Domanda su un progetto ampio con Arduino Uno

Salve a tutti. Sono uno studente del quinto anno in un istituto tecnico, specializzazione elettronica. Per l'esame di maturità sto portando avanti un progetto con un "collega" della specializzazione di chimica, si tratta di un bioreattore. In pratica un piccolo ambiente a temperatura controllata dove avviene, all'interno di un contenitore in vetro, una reazione chimica. Il mio compito è di progettare un sistema automatico per il controllo della temperatura del liquido e dell'ambiente e del PH del liquido.
Se la temperatura del liquido esce da un range specifico (20 - 25 gradi) Arduino attiva una cella di peltier che con una ventola metterà in circolo dell'aria fredda. Per il riscaldamento vorrei fare in modo da invertire la polarità dell'alimentazione della cella gradualmente in modo che il processo si inverta e si generi dell'aria calda.
Al contempo dovrei gestire un display LCD che mostri i valori di temperatura e ph e introdurre anche un menu dove, navigando con dei pulsanti, si possano specificare i range di temperatura e acidità.
Non è finita qui: devo predisporre due pompe che immettano acido o base nel liquido nel caso in cui il ph risulti rispettivamente troppo basso o troppo alto.
Scusate se mi sono dilungato, ma il progetto è, almeno per me, piuttosto complicato e me ne rendo conto solo ora, a tre/quattro mesi dalla maturità. Che dite? E' fattibile o voglio fare troppe cose con un solo Arduino?

... scusa se te lo chiedo, ma ... stai costruendo un reattore virale ? ... (:D)

A proposito, prima che passi Guglielmo, ti consiglio di presentarti nell'apposito topic :wink:

Ora vado subito! Comunque no, il mio "collega" ha in mente di coltivare una muffa e mi ha proposto il progetto

Per capire, devi iniziare dal dimensionamento del progetto, ossia conta cosa deve fare e quindi il tipo di sensori e attuatori necessari:

-Sensore di temperatura a immersione
-Sensore di temperatura aria
-Sonda ph
-Cella Peltier
-Display LCD
-Pulsanti (meglio se integrati nel display)
-Ventolina
-Pompa

Quindi inizia a vedere in rete (inizia con eBay) quali componenti esistono e come si debbano interfacciare con Arduino. Ad esempio per il sensore di temperatura aria puoi usare un LM35DZ. Quando avrai fatto "la lista della spesa" vedi quanti pin ti servono per controllare il tutto (divisi in digitali e analogici) e scrivi qui l'esito, quindi possiamo iniziare a stimare con te se un UNO ti basta. Ad occhio direi di si, devi solo metterci un po' di elettronica interno (transistor, resistenze, ecc.).

Solo un'appunto ... se per climatizzare usi aria riscaldata o raffreddata da una cella Peltier, piu che invertire le polarita' ti consiglierei di invertire la circolazione d'aria sui dissipatori tramite condotti e paratie ... perche' una cella Peltier per funzionare correttamente dovrebbe sempre avere sul lato caldo un dissipatore piu grande di quello che si mette sul lato freddo, per non danneggiarsi sul lungo periodo ... la cella non "produce" freddo, si limita a "pompare" il calore da un lato all'altro, e nel farlo produce altro calore, quindi sia considerandola "quantita' di calore", sia considerandola "potenza", la parte "calda" sara' sempre maggiore della parte "fredda", e di parecchio ...

Come alternativa, se il contenitore fosse in metallo oppure in vetro ma circondato dal metallo, sarebbe possibile come principio usare un solo dissipatore, con una delle facce della cella a contatto con il contenitore in metallo, ma bisognerebbe garantire una certa ventilazione sul dissipatore, e fare in modo che la cella non lavori mai alla sua massima potenza, specie nella fase di riscaldamento (indicativamente la meta' della potenza massima dichiarata dovrebbe essere abbastanza sicura, e comunque sarebbe praticamente d'obbligo l'uso di termostati di sicurezza collegati ad entrambi i lati) ... anche l'uso di due dissipatori uguali, entrambi con ventilazione, uno interno ed uno esterno, sarebbe praticabile, se la potenza a cui si fa funzionare la cella non supera la meta' del massimo dichiarato ... ma se l'ambiente e' piccolo, non dovrebbero esserci troppi problemi ...

