martedì 4 ottobre 2016

Sensori immersi in acqua con parti in rame che si corrodono? Vediamo qualche soluzione!

Abbiamo già affrontato il problema dei sensori con parti in rame che si immergono in acqua, o nel terreno, o che comunque per effettuare i loro rilevamenti devono rimanere a contatto con l'acqua. Come se non bastasse, questi sensori basano il loro funzionamento sulla conducibilità elettrica, pertanto il loro destino è segnato: brevemente, oltre a surriscaldarsi, vanno aincontro a un inevitabile processo di elettrolisi, che corrode il rame e distrugge fisicamente il sensore!
La soluzione proposta da coltivino e integrata nel suo firmware è il già descritto metodo snap-read, con il quale il sensore si attiva per una frazione di secondo, per poi rimanere inattivo ed elettricamente scollegato per i dieci o venti secondi successivi, rendendo impossibili sia il surriscaldamento che l'elettrolisi.
Bisogna però tener conto che, seppur a ritmi trascurabili, la corrosione del rame a contatto con l'acqua resta un dato di fatto. Basti pensare allo stato in cui si trova una moneta di rame dopo essere stata lasciata a lungo sul fondo di una fontana! Se la moneta così abbandonata fosse stata di stagno si sarebbe comunque ossidata, ma di certo non corrosa!
Per questo motivo, un accorgimento ulteriore da associare al metodo snap-read per ottenere un'ottima affidabilità è la stagnatura manuale delle striscette di rame.
Alcuni sensori in commercio, fra i quali la maggior parte di quelli per il rilevamento della pioggia, o dell'umidità del terreno, hanno le piste in rame già rivestite da un sottilissimo strato di stagno. Un lavoro analogo può tuttavia essere ottenuto con del filo di stagno, un saldatore e una mano ferma.
  • Fissiamo il sensore in una posizione che lasci esposte e ben raggiungibili le parti in rame che vogliamo stagnare;
  • appoggiamo la punta del saldatore su una estremità di una pista, o di due contemporaneamente (lo stagno tenderà comunque ad aderire al rame e non alla basetta);
  • senza perder tempo, appoggiamo il filo di stagno sulla pista, davanti al saldatore;
  • con un movimento uniforme facciamo scivolare il saldatore e il filo di stagno verso l'altra estremità della pista, avendo cura di spingere lo stagno contro la pista man mano che si consuma, per evitare che la linea di stagnatura si interrompa;
  • procediamo così per tutte le piste, avendo cura che lo stagno non metta mai in comunicazione due piste. Se ciò accadesse, sarà necessario rimuovere lo stagno in eccesso;
  • lasciamo raffreddare e utilizziamo normalmente il sensore, sempre con il metodo snap-read!
Con questo accorgimento, la longevità dei sensori è portata al massimo. Ovviamente, ricordiamo che, per un utilizzo prolungato in un contesto definitivo, le parti non immerse devono essere collegate al circuito tramite saldature e non con dei "jumpers". I jumpers vanno bene per la prototipazione, ma non sono destinati alle applicazioni professionali, perchè vanno incontro ad ossidazione e a falsi contatti. Inoltre, è consigliabile rivestire accuratamente ed abbondantemente la parte non immersa e i contatti saldati con del materiale isolante: ad esempio, una dose generosa di resina epossidica andrà benissimo. Inutile dire che impiegare nastro isolante o guaina termorestringente per isolare queste parti così vicine o addirittura a contatto con l'acqua sarebbe perfettamente inutile.
Ogni tanto, per un corretto rilevamento dei dati, ricordiamoci solo di dare una pulita alle piste stagnate, che torneranno come nuove!

giovedì 29 settembre 2016

modalità giorno/notte e relè temporizzati con snap-read.

In questo post, vedremo come opera il fotoresistore di coltivino.


Ho inserito un fotoresistore a monte dell'intero circuito, per creare due diverse modalità: di giorno le letture dei sensori vengono elaborate e vanno eventualmente ad attivare i relais, sulla base dei dati ambientali e delle regole impostate, mentre di notte tutti i relais sono inattivi. Anche di notte, però, nonostante gli attuatori siano disattivati in risposta alla mancanza del sole, l'intero set di rilevamenti è registrato e trasmesso; così, le informazioni ambientali sono consultabili in tempo reale su seriale (o in http) 24 ore su 24.





Si noti che i relay si attivano e si disattivano sempre con uno scarto di 5 secondi l'uno dall'altro; ciò è utile per evitare di sommarne gli eventuali "spunti" (entrambi, nell'applicazione reale, controllano elettropompe), ma anche per farli lavorare entrambi con un solo diodo montato in antiparallelo a protezione del circuito (contro il rischio dei pesanti ritorni di tensione invertita tipici dei relais).

