間は苦しい時間を費やしました.

それが一番ひどい部分ではなかった. 最悪だったのは、それが起きたときに出張中だったことです.

私は郊外の一戸建ての家に住んでいて、プライベートウェルがあります, 再び設置されました 2019 最も標準的なフロートスイッチとリレーの組み合わせなら、買えるものが買えます. そのたびに何かが壊れてしまいました, いつも最悪のタイミングだった. 考え始めました: もっと良い方法があるはずだ.

音響距離感知の実際の仕組み (何時間も調べました)

正直に言うと、最初に「超音波水位センサー」と聞いたときのことです,「私は懐疑的だった. それは高価で複雑そうに聞こえました. しかし、基本的な原理を理解したとき, 意外とシンプルだと気づきました.

センサーは人間には全く聞こえない高周波の音パルスを水面に向けて発射します. 脈が戻る, センサーは往復の所要時間を測定します. 空気中の音速は既知の定数であるため (について 340 m/s), 水面までの正確な距離を計算できます. コウモリのエコーロケーションや潜水艦のソナーのようなものだと考えてください, 精密産業測定用に調整されていることを除いて.

核となる魔法は「飛行の時間」と呼ばれるものです (すごい). 現代のチップはマイクロ秒単位で測定可能です, これにより±2mmの精度が示され、私の深さ3メートルの井戸には十分すぎるほどです.

私が本当に惹かれたのは、現代のユニットに組み込まれている温度補償でした. 音速は気温によって変化します — 10% 夏から冬の間に. 現行世代のセンサーには、リアルタイムで読み取り値を継続的に補正するサーミスタが内蔵されています. エンジニアが実際にこの点を考慮していたと知って、自信を持てました.

フロート vs. 超音波 vs. レーダー — 実際に選んだもの

市場にあるあらゆる選択肢を約2週間調べました. 私の率直な比較を紹介します:

私の見解: 「満杯時にポンプを入れる」だけが必要な場合,フロートスイッチで問題ありません. しかし、実際にどれだけの水が残っているか、または遠隔で水位を確認したい時は、超音波が能力とコストのちょうど良いバランスです. レーダーの価格プレミアムは、住宅や小規模農業用途には全く意味がありません.

実際に買ったもの — モデル, 価格, 入手先

私は ユニビーパー US-200, 農業および小規模工業用途を目的としたセンサー. スペック: 0.3M–5Mの範囲, ±2mmの精度, デュアル出力 (4–20mA電流ループ + RS485 Modbus).

680円払った (について $95) 淘宝の商売店より. 売り手は、昨年チップ価格が下がってから価格が下がったと述べており、6か月前には同じユニットが900円だった.

また、 オプティマス OP-US401, スペックは似ていましたが、価格は980円でした ($135) 出力リレーのオン/オフ信号だけ、私の考えでは「偽の超音波」です. Modbusがなければデータログもありません, だから合格しました.

リモート接続のために, 私は 4G DTUモジュール (パーソンコネクテッドUSR-IO780を含む, 230円 / ~32ドル) MQTT経由でセンサーデータをHome Assistantインスタンスにプッシュしたい. システム全体のコスト: およそ910円 (~$125).

取り付け: 思ったより簡単でした, でも、一つだけはやられました

PLCか産業用コントローラーが必要だと思っていました. 私はそうじゃない. 私のセットアップ:

• センサー 4–20mA出力 →250Ωサンプリング抵抗 →1–5V信号 →DTU ADC入力
• RS485 Modbus→DTU RS485ポートに直接配線されています (二線式)

合計6本のワイヤー, ガレージで一人で約2時間で終わらせた.

本当の問題は取り付け高さでした.

センサーには30cmの「デッドゾーン」があり、トランスデューサー面の真下に測定不可能な盲点があります. 私の井戸の最も低い汲み上げ水位は、開口部から約40cm下にあります. 最初にセンサーを井戸の開口部から20cm離れた場所に取り付けました, そして最低水位は正確に死角に位置していました. 数値は常に跳ね回りました. 開口部から35cmに移動すると、すべて解決しました.

結論: 購入前にデッドゾーンを計算してください, その後は.

三ヶ月後 — 正直な評決

確実: 5/5

3ヶ月間、一度も不具合が起きていません. Home Assistantでコーディングしたポンプ制御ロジックは、0.6m未満で満たされるというものです, 2.2mを超えると停止 — 毎回正しくトリガーされています. 妻は一度も家族のグループチャットにメッセージを送ったことがありません.

そのデータは思っていたよりも役に立ちました

「私がいない間に水槽を乾かす」という問題を解決しようと決めました。結果として得られたのはボーナスでした: 今では地下水が約約再生していることがわかりました 24 激しい雨の数時間後. ポンプの給水サイクルを雨降後に稼働させるように再スケジュールしました, これにより年間で多少の電力節約が期待できます.

保険割引: 予想外の勝利

住宅保険を更新したとき, スマートホームデバイスが割引の対象かどうか、何気なく尋ねました. 彼らは. センサーとDTUの購入領収書をアップロードしました, そして 15% 保険料割引 — 約180円 ($25) 年間. 普遍的ではありません, しかし、保険会社に確認する価値は十分にあります.

もしこれを考えているなら — 私の失敗からの教訓

1. レンジのサイズを正しく設定しましょう

一般的な山脈: 1m, 5m, 10m, 20m. 「安全のために」サイズを大きくしないでください。広い範囲はデッドゾーンが広いことを意味します, これにより、使用可能な精度がわずかに低下します. 評価が約のモデルを選びましょう 30% 実際の最大液体深度より上.

2. IP評価を確認してください

屋外またはウェルヘッドマウント? 最低IP68. 価格差はほとんど無視できるほどです, しかし耐久性は違います. 重慶の夏の嵐の中で、IP65しかない安価な無名機を見かけました, リスクは負えません.

3. フォームは一部のセットアップで本当に問題になります

私の井戸水は比較的きれいです, だから私にとっては問題ではありませんでした. しかし友人は、水産養殖池で表面に藻類フォームがある似たようなセンサーを使っています, そして彼の測定値はバラバラだった. 彼は単純なPVC製のスティリングウェル、つまり測定点の上にパイプを置いて解決しました, 底が開いている, これにより表面は乱流から守られています. 彼にとっては、より安いものだった $5, 問題は完全に解決しました.

4. キャリブレーションを省略しないでください

ただマウントしてデフォルトを信じるのはやめましょう. ある午後、メジャーで5つの既知の水位を測定し、それぞれのポイントをセンサーの線形キャリブレーションに入力しました. その後は, 測定値はメジャーと5mm以内と一致していました. 1時間の価値がある.

要するに (実際にこの問題と共に生きている者からの言葉です)

総投資額: ¥1,000未満 ($135). その見返りに得たもの: かつては週末を台無しにし、出張のたびにストレスを感じていた問題でした, 完全に消えた.

世界中どこからでも水位を確認できます. ポンプは自動で動く. 家族はそんなこと考えなくていい.

もし井戸があれば, 貯蔵タンク, または物件周辺の液体管理の必要性も含めて— 予算があれば, 超音波検査を受けろ. 予算がなければ, 予算を見つける. これは贅沢なアップグレードではありません. 自分で家にいられないとき、それは家を守るものです.