Un'altra cosa da tenere in considerazione e' che quando le celle di Pelttier vengono usate per raffreddare, non dovrebbero mai venire spente completamente ... la loro struttura NON e' termoisolante, e se una cella in funzione viene spenta del tutto, il calore del lato caldo ritorna su quello freddo in pochi secondi (e' facile verificarlo, prendi una cella, alimentala ad un decimo o poco piu della corrente massima per qualche secondo, non troppo a lungo per non bruciarla, finche una delle facce raffreddi e l'altra riscaldi, poi scollegala, e vedrai che in pochi secondi la faccia fredda sara' tornata calda quasi come l'altra), quindi per evitarlo la cella dovrebbe sempre rimanere alimentata, magari anche solo con un decimo o meno della potenza a regime, giusto il necessario perche' le giunzioni non smettano completamente di pompare calore ritornando ad essere semplici blocchetti di silicio cristallino termoconduttore :wink:

Per i sensori di temperatura ho già a disposizioni degli LM335, questi al contrario dei 35 ahimè necessitano di un circuito di taratura, che ho già preparato su due pcb. Uno starà nel liquido quindi devo creare un contenitore a tenuta stagna.
La cella di peltier ce l'ho ed è a 12V 3A...purtroppo la "scatola" che contiene il tutto è in mdf, spessore sui 3/5mm e isolata termicamente con del polistirolo applicato all'interno come rivestimento dei pannelli di legno. Pensavo di fare un foro quadrato, delle dimensioni della cella di peltier, la quale starà in corrispondenza dei due pannelli, con i dissipatori uno per lato, di egual misura. Pensavo di usare un ponte ad h per invertire la polarità e un controllo PWM per raffreddare lentamente i due lati in modo da scambiare le facce senza problemi di condensa.

Be', le variazioni richieste dovrebbero essere piuttosto lente, quindi penso sia fattibile ... ricordandosi solo che entrambi i dissipatori dovrebbero avere delle ventoline ... quella interna, trattandosi suppongo di un contenitore abbastanza piccolo, potra' anche essere molto lenta, deve solo smuovere l'aria ... quella esterna invece dovra' poter rimuovere tutto il calore generato nella fase di raffreddamento, quindi buona efficenza e buon flusso di aria, mentre nella fase di riscaldamento servira' molto meno, giusto per non far gelare il lato freddo all'esterno, perche' la cella genera gia per conto suo parecchio calore anche se sottoalimentata, dal lato caldo, quindi se ad esempio nel raffreddare dovrai farla funzionare al 50% (come esempio), per scaldare allo stesso modo probabilmente sara' sufficente dargli il 5 o il 10% della potenza ...

Dato che non sono molto spesse, procurati almeno un blocchetto di alluminio (tipo un pezzo di piattina spessa circa 10mm, o quello che ti serve, e larga e lunga come la cella) con i lati ben levigati da piazzare su una delle facce, in modo da poter piazzare un po di isolante fra i due dissipatori ... pasta termica per l'accoppiamento, e tre o quattro molle per tenere insieme i due dissipatori (meglio non usare viti, perche' le celle sono in ceramica, ed e' anche troppo facile creparle stringendo troppo una vite, con le molle invece il rischio e' molto minore, e se le trovi da 3 o 4 mm di diametro la dispersione termica e' trascurabile)

Ma il contenitore dove verrà coltivata la muffa di che materiale sarà?

Il contenitore è di vetro e come dimensioni più o meno è un cilindro di 15cm di diametro, altezza sui 25/30cm

Colgo l'occasione per ringraziare tutti

Quindi la cella la potresti mettere solo sul coperchio, tipo barattolo ... per cui la ventolina interna, anche se a bassa velocita', diventa praticamente indispensabile ... 15cm non sono un po pochi per farci stare tutto quanto ?

Oppure il contenitore di coltura e' all'interno di una scatola piu grande ? ... se si, grande quanto ?

Etemenanki:
Quindi la cella la potresti mettere solo sul coperchio, tipo barattolo ... per cui la ventolina interna, anche se a bassa velocita', diventa praticamente indispensabile ... 15cm non sono un po pochi per farci stare tutto quanto ?

Oppure il contenitore di coltura e' all'interno di una scatola piu grande ? ... se si, grande quanto ?

Scusa se rispondo solo ora. Non mi sono spiegato bene, il contenitore di vetro avrà al suo interno un liquido dove avverrà la reazione...questo "cilindro" di vetro sarà contenuto in una scatola di polistirolo (quelle delle mense per alimenti isotermiche) di dimensioni adeguate, diciamo un cubo di 50x50x50 cm.
Non avendo una reazione endotermica o esotermica ho lasciato stare il raffreddamento del contenitore di vetro ed ho optato per allestire un "climatizzatore" per questo piccolo ambiente chiuso, ossia la scatola di polistirolo, in modo da mantenere la temperatura tra 20 e 25 gradi.
La cella di peltier funziona alla grande, ho preparato due dissipatori di egual dimensione: uno starà fuori e uno dentro al contenitore...la cella sarà gestita da un ponte ad H per invertire la polarità e scambiare i lati della cella