IZ3GAK Op.Cristian - Caorle Venezia Italia

Misurazione quota FALDA freatica - di IZ3GAK - 15/06/2016

Descrizione

Questo progetto sfrutta il sensore ad ultrasuoni per misurare distanze, per esempio la distanza dal sensore all'acqua in una cisterna, in un tubo immerso in canale per tenere sotto controllo per esempio gli argini; raggiunto un livello di attenzione la centralina può inviare un SMS o un'email alle persone incaricate.
NON UTILIZZARE PER MISURARE SOSTENZE INFIAMMABILI!!!

Questo progetto prevede il monitoraggio della falda freatica, causa di allagamento sulla spiaggia. Attraverso l'invio di una comunicazione da parte della centralina, permette con largo anticipo, di organizzare le risorse d'intervento in modo corretto ed efficace.

La centralina è composta da un Arduino UNO per la parte che interagisce con i sensori e un Shield GSM/GPRS per la connessione ad internet tramite scheda SIM. Un sensore ad ultrasuoni per la rilevazione della distanza ed un sensore temperatura/umidità.
Il sensore ad ultrasuoni è applicato all'estremità alta del tubo che è inserito nel terreno in cui si va a misurare il cambiamento di quota della falda; ad intervalli di circa 15/30min si attiva la sequenza di istruzioni che dapprima legge i valori dei sensori quindi genera la stringa da inviare al server. Una volta avviata la procedura di connessione viene inviata la stringa con i valori al server che provvede ad inserirli negli opportuni campi di un database.
Una pagina web raccoglie i dati, li mette in colonna, crea un grafico dell'andamento della falda.
Un email viene inviata superata la soglia di attenzione.

- Fase di test e programmazione -

- Qualche modifica progettuale -

- Inserimento su scatola ed ulteriori test di funzionamento -

- ALIMENTAZIONE -
Per alimentare la centralina è necessario utilizzare un alimentatore tipo quelli dei telefono cellulari, ma meglio provarlo, non tutti sono uguali alcuni sono in grado di erogare più corrente, almeno 1A.
Nel mio progetto non avendo a disposizione la corrente elettrica in loco, ho optato per l'alimentazione tramite una batteria da 12v mantenuta carica attraverso un pannello fotovoltaico.
Per poter alimentare la centralina è necessario abassare però la tensione da 12v a 5v uttilizzando un regolatore di tensione 7805 e collegato come lo schema indicato giù.

Particolare dell'alimentazione con 7805

Come si vede l'alimentarore segna 19,1Volt (ingresso del regolatore dove collegare la batteria) e il tester segna 4,98 Volt (uscita del regolatore dove collegare la centralina)

Come si vede in foto ho inserito un'aletta di raffreddamento per il 7805 perchè da prove fatte sperimentalmente scaldava abbastanza, poi d'estate potrebbe scaldare ancora di più. Dopo diverse ore di funzionamento la temperatura è intorno ai 29°C.

- PARTICOLARI INSTALLAZIONI -

Test su tubo da 70cm di lunghezza e 6cm di diametro; il tubo andrebbe poi fissato sulla vasca, serbatoio, argine, ecc.. da misurare

- Particolare del fissaggio sensore -

- Parti della centralina -

Installazione su tubo da 200cm diametro 12cm, posizionato in spiaggia per il controllo del livello di falda
Prima di tutto vanno eseguiti dei fori lungo tutto il tubo per poter far entrare e uscire l'acqua in funzione della sua quota; va avvolto con del geotessuto per evitare che entri la sabbia. Il tubo all'estremità più bassa va chiuso.

Particolare con regolatore di carica del pannello fotovoltaico, batteria e centralina.

Particolare del fissaggio del sensore, il tappo va avvitato sul tubo.

Montaggio finito, la centralina è completamente autonoma 28-11-2016

Componenti e materiale:

1 tubo PVC tipo scarichi acqua lunghezza 200cm e diametro 12cm
2 scatolette, una per il sensore una per la centralina
1 pannello fotovoltaico 12v 10W
1 batteria 12V 7A/h
1 regolatore di carica
1 arduino UNO
1 GPRS Shield SIM900
1 sensore DTH11, meglio DTH22 (più preciso...)
1 sensore ultrasuoni sr04

-alimentazione-
1 7805 da 1,5A
1 condensatore 100uF
1 condensatore 10uF
2 condensatori 100nF

vari cavi e connettori

Collegamenti:

Il pannello fotovoltaico va collegato alla batteria tramite il regolatore di carica; prima si collega la batteria, poi il pannello FV, in ultima il carico.
Verificare la presenza del diodo nel pannello altrimenti metterlo per evitare danni in caso di corto circuito e durante la notte quando la batteria eroga corrente.

PROGRAMMAZIONE
Per la realizzazione completa è necessario nozioni di programmazione, in particolare richiede la conoscenza del C, PHP, HTML, SQL

A questo indirizzo è visualizzato il grafico in tempo reale: http://www.iz3gak.it/falda/
(ATTENZIONE!!! link attualmente non funzionante a causa di modifiche del server... non dipende da me e non saprei quando sarà possibile ripristinare... peccato)

Ulteriori annotazioni:
- Ho riscontrato errori passando lo stesso sketch con IDE anche di stessa versione ma su PC diversi...
- Verificare la tensione sul sensore ultrasuoni deve essere tra 4,5 e 5,5 altrimenti non funziona, per qualche motivo arrivavano 3,6v collegato al pin dei +5v; ho così collegato direttamente i 5v dell'alimentatore
- Colleganto il GPRS Shield direttamente con arduino non funzionava correttamente, l'alimentazione sembrava insufficiente, continuava a spegnersi; ho collegato quindi direttamente all'alimentatore, come si vede però la massa deve essere comune
- Il sensore ad ultrasuoni SR04 ha dato diversi problemi, purtroppo ho scoperto che non sono tutti uguali, cambia il cono di riflessione. Sensori aquistati di stesso modello e stesso fornitore davano risultati diversi!!!