DS18B20, fotoresistenza, scheda microsd, sensore PH, contatore geiger Progetto spiaggia DS18B20, fotoresistenza, scheda microsd, sensore PH, contatore geiger

Misure da effettuare Le misure da effettuare sono: Temperatura del mare Temperatura ambiente pH del mare Radiazioni ionizzanti provenienti dai decadimenti di tipo alfa beta e gamma Misure di salinità

Temperatura del mare Per la misura della temperatura del mare è stato scelto un sensore digitale con capsula impermeabilizzata: Ds18B20 Di questo sensore esiste anche la versione in aria. Funzionano entrambe allo stesso modo ma, il sensore ad immersine impiega più tempo a stabilizzarsi in aria per motivi di conducibilità termica

Ds18b20 ad immersione

Ds18B20 in aria

Circuito di collegamento

Caratteristiche . È dotato di tre pin, due per l’alimentazione ed uno come sensore. Caratteristiche del sensore DS18B20: Tensione di alimentazione da 3.0V a 5.5V ±0.5°C Precisione da -10°C a +85°C Range di temperatura misurabile: -55 a 125°C (-67°F a +257°F) da 9 a 12 bit di risoluzione Un unico cavo di connessione digitale Tempo di risposta inferiore a 750ms Ogni DS18B20 contiene una memoria ROM di 64 bit. I primi 8 bit sono per la famiglia one-wire; 48 bit sono il codice unico di ogni dispositivo; gli ultimi 8 sono per il codice CRC e sono gli ultimi di 56 bit del codice CRC=X8+x5+x4+1

Misure di temperatura tramite più sensori L’importanza di questo sensore è di permettere di determinare la temperatura di più zone attraverso più dispositivi collegati in parallelo. Questi sensori hanno la caratteristica di trasmettere la temperatura su un piedino in forma seriale e di poter essere collegati tutti su uno stesso cavo, “one wire” appunto. I dati sono trasmessi solo quando il sensore viene interrogato in questo modo si evitano trasmissioni in contemporanea di più sonde che causerebbero errori di lettura.

pH pH=-log[H+ ] pOH=-log[OH-] pH+pOH=-14 La scala del pH va da 0 a 14. Il pH è basico se maggiore di 7; è acido se minore di 7; un pH neutro è pari a 7.

Scala pH:

Cartine tornasole Per poter valutare il ph di una soluzione, può essere utile l’uso di cartine tornasole Il  tornasole (o laccamuffa) è una miscela di parecchi coloranti naturali, ricavata da alcune specie di licheni. La colorazione di queste sostanze, cambiano in base al pH

pHmetro

Cartine tornasole

Temperatura ambiente Il sensore utilizzato è LM35

Lm35 Il sensore è analogico ed è dotato di 3 terminali: alimentazione, massa e uno per l’uscita della tensione. La tensione in uscita è proporzionale alla temperatura rilevata che è pari a 10 mV per ogni grado centigrado, ed è calibrato in gradi Cesius.

Caratteristiche LM35 Precisione ±0.5°C Sensibilità 10mV/°C T Temperatura massima 155°C Temperatura minima -50°C Tensione tipica di funzionamento 4-30V Tipo uscita Analogica

Radioattività La radioattività, o decadimento radioattivo, fu scoperta nel 1896 dal fisico francese H. Becquerel. È un insieme di processi fisico-nucleari attraverso i quali alcuni nuclei atomici instabili o radioattivi si trasformano (decadono o trasmutano) in un certo lasso di tempo detto tempo di decadimento, in nuclei di energia inferiore raggiungendo uno stato di maggiore stabilità. A seconda del processo di decadimento radioattivo, possono essere emessi i seguenti tipi di radiazioni:   raggi α (alfa) o particelle α, formati da nuclei di elio detti anche elioni, costituiti da due protoni e due neutroni, con carica elettrica +2; raggi β (beta) o particelle β, formati da elettroni, (β−), con carica elettrica −1, o da positroni (β+), antiparticelle degli elettroni, con carica elettrica +1; raggi γ (gamma), consistenti in radiazioni elettromagnetiche di altissima energia.

