Tra i vari sensori disponibili per Arduino troviamo anche un modulo pH-metro, solitamente completo di sonda, che fornisce una tensione inversamente proporzionale al valore di Ph misurato dalla sonda.
Tale modulo viene spesso venduto senza alcun tipo di istruzioni rendendone l’uso piuttosto difficoltoso.
In questo articolo vedremo come usare e tarare tale modulo.
Teoria
Come funziona un sensore di pH? Da wikipedia:
“La sonda per pH è generalmente un elettrodo a vetro che misura la differenza di potenziale elettrico su due lati di una sottile membrana di vetro posta all’estremità dell’elettrodo, tale differenza di potenziale è legata alla differenza tra le concentrazioni degli ioni idrogeno all’interno e all’esterno della membrana. Un’unità di pH generalmente produce una differenza di potenziale di circa 0,059 V.“
Si tratta quindi di realizzare un amplificatore ad alta impedenza di ingresso (le sonde pH hanno una elevata impedenza di uscita) che amplifichi quel tanto necessario a far rientrare le tensioni generate entro tutto il range della sonda nei valori misurabili da Arduino, quindi da 0 a 5V con il neutro (pH7) a 2,5V.
Spiegazione dei terminali di uscita/ingresso
- plug BNC: Ingresso sonda. Dovrebbe funzionare con qualsiasi sonda a vetro, previa calibrazione.
- Pin To: Temperature Out. Non funziona se sullo stampato non è montata la sonda di temperatura.
- Pin Do: Data Out. Uscita digitale regolabile con trimmer. Indica il raggiungimento di una soglia di pH impostata accendendo il led corrispondendte e ponendo ad 1 tale uscita.
- Pin Po: Uscita analogica (0..5V) lettura pH. L’uscita è invertita (quindi lettura pH14<pH0).
- Pin G/GND: Massa generale e massa analogica.
- Pin V+/VCC: Ingresso alimentazione 5V CC (Può essere fornita dal modulo Arduino, assorbimento 5..10mA).
- Potentiometro blu vicino al BNC (PZero): Azzeramento pH (pH7).
- Potentiometro blu vicino ai pin di ingresso/uscita (PLimit): Aggiustamento del limite per l’uscita Do.
Calibrazione dello zero (pH7)
Togliere la sonda dal BNC e cortocircuitare l’ingresso. A questo punto ruotare “PZero” fino a leggere su “Po” 3.0V
La taratura della scala, invece, deve essere fatta via software, misurando due campioni (uno acido ed uno alcalino, a sonda ovviamente pulita) di pH noto, traducendoli nei corrispettivi valori di tensione e calcolandone lo step per ogni grado pH. Per semplificazione utilizzeremo un solo campione considerando pH7 a 3.0V come secondo punto di misura.
Es:
Lettura a pH 4.01=3.177V
Lettura a pH 7=3.0V
Vstep=(VpH4-VpH7)/(pH4-pH7) =>
Vstep=(3.177-3.0)/(4.01-7) =>
Vstep=-0.059V
Vstep indica la variazione (in più o in meno) rispetto al valore di tensione misurato a pH7 per ogni grado pH.
La formula per ottenere dalla misura di tensione il pH sarà quindi:
7+(Vlettura-3.0)/Vstep =>
7+(Vlettura-3.0)/-0.059
è possibile fare una taratura su 2 punti? Mi spiego meglio, in genere i Phmetri per aquariologia dolce si tarano su Ph 7.01 a 20°C ( Δ /ph ) e 4.01 (Mv/ph) con soluzioni tampone note.
Queste schedine che risoluzione hanno? Ovviamente sonda a parte, I valori di ph lavorando su base logaritmica fanno una grande differenza infatti Ph 6 è più acido di Ph7 di 100 volte e non di un punto come si potrebbe pensare, da qui l’importanza di avere 2 decimali con risoluzione max 0.02 ph +/- 1 digit.
Prova a dare un’occhiata a questa pagina, in inglese, dove la taratura é trattata più esaustivamente. Non credo però che la precisione di tale circuito possa arrivare a toccare i due decimali.
https://www.e-tinkers.com/2019/11/measure-ph-with-a-low-cost-arduino-ph-sensor-board/
Grazie
per la risposta, ho preso visione del link che mi hai postato, purtroppo leggendo le specifiche di queste schede la risoluzione mi rimane insufficiente per l’uso che ne vorrei fare. Attualmente ho un vecchio phmetro commerciale della Dupla con tre trimmer uno per il delta ph (ph7) uno per Mv/ph (Ph4) e questi sono i 2 punti di taratura per il dolce, per il marino ivece sarebbero Ph9, Ph7 rispettivamente.
Il terzo trimmer regola la soglia che al suo superamento pilota un relè per l’elettrovalvola C02 in modo di mantenere il ph tra + 0,1 a salire e – 0,05 a scendere del valore impostato (isteresi).
Mi sarebbe piaciuto rimpiazzarlo con arduino in modo di avere una regolazione più flessibile in quanto su questo l’isteresi non è impostabile ma solo il valore di soglia.