Si vede chiaramente, nel video che segue, la sequenza della temporizzazione:

  • a seguito dello snap-read sui sensori, avviene l'eventuale cambio di stato del primo relay, il quale, se sussistono le condizioni necessarie, accende un led;
  • l'atro relay, rispondente a regole e funzioni del tutto differenti da quelle che controllano il primo, risponde con un ritardo di cinque secondi, attivando anch'esso il suo led solo se sussistono le condizioni necessarie;
  • trascorsi ancora cinque secondi, avviene una nuova lettura dei sensori e se il fotoresistore registra un livello di luce superiore alla soglia che ho impostato, questi valori possono generare un cambio di stato degli attuatori.

martedì 27 settembre 2016

Prototipazione ultimata per il circuito centrale!

Il circuito centrale di coltivino è finalmente completo. Questo circuito permette già di registrare in tempo reale e di elaborare automaticamente le condizioni ambientali. Può gestire le irrigazioni e le nebulizzazioni calcolando il comportamento da assumere sulla base dei dati raccolti, mantenendo il microclima ideale per le piante che desideriamo coltivare.


La versione commerciale stand-alone di coltivino sarà prodotta professionalmente su circuiti stampati, anche con l'impiego di integrati elettronici, e alloggiata in un solido case per esterni. Si alimenterà ad energia solare e sarà pilotabile anche da lontano, da pc o da smartphone, tramite internet!

Con coltivino potrai conoscere tutti i dati ambientali percepiti dalle tue piante, azionare le irrigazioni e le nebulizzazioni o occuparti di tutt'altro, mentre coltivino si prende cura delle tue piante seguendo le regole da te impostate. Sarà possibile scegliere la configurazione più adatta alle tue esigenze: per piante grasse, mediterranee, alpine, acquatiche o semiacquatiche; per balcone, serra, giardino, terrario, paludario o acquario; per vasi, aiuole, orto o frutteto.


Ecco un video del prototipo, nel quale si evidenzia il metodo snap-read per la lettura dei dati con un risparmio energetico del 97,5%!


lunedì 26 settembre 2016

Collaudo completato per il metodo "snap-read"!


snap-read è il metodo adottato da coltivino per gestire i suoi sensori. Presenta i seguenti vantaggi:
  • elimina il problema dell'elettrolisi, che corrode le parti in rame dei sensori immersi in acqua, nei quali transita la corrente;
  • impedisce il surriscaldamento dei sensori, prolungandone al massimo la durata;
  • ci fa risparmiare il 97,5% di energia elettrica;
  • annulla le fasi di "rimbalzo" da HIGH a LOW (e viceversa) in prossimità dei valori di soglia.
In associazione allo snap-read, consiglio vivamente di stagnare le piste in rame (vedi post approfondito) per evitare che il contatto con l'acqua, seppur molto lentamente, le consumi.
Per chi volesse saperne di più sullo snap-read, ho scritto una pagina approfondita sul tema, dove è disponibile anche uno sketch di esempio per integrarlo in qualsiasi progetto di controllo basato su Arduino.

sabato 24 settembre 2016

Finalmente avviata la fase di prototipazione!

coltivino è un versatile sistema avanzato di lettura e successiva manipolazione automatica e remota del microclima per la coltivazione di piante, configurabile in base alle esigenze specifiche delle specie da coltivare e gestibile anche da computer o smartphone, tramite Internet. Sarà quindi possibile prendersi cura delle proprie piante anche da lontano, oppure impostare delle regole e lasciare che coltivino faccia da solo tutto il lavoro, mentre ci occupiamo d'altro.

Al momento della pubblicazione di questo post, solo gli elementi essenziali di coltivino sono stati progettati.

Vedi i post più recenti se desideri conoscere lo stato attuale della progettazione. 


Il codice di programmazione principale e lo schema elettronico centrale di coltivino sono open source, nello spirito di condivisione che dovrebbe guidare ogni maker che si rispetti. Chi volesse, quindi, con un po' di preparazione e di buona volontà, potrà realizzare, partendo da questa base, una sua versione casalinga di questo progetto acquistando i componenti elettronici necessari.

Alloggiata in un case per esterni o per interni, con console di controllo locale e connettività Internet, dotata di tutti gli accessori per il fissaggio a parete o su ringhiera nonchè di funzioni avanzate, la solida versione stand-alone di coltivino sarà realizzata su circuiti stampati, anche con l'impiego di integrati elettronici. Si tratterà di un vero e proprio elettrodomestico, acquistabile da coltivatori amatoriali e professionali di tutti i livelli in una vasta gamma di possibili configurazioni, studiate appositamente per le esigenze di ogni tipologia di piante, da quelle acquatiche a quelle tropicali, dalle cactacee alle bulbose e con configurazioni personalizzate su richiesta per balcone, per terrario, per serra, per orto, per frutteto o per giardino.