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  • #3791
    AvatarLuciano
    Partecipante

    Per la taratura ho cercato su internet e serve una soluzione con Formazina a varie percentuali. Il costo e’ altissimo 600/700 € poi sembra che sia cancerogena, Subito sospesa. Ho disciolto in acqua della terra, filtrata con un fazzoletto e lasciata riposare, ho recuperato la parte solida e fatta essiccare al sole. Ho ottenuto del “residuo” finissimo che soffiandoci sopra si disperde. Con un bilancino da orefice ho fatto una soluzione di acqua demineralizzata con 7,5 g / litro e questa la considero per i 1000 NTU, mentre per lo 0 NTU ho usato l’acqua demineralizzata.
    Tra le acque commerciali ce ne sono alcune che hanno un comportamento che non mi so spiegare come la traccia gialla, parte da circa 15 / 18 NTU e continua a salire. Mentre la traccia marrone ottenuta con una soluzione dell’ 1% di sale da cucina iodato in acqua mi da risultato negativo Queste prove le ho fatte varie volte con varie acque e con i soliti esiti.
    Ho notato che con acque che hanno un residuo fisso alto il segnale che esce non e’ costante
    grafico finale

    #3858
    AvatarLuciano
    Partecipante

    Il sensore SEN0189 è molto influenzato dalla luce circostante con delle differenze in mV sull’uscita molto rilevanti che variano da circa 950 al buio a 850 / 800 mV alla luce ambientale a seconda del tipo d’acqua. La sorpresa è stata che la torbidità è minore nell’acqua di casa, in ordine acqua di casa / acqua commerciale / acqua bidistillata / acqua demineralizzata. A parte l’esattezza dei valori ottenuti dovuti a una taratura un po’ artigianale, con questo circuito e con i rilievi al buio totale i vari valori ritornano (con la ripetizione delle prove) e la lettura è più stabile
    Ho rifatto la taratura con il sensore completamente al buio e come si vede dai grafici la differenza tra buio e luce sia più bassa di oltre 40 NTU, quindi il sensore deve lavorare racchiuso in un contenitore completamente opaco.
    Ho rifatto delle modifiche sia al mio schema che al sensore:
    schemagrafico agrafico b

    #3860
    Avatartheremino
    Amministratore del forum

    Ottime sperimentazioni!
    Stai progettando un apparecchio davvero interessante e ti ringrazio a nome di tutti i thereministi.

    Riguardo alla luce ambientale è naturale che interferisca, non ho trovato un grafico della sensibilità del sensore rispetto alle lunghezze d’onda, ma sospetto che sia sensibile anche agli infrarossi. Per cui va sicuramente chiuso in un contenitore di plastica nera, e che non lasci passare gli infrarossi, un po’ come abbiamo indicato per il nostro Oil Meter .

    Il tuo schema però ha un problema, i due diodi 1N4004 lo rendono terribilmente sensibile alla temperatura. Bisogna toglierli e sostituirli con un resistore (regolabile) per tarare lo zero. Questo resistore deve stare tra il Pin 2 dell’integrato e la tensione positiva e dovrebbe valere intorno ai 100k (provare per tentativi o fare simulazioni Spice per determinarne il valore). I due diodi vanno poi eliminati e il segnale collegato direttamente.

    Sarebbe anche bene semplificare il progetto, eliminare l’alimentatore da 12 volt e far andare tutto a 5 volt (o meglio ancora a 3.3 volt che sono più stabili). Se non riesci dimmelo e farò io delle simulazioni. Indicami però a che tensione stai alimentando la parte sinistra e cercami ulteriori dati sul sensore (sigla del fototransistor, sensibilità spettrale ecc..)

    #3871
    Avatartheremino
    Amministratore del forum

    Ecco il circuito semplificato e stabilizzato
    Sensore di torbidità dell'acqua semplificato - Versione 1

    Aggiornamenti del 21 Settembre 2018
    Corretto il valore di RSens1 a 150 ohm e le note relative a Rsens1 (per alimentare il LED a 3.3 oppure 5 volt).

    Particolari dello schema
    – Eliminati i diodi 1N4004 delle precedenti versioni, che provocherebbero intollerabile sensibilità alla temperatura.
    – Non è necessario utilizzare due sezioni dell’integrato, perché la corrente che si preleva in uscita è irrisoria.
    – In questo schema il foto-transistor appare come un generatore di corrente (I1)
    – Le correnti usate nella simulazione sono quelle indicate nel data-sheet del sensore SEN0189
    – Da un sensore all’altro queste correnti potrebbero variare anche di molto, per cui saranno necessari dei test e delle tarature sul circuito reale.

    Alimentazione
    – Lo schema è studiato per poterlo alimentare con i 5 volt in arrivo dal Master.
    – La parte sinistra del circuito va alimentata con tensione di 3.3 volt molto stabile.
    – Quindi si deriverà il 3.3 volt con un regolatore lineare (ad esempio un MCP1700-3300) e due condensatori ceramici da 1 uF.
    – La parte destra va alimentata con 5 volt, altrimenti non si potrebbe utilizzare tutto il range degli ADC che va fino a 3.3 volt.
    – Non si deve alimentare lo LM358 con tensione maggiore di 5 volt, altrimenti potrebbe succedere di inviare troppa tensione all’ADC e la comunicazione USB si interromperebbe.
    – Non si deve alimentare lo LM358 con tensione minore di 5 volt, altrimenti non si potrebbe arrivare a 3.3 volt in uscita e si perderebbe parte del range dell’ADC
    – La resistenza R2 di uscita deve essere da 10k, e non da 1k come nel circuito originale. Altrimenti, se si superano i 3.6 volt per sbaglio, si invia troppa corrente al Master e la comunicazione USB si interrompe.

