[Risolto] Misurare il livello dell'acqua in una cisterna

Grazie TheShredding della tua spiegazione molto tecnica!
Pertanto tu dici che si può formare dalle impurità dell'acqua, dell'ipoclorito di sodio (partendo dal cloruro di sodio).
Quello che volevo capire è una sola cosa: Non essendo acqua di mare ed essendoci non saprei, 50mg/L di cloruro di sodio? Si può formare una quantità eccessiva di ipoclorito di sodio o no?

C'è però da considerare che attualmente in quella cisterna c'è un tester che comunque qualche scarica la da e non mi pare che l'acqua abbia subito alterazioni. Ma non sono un chimico e non me ne intendo.

A livello di circuito abbassare la tensione a meno di 1V non dovrebbe essere troppo difficile.

Ne avevo gia accennato da un'altra parte ... si puo usare un cavo doppio, isolato ed impermeabile, come "condensatore variabile" inserito nel circuito (un'oscillatore LC ) per rilevare il livello di liquido in un serbatoio senza alcun contatto elettrico ne metallico fra il liquido e l'elettrodo ... certo poi si ottiene una frequenza, non una tensione, e serve un secondo stadio per convertirla (se si vuole leggerla come tensione) oppure si puo leggerla come frequenza con un pin analogico (all'epoca non era proponibile :roll_eyes:, ma ora che mettono le MCU anche nei lacci delle scarpe, questo non e' piu un problema :stuck_out_tongue: XD), ma in questo modo non vi e' alcuna elettrolisi, ne contaminazione, e l'elettrodo e' praticamente eterno (se l'isolante e' di buona qualita', ovviamente :P)

Si mantiene il cavo teso dal fondo del serbatoio alla cima, e piu il liquido lo sommerge, piu la sua capacita' varia, e di conseguenza varia la frequenza dell'uscita ... vi ho ridisegnato lo schema di principio, quello originale fatto con il cad "carta&matita" e' troppo rovinato persino per scannerizzarlo, ed un paio di valori sono illeggibili, come la sigla del transistor oscillatore (il "file" ha circa 30 anni, poverino :P), ma non e' una cosa cosi complicata da tirare insieme anche al volo, e sperimentando un po con i vari valori :wink: ... non c'era una specifica ragione per aver usato un 74590 (meglio un LS o un HC, comunque) se non per il fatto che divide per 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256, cosi erano gia disponibili varie frequenze in uscita secondo quello che se ne voleva fare ... l'oscillatore viaggiava su qualche MHz, non ricordo proprio quanti al momento, ma almeno un paio, se non di piu, quindi va realizzato con un minimo di cura, ma nulla di trascendentale.

Ovviamente, l'escursione di frequenza va all'opposto del livello, piu c'e' acqua e piu la frequenza si abbassa, e viceversa, perche' la capacita' del cavo cresce con l'aumentare del livello.

Gono:
Grazie TheShredding della tua spiegazione molto tecnica!
Pertanto tu dici che si può formare dalle impurità dell'acqua, dell'ipoclorito di sodio (partendo dal cloruro di sodio).
Quello che volevo capire è una sola cosa: Non essendo acqua di mare ed essendoci non saprei, 50mg/L di cloruro di sodio? Si può formare una quantità eccessiva di ipoclorito di sodio o no?

C'è però da considerare che attualmente in quella cisterna c'è un tester che comunque qualche scarica la da e non mi pare che l'acqua abbia subito alterazioni. Ma non sono un chimico e non me ne intendo.

A livello di circuito abbassare la tensione a meno di 1V non dovrebbe essere troppo difficile.

Con il sistema a impulsi che ti suggerivo il rischio contaminazione per me è veramente trascurabile, poi se di ipoclorito si tratta, una piccola concentrazione ti aiuta a tenere l'acqua pulita in quanto le cisterne in plastica sono soggette a formare un po' di alghe se l'acqua resta ferma. Detto questo, se testi la cosa e senti odore di cloro non bere l'acqua e proviamo a modificare il circuito.

