Форум РадиоКот

Вопрос к знатокам физики. Точнее гидростатики. Я сам че-то туплю
В общем есть датчик давления (MPX5050DP, если кому интересно), данные с него идут на АПЦ тиньки24, далее по RS-485 уходят на другой контроллер с индикатором.
И есть такие 3 случая:

1-й: на порт А одевается трубка и в нее наливается вода до уровня h. В этом случае индикатор абсолютно верно показывает уровень воды с точностью до 5мм, как и планировалось.
2-й: трубка опускается в воду на глубину h. Индикатор показывает примерно в 1.5 раза меньшую глубину
3-й: трубка одевается на порт B и выходит в атмосферу. Датчик опускается на глубину h (плата с датчиком и контроллером естественно в герметичном корпусе). Пока не смонтировал в корпус, поэтому не могу проверить
Вопрос номер раз: почему во втором случае давление отличается? Нарыл формулы, в первом (и теоретически в 3-м) случае давление считается как вес водяного столба высотой h, во втором - воздух выталкивается водой снизу по закону архимеда, но в итоге одна и та же формула плотность*g*высоту(глубину).
Вопрос номер два: что покажет индикатор в 3-м случае?
Суть устройства - измеритель уровня воды в колодце. 1-й вариант - просто проверка, 3-й - вариант, который изначально планировался, 2-й проще с точки зрения необходимости герметичного корпуса+неизвестно как датчик поведет себя, если в него подать воду, так как везде пишут что он для измерения давления сухого газа.

возможно что сам датчик должен находится в нормальных уловиях, а давление газа меряется в трубке подключенно к какой то системе ?

У датчика есть две трубки (порт А и порт В), он просто меряет разницу давлений А-В. В 1 и 2 случае сам датчик и порт В находятся в атмосфере, а на порт А действует избыточное давление либо воды, либо воздуха. Я думал получится одинаковое давление, а вот нет

во втором и третьем вариантах возможно поменять местами входы(трубки) датчика?

расскажите - как реализовано измерения во втором и третьем случае? каки то мембраны на концах трубок?

во втором случае думаю проихходит следующее - вода частично затопляет трубку опущенную вниз(газ легко сжимается под давлением) - согласно закону архимеда, давление будет ниже

UPD: вам нужно заполнять трубу несжимаемым газом или применить некую хитрость...

igor-x писал(а):во втором и третьем вариантах возможно поменять местами входы(трубки) датчика?

Нет. Выходной сигнал с датчика пропорционален разнице давлений (0-5В - 0-50кПа) и давление в первой трубке должно быть больше давления во второй.

вы учитываете сжатие газа во вротом случае?

Вопрос к знатокам физики. Точнее гидростатики. Я сам че-то туплю

Это больше гидравлика.
Посмотри теорию. "Справочник по гидравлическим расчётам" под редакцией П.Г. Киселёва. Москва. Энергия 1974г. Раздел "Гидростатическое давление" стр. 14 - 16.

вы идете по ложному пути это не гидравлика а газы. а это большая разница
законы гидравлики строятся иходя из абсолютно несжимаемой жидкости

igor-x писал(а):расскажите - как реализовано измерения во втором и третьем случае? каки то мембраны на концах трубок?

во втором случае думаю проихходит следующее - вода частично затопляет трубку опущенную вниз(газ легко сжимается под давлением) - согласно закону архимеда, давление будет ниже

UPD: вам нужно заполнять трубу несжимаемым газом или применить некую хитрость...

Нет, никаких мембран нет. Вода действительно частично заполняет трубку опущенную вниз, но не на 1.5 длины трубки же? По закону архимеда сила действующая на воздух в этой трубке получается: плотность(воды)*g*объем(воздуха), при подстановке в формулу давления P=F/S, из объема сокращается площадь и остается только высота и константы (плотность и g), т.е. будь в трубке хоть воздух, хоть ртуть (хоть опилки из моей головы ), давление там будет одинаковое, пропорциональное глубине погружения

нет, не глубине погружения , а высоте столба воздуха - (в пересчете на воду)
кстати, если бы вместо воздуха была ртуть, то ошибка была бы еще более ужасная - давление могло стать отрицательным

Гидростатическое давление измеряется или как напряжение (кгс/кв.м., Н/кв.м...) или высотой столба жидкости (мм.вод. ст., мм. рт. ст. ) или в технических атмосферах
Полное гидростатическое давление в данной точке равно:
P=p0+γh.
В 1 случае покажет давление жидкости h.
Во втором - разницу давлений. В третьем - ничего т.е. 0.

Engineer_Keen писал(а):Вода действительно частично заполняет трубку опущенную вниз, но не на 1.5 длины трубки же?