    Possibile variante
    Se non si ricava il 5 volt dal Master (quindi dalla USB), ma si crea il 5 volt con un regolatore (ad esempio 78L05), allora si disporrebbe di un 5 volt molto stabile, e si potrebbe utilizzarlo per alimentare anche la parte sinistra del circuito.
    Con questa variante si avrebbe il vantaggio di non dover aggiungere un regolatore da 3.3 volt.
    Però si avrebbe lo svantaggio di non poter utilizzare i comodi 5 volt forniti dal Master e di dover utilizzare un alimentatore esterno. Inoltre gli alimentatori esterni hanno la spiacevole abitudine di produrre forti scariche quando li si collega al 220. Scariche che possono anche interrompere la comunicazione USB.
    Se si utilizza il 5 volt per la parte sinistra allora si deve sostituire Rsens2 con 4.7k e, come vedremo nelle prossime righe, controllare la tensione sul TP1.

    Test iniziale
    – Prima di tutto si controlla (senza acqua) che la tensione sul TP1 sia tra 0.5 e 0.9 volt. Se non lo fosse si cambia Rsens2 fino a portarla nel range. Questo punto è importante altrimenti potrebbe succedere di lavorare con il transistor parzialmente saturato e perdere totalmente la linearità delle misure.
    – Si può anche regolare Rsens1, ma non va mai abbassata troppo per non aumentare la corrente di pilotaggio del LED.
    – Se si alimenta il gruppo LED-Fototransistor a 5 volt allora Rsens1 va alzata a 470 ohm.
    – Bisogna tenere bassa la corrente del LED (intorno ai 5 mA) altrimenti tende a scaldarsi e quando si scalda diminuisce la emissione luminosa, modificando la taratura.

    Taratura
    – Per mezzo dei due trimmer si regolano lo zero e il guadagno.
    – Il trimmer “Zero” va regolato senza acqua per avere in uscita una tensione di qualche centinaio di millivolt.
    – Il trimmer “Gain” va regolato per avere 3.3 volt con il campione della massima torbidità.
    – I due trimmer si interferiscono parzialmente per cui si deve ripetere la regolazione più volte.
    – E’ bene che i trimmer siano multigiri.

    #3875
    Avatartheremino
    Amministratore del forum

    Seconda versione migliorata e semplificata
    Sensore di torbidità dell'acqua semplificato - Versione 2

    Variazioni rispetto alla prima versione
    – Il sensore viene collegato all’ingresso invertente.
    – Non è più necessario modificare il cablaggio del transistor nel sensore stesso.
    – Non è più necessario controllare la tensione sul TP1 (della versione precedente)
    – La taratura dei due trimmer, oltre a regolare lo zero e il guadagno, fornisce la giusta controreazione al foto-transistor e porta automaticamente la sua tensione nella zona lineare.

    Tutte le note della prima versione restano valide, esclusa la sezione “Test iniziale”, che non serve più.

    #3921
    AvatarLuciano
    Partecipante

    Ho terminato le varie prove con l’ultimo schema, ho alimentato tutto a 5V. interponendo tra sensore e master il vostro stabilizzatore a 5V. V1.2

    Appena iniziato i rilievi si e’ visto subito il miglioramento delle tracce che sono molto uniformi
    Per la taratura ho usato: per lo 0 NTU acqua bidistillata e per i 1000 NTU una soluzione composta da 1 litro di acqua bidistillata con 7,5 grammi di polvere di terra ottenuta da (terra disciolta in acqua, filtrata e fatta essicare)

    Metodo di taratura
    Tutti i rilievi e le misurazioni vanno eseguite con il sensore al buio completo perche viene influenzato dalla luce ambiente
    Rilevare i valori in mV di torbidita delle due soluzioni di 0 e 1000 NTU e annottarle, scollegare il sensore e sostituirlo con un potenziometro da 5K multigiri, regolando il potenziometro ai valori rilevati di 0 e 1000 NTU si esegue la taratura grafico di taraturauscita sensore

    #3923
    Avatartheremino
    Amministratore del forum

    Si certamente, il sensore non deve prendere luce dall’esterno.

    Invece il regolatore 5 volt, non serve, puoi anche toglierlo. L’importante è che il 3.3 volt arrivi stabilizzato dal regolatore che c’è sul Master, mentre il 5 volt serve solo ad alimentare il 358, il quale ha una fortissima immunità alle variazioni della tensione di alimentazione.

    Grazie per le tue prove.

    #3936
    AvatarLuciano
    Partecipante

    Ho modificato leggermente il tuo schema e il procedimento per la taratura, faccio altre prove e poi ti faro’ sapere

    Ho scritto uno Script per il sensore SEN0189 e ho dovuto usare i valori in uscita dalla scheda che sono direttamente proporzionali alle variazioni sul sensore

    Ho provato a scriverne un’altro usando i valori in uscita dal sensore ma non ho concluso nulla perche i valori sono inversamente proporzionali, cioe quando aumenta la torbidita diminuisce il valore, mi puoi aiutare
    Ti invio il grafico ottenuto all’uscita del sensore e lo Script scritto

    Ti ringrazio molto

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