Gli elettrodi se sono di acciaio inox è meglio altrimenti alla lunga si potrebbero ossidare. (l'ideale sarebbe platino oro o grafite..ma non esageriamo)

Etemenanki:
Ne avevo gia accennato da un'altra parte ... si puo usare un cavo doppio, isolato ed impermeabile, come "condensatore variabile" inserito nel circuito (un'oscillatore LC ) per rilevare il livello di liquido in un serbatoio senza alcun contatto elettrico ne metallico fra il liquido e l'elettrodo ... certo poi si ottiene una frequenza, non una tensione, e serve un secondo stadio per convertirla (se si vuole leggerla come tensione) oppure si puo leggerla come frequenza con un pin analogico (all'epoca non era proponibile :roll_eyes:, ma ora che mettono le MCU anche nei lacci delle scarpe, questo non e' piu un problema :stuck_out_tongue: XD), ma in questo modo non vi e' alcuna elettrolisi, ne contaminazione, e l'elettrodo e' praticamente eterno (se l'isolante e' di buona qualita', ovviamente :P)

Si mantiene il cavo teso dal fondo del serbatoio alla cima, e piu il liquido lo sommerge, piu la sua capacita' varia, e di conseguenza varia la frequenza dell'uscita ... vi ho ridisegnato lo schema di principio, quello originale fatto con il cad "carta&matita" e' troppo rovinato persino per scannerizzarlo, ed un paio di valori sono illeggibili, come la sigla del transistor oscillatore (il "file" ha circa 30 anni, poverino :P),
ma non e' una cosa cosi complicata da tirare insieme anche al volo, e sperimentando un po con i vari valori :wink: ... non c'era una specifica ragione per aver usato un 74590 (meglio un LS o un HC, comunque) se non per il fatto che divide per 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256, cosi erano gia disponibili varie frequenze in uscita secondo quello che se ne voleva fare ... l'oscillatore viaggiava su qualche MHz, non ricordo proprio quanti al momento, ma almeno un paio, se non di piu, quindi va realizzato con un minimo di cura, ma nulla di trascendentale.

Ovviamente, l'escursione di frequenza va all'opposto del livello, piu c'e' acqua e piu la frequenza si abbassa, e viceversa, perche' la capacita' del cavo cresce con l'aumentare del livello.

Bella l'idea, ma secondo me è molto complessa. Il sistema a impulsi da me proposto si basa su un principio paragonabile..più o meno
In pratica la soluzione si comporta come il dielettrico del condensatore, dando piccoli impulsi di tensione questo "condensatore" si carica e comincia a condurre solo quando si "rompe" il dielettrico. Questo riduce l'elettrolisi al minimo indispensabile per fare una lettura e fornisce una risposta più intensa rispetto all'elettrolisi in se. Se la cisterna è vuota il dielettrico (aria) non carica gli elettrodi non essendoci l'elettrolita che trasporta carica

è come se stessi usando un condensatore elettrolitico gigante XD

Ehm ... l'acqua non e' il massimo, per fare da elettrolita ... :wink:

Interessante Etemenanki questo metodo!
Se dovessi fare un impianto da zero lo prenderei sicuramente in considerazione, però io ho già un "tester" con il suo "impianto" e pertanto non vorrei rifare tutto da nuovo, ma bensì attaccarmi a ciò che già c'è!
Se possibile vorrei seguire la strada di ridurre la frequenza di impulsi e/o la tensione e/o la corrente.

Poi c'è una fatto da considerare: una lettura manuale col tester di 5s circa equivarrà a più di un mese di letture con arduino (parlando di tempo)! Considerando che se poi la cisterna non è completamente piena non avviene nessuna elettrolisi...

Etemenanki:
Ehm ... l'acqua non e' il massimo, per fare da elettrolita ... :wink:

Infatti l'elettrolita non è l'acqua ma i sali in essa disciolti (per questo parlo di soluzione).
Poi devi entrare nell'ottica dei conduttori di seconda specie, qui non transitano direttamente elettroni, ma la conducibilità dipende dal trasporto di massa carica dal catodo all'anodo e viceversa.

TheShredding: credo di aver capito cosa intendi, vuoi caricare elettricamente il liquido fra gli elettrodi e poi misurare il tempo in cui la sua stessa conducibilita' equalizza le cariche eliminando la differenza di potenziale fra gli elettrodi ?

