Wykorzystanie OpenScope MZ w analizatorze parametrów wody

Jakiś czas temu na łamach portalu Mikrokontroler.pl, wraz z Kamami.pl oraz firmą Digilent, organizowaliśmy konkurs dotyczący wykorzystania przystawki pomiarowej Digilent OpenScope MZ w aplikacjach IoT. Prezentujemy kolejny wyróżniony w konkursie  – “Wykorzystanie OpenScope MZ w analizatorze parametrów wody” Autorem projektu jest Łukasz Lentka.

Zgodnie z polskimi przepisami sanitarnymi dotyczącymi wody, woda produkowana i dystrybuowana przez systemy wodociągów jako woda pitna musi spełniać szereg parametrów, m. in. dopuszczalną zawartość różnych substancji i pierwiastków rozpuszczonych w wodzie. Jednym z najbardziej ogólnych parametrów, który uwzględnia zawartość wszystkich nieorganicznych substancji rozpuszczonych w wodzie jest parametr TDS (ang. Total Dissolved Solids), który dotyczy zarówno substancji mających wpływ na twardość wody (np. wapń) jak i tych, które takiego wpływu nie mają (np. sód). W celu ciągłego monitorowania jakości wody dostarczanej do budynku zaproponowałem użycie płytki OpenScope MZ jako analizatora parametrów wody dostarczanej z sieci wodociągowej.

Pierwszy kanał oscyloskopu wykorzystałem do pomiaru parametru TDS oraz przewodności wody, które są do siebie wprost proporcjonalne. W tym celu użyłem modułu do pomiaru czystości wody firmy DFRobot z serii Gravity. Moduł ten posiada analogowe wyjście, którego napięcie jest proporcjonalne do parametru TDS mierzonej wody. Zasilanie modułu zostało zapewnione dzięki napięciu 3,3 V pozyskanemu z pierwszego kanału zasilacza dostępnego na płytce OpenScope. Kalibracji modułu dokonałem w oparciu o równoległe pomiary dokonane referencyjnym miernikiem TDS. Jak wiadomo, przewodność wody, a co za tym idzie TDS, są zależne od temperatury, dlatego należy podawać ich wartość po skompensowaniu jej za pomocą odpowiednich wzorów do temperatury referencyjnej (zwykle 25^oC). W tym celu istotne jest mierzenie temperatury wody.

W związku z tym wykorzystałem drugi z kanałów oscyloskopu, do którego podałem napięcie z dzielnika rezystancyjnego utworzonego z rezystora 10 kΩ oraz termistora NTC 10 kΩ. Do zasilenia tego dzielnika użyłem drugiego z kanałów zasilacza z płytki OpenScope. Dzięki ciągłemu monitorowaniu zawartości substancji rozpuszczonych w wodzie i unormowaniu tej wartości do temperatury odniesienia, możemy być na bieżąco z jakością wody, z której korzystamy w naszym domu.

Do jednego z wejść cyfrowych postanowiłem podłączyć sygnał z przepływomierza turbinkowego, który daje informację o ilości pobieranej wody. Mam nadzieję, że zaproponowane przeze mnie wykorzystanie płytki OpenScope pozwoli na przyszłą integrację z systemem automatyki budynkowej, w który planuje wyposażyć swój dom. Wtedy informacje o jakości wody mogłyby być przesyłane do modułu centralnego, który informowałby o tym, że woda nie spełnia określonych wymagań i konieczne jest pozyskanie wody pitnej z innego źródła. Ponadto monitorowanie poboru wody za pomocą przepływomierza mogłoby informować o konieczności zamknięcia głównego elektrozaworu wody w przypadku, gdy np. jesteśmy na wakacjach, a pobór następuje wskutek awarii sieci hydraulicznej w naszym domu.