(0,33 длины )
Вы даже представить себе не можете насколько. Во втором случае датчик показывает правильно (подозреваю) , но только разницу высоты столба воды в трубке и вне трубки .
Вам нужно просто ввести поправочный коэффициент или применить разделительную камеру (например с глицерином) . Тогда все станет на свои места.

igor-x писал(а):нет, не глубине погружения , а высоте столба воздуха - (в пересчете на воду)
кстати, если бы вместо воздуха была ртуть, то ошибка была бы еще более ужасная - давление могло стать отрицательным

Со ртутью я конечно пошутил, она бы из трубки в воду вылилась, естественно давление стало бы отрицательным

ublhjnt писал(а):Гидростатическое давление измеряется или как напряжение (кгс/кв.м., Н/кв.м...) или высотой столба жидкости (мм.вод. ст., мм. рт. ст. ) или в технических атмосферах
Полное гидростатическое давление в данной точке равно:
P=p0+γh.
В 1 случае покажет навление жидкости h.
Во втором - разницу давлений. В третьем - ничего т.е. 0.

С первым случаем согласен, это и опытом подтверждено: P=p0-yh, меряется разность, соответственно (p0-yh)-p0 = yh - вес жидкости (p0 - атмосферное давление).
Но чем от него отличается 3-й случай? Трубка А, заменена сосудом, в котором находится весь датчик, на той-же самой глубине. Порт Б выходит в атмосферу не сразу а через трубку, получается такая же разница yh?
А вот как применить эту формулу ко второму случаю я не соображу... Разница давлений между чем и чем? Датчик ведь всегда показывает разницу давлений...

Суть устройства - измеритель уровня воды в колодце.

Поплавок, грузик, потенциометр.
Просто и надёжно.

Во втором методе нужно ещё позаботиться о компенсации изменения атмосферного давления. Лучше все же измерять другим методом. В конце 90-х делал датчик уровня жидкости на основе эхо эффекта, полностью программно на 12МГц тактовой i51 получил разрешающую способность около 4мм при максимальной глубине до 5м, больше глубина не требовалась, но в принципе возможно и увеличение глубины.
В датчике использовал разнесённые излучатель и микрофон, измерялось время отражения импульса от поверхности жидкости в трубе и время последующего переотражения от глухого конца с излучателем. Переотражений там много, но их амплитуда быстро снижается, измерения возможны несколько раз в секунду

Vasilii писал(а):

Engineer_Keen писал(а):Вода действительно частично заполняет трубку опущенную вниз, но не на 1.5 длины трубки же?

(0,33 длины )
Вы даже представить себе не можете насколько. Во втором случае датчик показывает правильно (подозреваю) , но только разницу высоты столба воды в трубке и вне трубки .
Вам нужно просто ввести поправочный коэффициент или применить разделительную камеру (например с глицерином) . Тогда все станет на свои места.

Я просто действительно не мог себе это представить, т.е. если я опускаю 10см трубку в воду заткнув верхний конец, то снизу "надавится" 3 см воды? У меня была такая мысль, но я не догоняю откуда берется этот коэффициент Думал было что от отношения плотностей, но у воды она 800 раз больше...

ublhjnt писал(а):Поплавок, грузик, потенциометр.Просто и надёжно.

Да ну... Механика... Еще и редуктор городить придется (разница уровней в 2.5 метра). А тут никакой механики и 5 метров диапазон

koyodza писал(а):В конце 90-х делал датчик уровня жидкости на основе эхо эффекта, полностью программно на 12МГц тактовой i51 получил разрешающую способность около 4мм при максимальной глубине до 5м, больше глубина не требовалась, но в принципе возможно и увеличение глубины.
В датчике использовал разнесённые излучатель и микрофон, измерялось время отражения импульса от поверхности жидкости в трубе и время последующего переотражения от глухого конца с излучателем. Переотражений там много, но их амплитуда быстро снижается, измерения возможны несколько раз в секунду

Я этим методом и меряю сейчас У меня УЗ дальномер Skil с лазерным наведением. От верхнего кольца до зеркала примерно 12м, разрешающая способность вроде как 1см. Но во-первых нужно каждый раз бегать к колодцу и прицеливаться, а во-вторых что-то у него показания разнятся на таких дистанциях с металлической 20 м рулеткой

А тут никакой механики и 5 метров диапазон

Резисторы ППМЛ 20 об.
Хочешь с преобразователем давления - пробуй. Но хлопот, поверь мне, гораздо больше, если не собираешься погружать на дно скважины.

От верхнего кольца до зеркала примерно 12м, разрешающая способность вроде как 1см. Но во-первых нужно каждый раз бегать к колодцу

Определись что мерять собираешься: или глубину воды в скважине, или уровень воды от верхней кромки, или колебания уровня воды во времени.
Это две разные вещи.

Engineer_Keen писал(а):Я этим методом и меряю сейчас У меня УЗ дальномер Skil с лазерным наведением.

Это немного другой метод, хотя честно говоря я не знаю как именно в Вашем дальномере компенсируется изменение скорости распространения звука при изменении состава воздушной смеси и температуры. У меня измерялось именно отношение времён, соответственно получалось отношение длины опорной части датчика (было около 50 см) к расстоянию до поверхности жидкости. Датчики стационарной установки (труба закреплена), никуда прицеливаться не нужно, звуковая волна внутри трубы, эксплуатировалось и зимой и летом