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

Presentazione sul tema: "DS18B20, fotoresistenza, scheda microsd, sensore PH, contatore geiger"— Transcript della presentazione:

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

2 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

3 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

4 Ds18b20 ad immersione

5 Ds18B20 in aria

6 Circuito di collegamento

7 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

8 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.

9 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.

10 Scala pH:

11 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

12 pHmetro

13 Cartine tornasole

14 Temperatura ambiente Il sensore utilizzato è LM35

15 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.

16 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

17 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.

18 Radioattività

19 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.

20 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. 

21 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.

22 Microcontrollori I microcontrollori utilizzati sono due:
Scheda Arduino UNO STM32

23 Scheda Arduino Uno

24 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:

25 Stm32

26 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:

27 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