Radioattività

Contatore Geiger È uno strumento che conta le radiazioni di tipo ionizzante; prende il nome del suo inventore il fisico tedesco “Hans Wilhelm Geiger” che, intorno al 1908, in Inghilterra, mise a punto un contatore di particelle elementari. Lo scienziato godette della collaborazione col barone Ernest Rutherford, anche lui fisico e premio nobel per la scoperta dei raggi alfa beta e gamma ai quali diede anche il nome. Il contatore geiger fu perfezionato e migliorato in seguito con la collaborazione di Walther Müller e dal 1928 in poi venne chiamato anche contatore. La parte fondamentale del contatore è costituito da un tubo Geiger-Müller contenente un gas a bassa pressione, per esempio una miscela di argon e vapore di alcool alla pressione di 0,1 atmosfere. Lungo l'asse del sottile tubo metallico è teso un filo metallico isolato dal tubo stesso. Tra il filo e il tubo si stabilisce una differenza di potenziale tra 400 e 1 000 V, secondo i modelli, attraverso una resistenza, solitamente di valore fra i 5 e i 10 Megaohm. Attraverso il metallo non riescono a passare i raggi Alfa, perciò le sonde sensibili a essi hanno una finestra di sottile mica.

Contatore Geiger Quando una radiazione attraversa il tubo e colpisce una molecola del gas, la ionizza creando una coppia ione-elettrone. In questi dispositivi la carica raccolta è indipendente dalla ionizzazione primaria: come nelle altre camere a deriva gli ioni primari vengono accelerati a sufficienza da creare ionizzazioni secondarie quando urtano altre molecole di gas, ma la peculiarità del contatore geiger è che il campo elettrico è talmente intenso che anche le ionizzazioni secondarie creano a loro volta ulteriori ionizzazioni. Questo processo è detto moltiplicazione a valanga. L'impulso elettrico risultante sarà testimone dell'avvenuto contatto con una radiazione ionizzante e sarà contato da un circuito elettronico, i famosi “click” che si sentono. A seconda del numero di conteggi fatti in un'unità di tempo si riesce a capire se si è in presenza di una sorgente radioattiva e la sua pericolosità. Il contatore Geiger non effettua una misura operativa della grandezza esposizione/kerma in aria, ma si limita a mettere in relazione il numero di conteggi con la grandezza dosimetrica. Per questo la sensibilità dello strumento varia significativamente al variare dell'energia della radiazione incidente. 

Misura di salinità: rifrattometro Strumento portatile, robusto e resistente all’acqua; si basa sulla misurazione dell’Indice di Rifrazione per determinare la salinità dell’acqua di mare, naturale o artificiale, o acqua salmastra intermedia.

Microcontrollori I microcontrollori utilizzati sono due: Scheda Arduino UNO STM32

Scheda Arduino Uno

Caratteristiche Arduino UNO Tensione di alimentazione: 7Vdc- 12Vdc Pin digitali 14 configurabili sia come INPUT che come OUTPUT Pin analogici 6 Convertitore ADC a 10 bit Massima corrente pin analogici 40 mA Oscillatore a 16 MHz Memoria programma memoria flash a 32 kbyte Ulteriori informazioni:http://mariangelamone.altervista.org/Arduino/Arduino1.pdf

Stm32

Caratteristiche stm32 nucleof401re Tensione di alimentazione 3.3 Vdc a 12Vdc 50 GPIO Convertitore ADC a 12 bit Massima corrente Memoria programma di tipo flash a 512 kbyte 100 MHz di frequenza CPU Maggiori informazioni:http://mariangelamone.altervista.org/Arduino/stm32Nucleo.pdf

Contenitore impermeabilizzato Il circuito per il controllo della temperatura marina è stato inserito in una scatola di derivazione protezione ip67 dimensioni 7x15x12 cm^3 Peso 2kgp=19.6 N Spinta di Archimede = densità_acqua_marina x 9.8 x V_immerso = 1028 x 9.8 x 15 x 12 x 3 x 10^(-6)=5.4 N Gel di protezione = magic Power