Se si, mi vengono in mente un paio di possibili problemi ... prima di tutto il flusso casuale ... nella cisterna, fra gli elettrodi, ci sara' probabilmente un flusso di acqua non predicibile, dipendente da vari fattori ... solo come esempio, movimenti casuali dovuti a carico o scarico dell'acqua, o pura e semplice convezione termica fra la cima ed il fondo ... questo farebbe si che, contrariamente ad un condensatore, l'elettrolita si muova in continuazione a velocita' e con vettori sempre casuali ... pensando solo all'impulso che carica il liquido fra gli elettrodi, che pero' essendo in movimento non dara' mai una "risposta" regolare o affidabile (comunque questo problema puo essere "aggirato" infilando gli elettrodi in un tubo di plastica aperto ad entrambe le estremita' per minimizzare il flusso ... non risolve il problema al 100% ma almeno lo limita)

Secondo problema, a meno di non avere modo di misurare anche la conducibilita' dell'acqua ad ogni campionamento, come si risolve il fatto che, cambiando le sostanze disciolte nell'acqua in modo casuale e continuo ad ogni carico, falserebbe la lettura ? (perche' se parliamo di acqua da acquedotto, ci potrebbe essere di tutto dentro, a concentrazioni variabili in ogni momento, giusto ?) :wink:

Etemenanki:

TheShredding: credo di aver capito cosa intendi, vuoi caricare elettricamente il liquido fra gli elettrodi e poi misurare il tempo in cui la sua stessa conducibilita' equalizza le cariche eliminando la differenza di potenziale fra gli elettrodi ?

No :slight_smile:
Anche perchè sinceramente mi sfugge il senso di quello che dici..non puoi "caricare" il liquido, tutt'al più carichi gli elettrodi!

Etemenanki:
Se si, mi vengono in mente un paio di possibili problemi ... prima di tutto il flusso casuale ... nella cisterna, fra gli elettrodi, ci sara' probabilmente un flusso di acqua non predicibile, dipendente da vari fattori ... solo come esempio, movimenti casuali dovuti a carico o scarico dell'acqua, o pura e semplice convezione termica fra la cima ed il fondo ... questo farebbe si che, contrariamente ad un condensatore, l'elettrolita si muova in continuazione a velocita' e con vettori sempre casuali ... pensando solo all'impulso che carica il liquido fra gli elettrodi, che pero' essendo in movimento non dara' mai una "risposta" regolare o affidabile (comunque questo problema puo essere "aggirato" infilando gli elettrodi in un tubo di plastica aperto ad entrambe le estremita' per minimizzare il flusso ... non risolve il problema al 100% ma almeno lo limita)

Quello che indichi come "problema" è in realtà un presupposto imprescindibile perchè avvenga un qualunque processo elettrochimico. Inoltre trattandosi a tutti gli effetti di un dielettrico il moto browniano (che è il solo che incide in maniera considerevole su un liquido non sottoposto a potenziale a temperatura ambiente) diventa un moto diffusivo nel momento in cui gli elettrodi vengono polarizzati, ad effetto della migrazione delle cariche verso i poli della cella elettrochimica. Essendoci un campo elettrico, le cariche si muoveranno con direzione parallela al campo e con verso orientato come il campo elettrico.
Non credere che gli elettroliti siano "fermi" o statici anche se solidi perché è sbagliato. Un qualsiasi corpo è in quiete solo allo zero assoluto, solo che nei conduttori di prima specie (solidi) e nei dielettrici, il moto degli atomi è trascurabile, mentre è molto attivo il moto di elettroni, mentre nei conduttori di seconda specie (elettrolitici) il moto di atomi è più rilevante del moto degli elettroni che in sostanza entrano in gioco solo quando gli ioni carichi toccano l'elettrodo.

Etemenanki:
Secondo problema, a meno di non avere modo di misurare anche la conducibilita' dell'acqua ad ogni campionamento, come si risolve il fatto che, cambiando le sostanze disciolte nell'acqua in modo casuale e continuo ad ogni carico, falserebbe la lettura ? (perche' se parliamo di acqua da acquedotto, ci potrebbe essere di tutto dentro, a concentrazioni variabili in ogni momento, giusto ?) :wink:

La conducibilità di una soluzione si assume costante in ogni punto della soluzione per le leggi sulla diffusione. Nel bulk della soluzione per brevi impulsi questo è sempre vero. La conducibilità varia all'interfase elettrodo-soluzione, ma non è possibile misurarla essendo l'interfase una porzione di spazio prima di tutto molto piccola e soprattutto a gradiente continuo (per cui la conducibilità è diversa in ogni punto).
La conducibilità non da informazioni rilevanti in questo caso visto che il consumo di materia è talmente piccolo che non si registrano variazioni sensibili. Inoltre per quanto detto prima non varia la concentrazione di ioni in soluzione, non in modo prevedibile almeno, per cui non si può fare affidamento su un dato come questo.

