March 3, 2016

Μέτρηση ποιότητας νερού μέσω Arduino-Water quality measurement with Arduino

   Ονομάζομαι Κωνσταντίνος Σακάτης και στο project αυτό, το οποίο πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια υλοποίησης της πτυχιακής μου εργασίας για την ολοκλήρωση των προπτυχιακών μου σπουδών στο τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών του ΤΕΙ Αθήνας, αναλύεται η διαδικασία σχεδίασης και κατασκευής μίας διάταξης μέτρησης της ποιότητας του νερού. Πιο συγκεκριμένα με την βοήθεια αυτής της διάταξης θα εξετάζεται αν μία ποσότητα νερού είναι πόσιμη ή όχι. Η λειτουργία αυτής της διάταξης βασίζεται στο φαινόμενο της μεταβολής της ειδικής αντίστασης (συνεπώς και της ειδικής αγωγιμότητας) ενός διαλύματος κατά την εισχώρηση κάποιας χημικής ουσίας μέσα στο διάλυμα. Έτσι αν η ειδική αγωγιμότητα του δείγματος νερού που εξετάζεται ανέλθει πάνω από τα όρια της αγωγιμότητας του πόσιμου νερού, τότε αυτή η ποσότητα νερού δεν θα είναι καταναλώσιμη. 
    Για την υλοποίηση της διάταξης αυτής θα ενσωματωθούν σε ένα δοκιμαστικό δοχείο ακροδέκτες μέτρησης, θα βαθμονομηθούν και θα διασυνδεθούν με αυτοματοποιημένη διάταξη μέτρησης, πιο συγκεκριμένα με την προγραμματιστική πλατφόρμα Arduino MEGA ADK R3. Η πλατφόρμα Arduino MEGA ADK R3 βασίζεται στον μικροεπεξεργαστή Atmel AVR ATmega2560 μέσω του οποίου παρέχεται η δυνατότητα να απεικονίζει τα αποτελέσματα των μετρήσεων σε μία οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD). Τέλος στην πλατφόρμα Arduino θα διασυνδεθεί ένας αισθητήρας θερμοκρασίας TMP36, για την μέτρηση της θερμοκρασίας του δείγματος νερού. Αυτό θα γίνει με σκοπό τα αποτελέσματα της διερεύνησης της ειδικής αγωγιμότητας του δείγματος νερού να είναι πιο ακριβή αφού ο ρόλος της θερμοκρασίας του δείγματος σε μετρήσεις αγωγιμότητας είναι πολύ σημαντικός. Πιο συγκεκριμένα σύμφωνα με έρευνες που έχουν πραγματοποιηθεί, η ειδική αγωγιμότητα πρέπει να μετράται σε θερμοκρασία 25° C για την σωστή μέτρησή της. Συνεπώς, με δεδομένο ότι είναι δύσκολο να δημιουργηθούν συνθήκες θερμοκρασίας στους 25° C, η εκάστοτε μέτρηση αγωγιμότητας που θα πραγματοποιείται, θα ανάγεται στην θερμοκρασία των 25° C μέσω του λογισμικού, όπως φαίνεται και στον κώδικα που υπάρχει στο Github και το link του δίνεται παρακάτω.
   Τέλος παρατίθενται εικόνες που περιγράφουν την κατασκευή του υλικού εξοπλισμού, ο κώδικας προγραμματισμού του εξοπλισμού σε γλώσσα Wiring μέσω της προγραμματιστικής πλατφόρμας Arduino καθώς και ένα βίντεο επίδειξης της λειτουργίας της συσκευής για διάφορα είδη νερού.
Εύρος τιμών ειδικής αγωγιμότητας για διάφορα είδη νερού.

Εύρος τιμών ειδικής αγωγιμότητας για διάφορα είδη νερού-Τιμή ειδικής αγωγιμότητας μιας τυπικής φιάλης εμφιαλωμένου νερού

Πίνακας εξαρτημάτων

Πίνακας   εξαρτημάτων

 

Διάγραμμα συνδεσμολογιών

Διάγραμμα συνδεσμολογιών

 

Τελική μορφή διάταξης σε φυσικό επίπεδο (κάτοψη)

Τελική μορφή διάταξης σε φυσικό επίπεδο (κάτοψη)

 

Τελική μορφή διάταξης σε φυσικό επίπεδο

Τελική μορφή διάταξης σε φυσικό επίπεδο

 

Τελική μορφή διάταξης με ξύλινο εξωτερικό περίβλημα

Τελική μορφή διάταξης με ξύλινο εξωτερικό περίβλημα

Βίντεο επίδειξης συσκευής