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pH dell’acqua: come misurarlo con Arduino

MIsurare il pH dell’acqua – come ad esempio quella trovata in un pozzo, oppure saggiare la qualità dell’acqua di una sorgente – è un compito che può essere svolto da un geologo ( in questo caso un idrogeologo).

In questo post vediamo come misurare il pH con Arduino, partendo dalla scelta dei componenti fino a fare alcuni test pratici, passando per la scrittura del codice informatico che fa funzionare tutto.

sensore-sonda-pH-arduino

Che cosa è il pH?

Il pH è un parametro fisico che serve ad indicate l’acidità e l’alcalinità di gas e liquidi. Viene espresso con una scala numerica che va da 0 a 14. Un valore pari a 7 indica delle soluzioni neutre.

scala-pH

Esiste un modo rapido per misurare il pH: le cosiddette cartine tornasole. Si tratta di sottili strisce o nastri di carta impregnati di una miscela di diversi indicatori. Quando asciutte sono gialle, mentre quando inzuppate in una soluzione acquosa acida o basica cambiano colore in funzione del pH della soluzione:

  • Bordeaux/rosso scuro = acidità estrema ( pH=0)
  • Rosso = acidità elevata
  • Arancione = acidità media
  • Giallo = acidità debole
  • Giallo tendente al verde = acidità minima
  • Verde = perfetta neutralità ( pH=7)
  • Verde tendente al blu = alcalinità minima
  • Azzurro = alcalinità debole
  • Blu = alcalinità media
  • Blu scuro = alcalinità elevata
  • Indaco = alcalinità estrema ( pH=14)
  • La carta pH aiuta a mantenere un buon corpo sano testando molte delle solite sostanze quotidiane, tra cui succo di limone, latte, terreno idratato, saliva, urina, sudore, ecc.
  • La scala riporta da 1 a 14: 1 - 3 indica una sostanza molto acida, 4 - 6 indica una sostanza acida, 7 indica neutra, 8 - 11 indica alcalinità, 12 - 14 indicano un livello molto alto di alcalinità
  • Confezione: tabella colori PH 1-14 in ogni confezione, totale 240 pezzi da 3 pack
  • Le variazioni di colore della striscia reattiva devono essere abbinate alla scala cromatica della scala pH entro circa 15 secondi
  • Dimensioni: dimensioni approssimative del pacco 70 x 45 mm

In questo post vediamo come costruire un lettore di pH usando Arduino. Di seguito elencherò i componenti da utilizzare, come vanno collegati fra di loro ed il codice che fa funzionare il tutto.

I componenti

Per costruire il misuratore di pH ho usato i seguenti componenti, che si possono comprare comodamente su Amazon:

  • Scheda ELEGOO UNO R3: è la scheda dotata di microcontrollore, il “cervello” del nostro lettore di pH; LINK AMAZON
  • Misuratore PH digitale: è la sonda che acquisisce direttamente i valori di pH; LINK AMAZON
  • Cavetti Jumper: sono i cavetti che servono per collegare i diversi componenti alla scheda Elegoo Uno; LINK AMAZON
  • Monitor LCD: usiamo questo strumento per visualizzare il valore del pH acquisito; LINK AMAZON
  • Potenziometro 10K: serve per regolare il contrasto del monitor LCD; LINK AMAZON
  • Resistenza 220 ohm; LINK AMAZON
  • Strisce di carta tornasole: servono per misurare il pH di una soluzione acquosa. Ci serviranno per tarare il nostro lettore di pH. LINK AMAZON
  • NUOVO MIGLIORAMENTO: Stampa più chiara sui connettori femmina, il che li rende più precisi e più facili da usare.
  • Ora ELEGOO R3 Scheda utilizza il chip aggiornato invece dell’ ATMega8U2. E’ quindi più veloce nel trasferimento e ha più memoria.
  • È compatibile al 100% con la versione ufficiale di Arduino.
  • È il tuo aiutante a godersi la creazione pratica.
  • Noi abbiamo sempre cura dell’esperienza dei nostri clienti per migliorare i dettagli delle caratteristiche dei nostri prodotti.
  • L'elettrodo è composto da un elettrodo di vetro pH e un elettrodo di riferimento argento argento cloruro ed è un componente di misurazione del pHmetro per misurare il valore pH della soluzione acquosa.
  • La presa dell'elettrodo deve essere pulita e asciutta.
  • La soluzione di riferimento esterna dell'elettrodo è la soluzione 3NKCL.
  • Evitare la contaminazione incrociata tra le soluzioni durante la misurazione per evitare di compromettere l'accuratezza della misurazione.
  • L'elettrodo dovrebbe evitare l'immersione a lungo termine nella soluzione di acido fluorico.
  • Sono imballati in una sacchetto di busta.
  • I cavetti possono essere collegati fra loro per ottenere la lunghezza che serve.
  • Materiale: alluminio rivestito di rame. Lunghezza di ogni dupont wire: circa 20cm /8-inch.
  • Noi abbiamo sempre cura dell’esperienza dei nostri clienti per migliorare i dettagli delle caratteristiche dei nostri prodotti.
  • Sono inclusi nella confezione: 1x 40-pin cavetti jumper da maschio a femmina, 1x 40-pin cavetti jumper da maschio a maschio, 1x40-pin cavetti jumper da femmina a femmina.
  • Display 2 lines of 16 characters including letter, number, and symbol
  • Working voltage: 5V; contrast adjustable with a 50K potentiometer onside
  • Module dimensions: 80 x 36 x 12 mm; Viewing area size: 64.5 x 16 mm
  • Bright blue backlight (better than green), displaying characters clearly
  • Low cost and easy to use, perfect for beginners
  • La carta pH aiuta a mantenere un buon corpo sano testando molte delle solite sostanze quotidiane, tra cui succo di limone, latte, terreno idratato, saliva, urina, sudore, ecc.
  • La scala riporta da 1 a 14: 1 - 3 indica una sostanza molto acida, 4 - 6 indica una sostanza acida, 7 indica neutra, 8 - 11 indica alcalinità, 12 - 14 indicano un livello molto alto di alcalinità
  • Confezione: tabella colori PH 1-14 in ogni confezione, totale 240 pezzi da 3 pack
  • Le variazioni di colore della striscia reattiva devono essere abbinate alla scala cromatica della scala pH entro circa 15 secondi
  • Dimensioni: dimensioni approssimative del pacco 70 x 45 mm
  • WH148 Poteniometro a cono rotativo lineare singolo; Valore di resistenza: 10Kohm
  • Tipo di regolazione: regolazione superiore;Tipo: lineare singolo (tipo B);Caratteristiche: albero zigrinato;Alimentazione: CA 220V-6A
  • Diametro dell'albero: 6 mm / 0,2 pollici; Lunghezza dell'albero: 15 mm / 0,59 pollici; Diametro della filettatura di montaggio: 7 mm / 0,3 pollici
  • Dimensioni manopola: 15 x 17 mm / 0,6" x 0,67" (D*H); Colore manopola: nero; Lunghezza cavo connettore JST-XH2.54: 200 mm/7,8"
  • La confezione include: 3 pezzi con potenziometro a filo (con dadi, rondelle) + 3 manopole
  • Resistor Assortment Kit: include i valori di resistore più comuni da 10 Ω a 1 MΩ
  • Resistori assortiti Premium: resistori a film in metallo di alta qualità da ¼ di watt con tolleranza dell'1%
  • Resistors Variety Pack da 600 pezzi: non dovrai mai preoccuparti di non avere la resistenza specifica necessaria per il tuo circuito
  • Facile da usare: ogni valore è stato etichettato e confezionato singolarmente, ci sono indicazioni per il codice colore che ti aiutano a leggere la giusta resistenza
  • Ottima compatibilità: funziona bene con un'ampia varietà di applicazioni, inclusi progetti Arduino e altri esperimenti elettronici ed elettrici

Per l’ordine di questi componenti ho usato Amazon Prime, così da averli subito a portata di mano. Il servizio è stato davvero impeccabile, infatti dopo due giorni mi è stato consegnato tutto! Se vuoi iscriverti prova gratuita di Amazon Prime per 30 giorni clicca qui!

pH e Arduino: come fare i collegamenti

In questo paragrafo vediamo come fare i collegamenti per il nostro lettore di pH. Lo scopo finale è quello di visualizzare sul monitor i valori di pH “catturati” dalla sonda.

Sonda pHArduino
VS (CAVETTO ROSSO)5V
GND (CAVETTO NERO)GND
CAVETTO GIALLOA0
Monitor LCDArduino
VSSGND
VCC5V
RWGND
V0POTENZIOMETRO
RS12
E11
D45
D54
D63
D72
PotenziometroArduino
VSVS
GNDGND
CONTRASTOV0 LCD

pH e Arduino: come scrivere il codice

Bene, è arrivato il momento di capire come scrivere e caricare il codice, che fa funzionare il nostro lettore di pH, dentro la scheda Ardunio.

Prima di tutto ci serve l’IDLE, il programma made in Arduino che permette la scrittura dei codici e il loro caricamento all’interno dei microcontrollori. Lo puoi scaricare da questo link.

Se non sei molto pratico del mondo di Arduino ti consiglio il seguente manuale.

Cliccando qui puoi copiare/scaricare il codice per il nostro misuratore di pH.

Rivolgiamo un pò di attenzione alle riga 23: quel numero, 6.1, serve per tarare la sonda! Qui entrano in gioco le strisce tornasole: riempiamo un bicchiere con, ad esempio, dell’aceto. Inzuppiamo una cartina tornasole al suo interno e una volta estratta vediamo che colore assumerà.

Adesso, dopo aver caricato il codice all’interno del microcontrollore, immergiamo la sonda nell’aceto e vediamo se il valore che ci restituisce il monitor è uguale a quello della cartina tornasole ( circa 3).

Se il valore è simile ok, altrimenti dobbiamo cambiare ( nel mio caso l’ho già fatto) il numero, in modo da tarare la sonda.

Una volta tarata la sonda il nostro misuratore di pH è pronto per essere usato!

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