:astonished:

Credo tu non abbia capito cosa intendo!! Stai complicando una cosa semplicissima!!!
Ci tengo a precisare che al di la della spiegazione scientifica della cosa, questo sistema è utilizzato largamente nell'industria!! Non ho inventato niente.

Gono semplicemente vuole una sonda per misurare che l'acqua raggiunga un certo livello o no.

Devi partire dal presupposto che qualsiasi processo elettrochimico si snoda su vari stadi, i principali sono diffusione e ossidoriduzione. Cosa succede:

Stato iniziale - Soluzione in quiete, elettrodi non carichi.
1 - Applicazione del potenziale, polarizzazione degli elettrodi
2 - Migrazione degli ioni verso l'elettrodo corrispondente (per cui ioni positivi verso il -, negativi verso il +)
3 - Scarica degli ioni all'elettrodo (ossidoriduzione)
4 - Ripetizione degli stadi 2 e 3 fino al completo esaurimento delle specie ossidabili o riducibili

Nello stadio 1 il passaggio di corrente è nullo, nello stadio 2 si ha una corrente capacitiva (data dalla migrazione di cariche lungo il circuito del conduttore di prima specie, elettrodo + filo, causata dalla migrazione di particelle cariche nel conduttore di seconda specie).
Dalla fase 3 in poi si ha una corrente di tipo faradico, una corrente "tradizionale" insomma, dovuta alla scarica di ioni e all'effettivo passaggio di corrente nel circuito. Solo dalla fase 3 in poi si creano sostanze inquinanti.

Dallo step 4 poi la corrente torna zero.

Siccome però la fase 3 impiega un tempo che comunque è finito per iniziare, se si da un impulso abbastanza breve da "fermare" il processo solo alla fase 2 si misura comunque una corrente vincolata al fatto che sia presente la soluzione o meno, ma non si elettrolizza niente, per cui si aggira il problema.

Per il resto capisco che credere a sta roba sia un po' un atto di fede..però non ho attualmente i mezzi per essere più convincente o chiaro su questo forum a meno di postare grafici e lunghe dispense piene di formule..ma non mi sembra il caso :slight_smile:

... processo elettrochimico ...

No, adesso ho capito cosa intendi e quale principio vuoi usare ... mi ero fatto un'idea diversa io all'inizio (pensavo in termini di elettronica, e non di elettrochimica), e non mi tornava chiaramente la cosa per quel motivo ...

@TheShdredding:
grazie per la spiegazione, mi hai fatto tornare a mente quegli elementi di chimica che studiai anni fa ale superiori :sweat_smile:

Devo dire la verità sono un po' confuso :fearful:
Non ho ancora capito se l'ipoclorito di sodio prodotto può essere nocivo in quelle dosi.

Ti aveva già risposto:

TheShredding:
Con il sistema a impulsi che ti suggerivo il rischio contaminazione per me è veramente trascurabile, poi se di ipoclorito si tratta, una piccola concentrazione ti aiuta a tenere l'acqua pulita in quanto le cisterne in plastica sono soggette a formare un po' di alghe se l'acqua resta ferma. Detto questo, se testi la cosa e senti odore di cloro non bere l'acqua e proviamo a modificare il circuito.

leo72:
Ti aveva già risposto:

TheShredding:
Con il sistema a impulsi che ti suggerivo il rischio contaminazione per me è veramente trascurabile, poi se di ipoclorito si tratta, una piccola concentrazione ti aiuta a tenere l'acqua pulita in quanto le cisterne in plastica sono soggette a formare un po' di alghe se l'acqua resta ferma. Detto questo, se testi la cosa e senti odore di cloro non bere l'acqua e proviamo a modificare il circuito.

Si si questo lo avevo visto!
Poiché la reazione chimica avviene con il cloruro di sodio come reagente, quando quest'ultimo si sarà esaurito non si potrà più formare altro ipoclorito di sodio, giusto?
A questo punto la soluzione avrà il massimo contenuto di ipoclorito di sodio, giusto?
Ecco volevo capire se in questo caso la soluzione sia davvero nociva oppure sia diventata qualcosa come acqua di piscina.

Beh, quanto citato da Leo è abbastanza eloquente secondo me. Se senti odore di cloro qualcosa non va.
L'ipoclorito (che è comunque solo il principale dei tanti inquinanti che si possono formare, tanto per essere chiari) non è tossico in piccole quantità, tant'è che la frutta la lavi con l'amuchina e poi te la puoi mangiare..Se senti odore di cloro o la soluzione diventa gialla, non berla.

Ora, la concentrazione media di cloruro di sodio in acqua non dovrebbe essere superiore a 200-300 ppm (molto variabile come parametro), ma per consumarlo tutto serve tanto tempo e tanta tanta corrente.

Il rischio con il sistema ad impulsi è minimo. Io farei alcune prove per trovare il tempo minimo di impulso per minimizzare ancora i possibili effetti dannosi. Proverei a partire con impulsi da 500ms e poi piano piano scendere fino a 80-100.. se arrivi anche a meno e il circuito legge qualcosa di sensato puoi diminuire ancora..ma su tempi del genere non mi sento di garantire l'affidabilità del sistema.

Per testare i tempi fai sempre una doppia lettura, a vuoto e a pieno, perchè per tempi troppo brevi anche un po' di umidità sull'elettrodo ti può falsare la lettura a vuoto.

Fai la stessa prova diminuendo i volt e cercando il valore minimo. Ragionevolmente diminuendo i volt potrebbe essere necessario aumentare il tempo di impulso.

Minimizzando volt e tempo di impulso credo proprio tu non abbia da temere. 8)

Avete ragione, sono duro di comprendonio ]:smiley:
Ok allora ho capito devo fare delle prove e valutare sperimentalmente tutti i parametri di corrente/tensione/frequenza.
Però prima di fare ciò devo capire come realizzare i collegamenti.
Qualche post fa avevo postato due schemi (uno dei quali era quello ipotizzato da me e non funzionante :grin:).

Ho rifatto lo schema e (spero) si capisca un po' meglio.
I transistor 1 e 2 dovranno essere in conduzione con il pin 4 HIGH e i transistor 3 e 4 non dovranno lavorare, pin 5 LOW.
Quando c'è da fare una lettura metterò i transistor 1-2 in LOW e i transistor 3-4 in HIGH e starò in ascolto al pin 2 per vedere se c'è segnale.
Il problema è che tutto ciò non funziona :grin:

Non abbandonatemi proprio sul più bello =(

ma una cosa meno complicata, no ?

Oddio brunello, sei una mano dal cielo! Non so come ringraziarti! (+1 karma :))
E' proprio quello che mi serviva!
Posso farti solo due domande riguardo allo schema? Immagino saranno molto banali/stupide. :sweat_smile:

  • Perchè sono necessari due transistor uno NPN e uno PNP, non dovrebbe bastare uno PNP?
  • Non è che poi ci possono essere disturbi poichè la corrente si divide tra la strada per il partitore (3,3K e 4,7K) e la strada verso il tester?

Perche' se usi un solo PNP, riesci ad accendere con un livello LOW il transistor, ma non riusciresti mai a spegnerlo, dato che in Base vorrebbe una tensione di 0,7V piu' bassa di quella presente sul emettitore.
E arduino da' 0-5V
Per questo si usa un NPN che pilota un PNP.
Quando dai un livello High sulla base del NPN il transistor si attiva e mette a Zero la base del PNP, il quale comincia a condurre.
Quando metti la base del NPN a Zero, l' NPN non e' piu' in conduzione e il PNP e' spento perche la sua base e' mantenuta a 12V dalla resistenza da 22k

Il diodo e' stato messo per non far entrare 12V sul tester( dato che non si sa' cosa c'e' dentro )
La resistenza da 680 Ohm serve a ridurre la corrente circolante sui 20mA ( sempre perche' non si sa' cosa c'e' dentro al Tester )

Nessun problema con il partitore, visto che la sua resistenza e' ininfluente quando usi il tester