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Come misurare la conducibilità di un acquario

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[31] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 2 lug 2019, 20:39

PietroBaima ha scritto:Vuoi sapere cosa sia un oscillatore sinusoidale? posso affidarti a Foto UtenteMarcoD? Se vuole seguirti e magari darti qualche circuito saresti in ottime mani.
Idem per il filtro.


Nessun problema, se per lui va bene.

PietroBaima ha scritto:Per il circuito che hai linkato, si tratta di un giocattolo. Non tengono conto della temperatura, né del potenziale di semicella. L'unica cosa buona che fanno è fare una misura non in continua, ma poi non filtrano però... #-o


Ah... niente allora
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[32] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 2 lug 2019, 20:47

PietroBaima ha scritto:Anche il decimo di grado non è banale da ottenere. Non so, scusa se non mi fido, ma mi piacerebbe che facessi un test con un termometro campione.


Avrei volentieri tolto il secondo decimale, ma non riesco...
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[33] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 2 lug 2019, 22:53

Faccio una considerazione sulla geometria del misuratore. Prendo in esame la resistività (che è l'inverso della conducibilità) per comodità.

La resistività di un materiale è una grandezza intensiva. Essa non dipende da quanto materiale sto misurando o come lo sto misurando. Dipende solo dalla natura del materiale stesso. È definita come \rho=E/J, dove per comodità ho usato i moduli dei vettori del campo elettrico e della densità di corrente.

L'obiettivo qui è misurare la resistività (o la conducibilità) partendo da grandezze estensive, che sono la tensione e la corrente ai capi del misuratore. Dove sta l'inghippo? Sta nel fatto che devi conoscere la configurazione del campo di corrente che si apre nel materiale. Non è sufficiente porre gli elettrodi a 1 cm di distanza perché la densità di corrente \bar{J} si espande in tutte le direzioni appena esce da un elettrodo, per poi richiudersi all'interno dell'altro.

La conseguenza di ciò è che supponendo di star misurando 1 cm (quadro? cubo? lineare? ci arriviamo dopo) avrai un risultato che sottostima enormemente la resistività reale. Questo accade appunto perché il campo di corrente occupa effettivamente tutta l'acqua nell'acquario prima di rientrare nell'altro elettrodo, e fa "molta meno fatica" di quella che farebbe in un volume cubico (parallelepipedico) di lato 1 m e lungo 1 cm (ci stiamo avvicinando).



Al che ti chiederai come possano funzionare, per esempio, questi:

1-750x750.jpg
1-750x750.jpg (29.4 KiB) Osservato 541 volte


Beh, funzionano perché questo effetto viene preso in considerazione. Per alcune geometrie il calcolo analitico è anche possibile in modo relativamente semplice.

Ci sono molti modi a questo punto in cui puoi procedere. Il più semplice che mi viene in mente è quello di creare una struttura "a forca", e comunque a geometria fissa, da poter caratterizzare immergendola in un liquido di resistività nota.

Il problema che incontrerai (difficile dire quanto possa influire) è che con una struttura simile in uno spazio confinato il campo sarà fortemente dipendente dalla vicinanza dei bordi. Le sonde per il terreno, infatti, suppongono "campo nullo all'infinito", in pratica suppongono terreno infinitamente esteso (e questo è in pratica sempre vero). Nell'acquario invece ci saranno le pareti a confinare la densità di corrente, e lo faranno in un modo che dipende da dove la posizioni (e dagli oggetti all'interno dell'acquario).

Un'alternativa potrebbe essere quella di confinare in modo "noto" il campo J all'interno di una struttura da te definita, ad esempio così:



In questo modo, misurata la resistenza del campione, potresti ricavare la conducibilità supponendo i campi uniformi e confinati nel volume.
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[34] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 2 lug 2019, 23:18

Durante la laurea magistrale, all'esame di misure e strumentazione, ho provato a costruire un pluviometro capacitivo.

Dopo due mesi di lavoro avevo raggiunto un'accuratezza dell'ordine dei centimetri su un fondo scala di 30 cm. In più rimanevano dei problemi di natura tuttora sconosciuta, che nemmeno con il professore siamo riusciti a decifrare. Ad esempio, c'era questa lenta deriva di misura quando il pluviometro si svuotava, che all'inizio attribuivo all'umidità residua nella cavità, ma che poi rimaneva anche soffiando o asciugando i bordi. Alla fine ho lasciato perdere per mancanza di tempo.

Dei miei amici invece hanno costruito un anemometro a filamento che funzionava meglio dei misuratori commerciali.
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[35] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 2 lug 2019, 23:25

Grazie della spiegazione, qualcosa sono riuscito a capire.

Quindi, se io riesco a costruire una "sonda" con elettrodi di forma nota, a loro volta in una "scatola" di misure note, posso arrivare infine a considerare i "disturbi" derivati dai bordi, che però a questo punto conosco, in quanto io il creatore di tali barriere.

Corretto?

Ora manca solo tutta la parte elettronica... che non so come fare #-o
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[36] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 2 lug 2019, 23:28

Mmmm no, o fai una cosa o fai l'altra. Se fai la forca devi caratterizzarla (o fare simulazioni FEM), se fai la struttura contenitiva basta qualche conto.

Chiaramente la struttura contenitiva deve avere pareti isolanti.

Comunque la "circuiteria" è abbastanza banale, ci vorrà un po' di programmazione e considerazioni chimico-fisiche più che altro.
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[37] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 2 lug 2019, 23:33

Io andrei sulla struttura di chiusura.
Un parallelepipedo aperto su di una faccia, costruito con plexiglass, può andare?
Oppure un supporto, sempre a parallelepipedo, stampato in 3D con PLA?

Per i circuiti, posso chiedere a te?
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[38] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 2 lug 2019, 23:41

Io ti posso dare volentieri una mano, ma la fatica la devi fare tu.
Se le tue conoscenze di elettronica, fisica, chimica e programmazione sono basse in almeno 2/4 delle materie, forse sarà piuttosto difficile uscire da questo problema perché significherebbe farti un tutorial completo su misura.

Se davvero sei interessato, prova a cominciare con uno schematico per la misura della resistenza, e fai una stima delle grandezze che ci saranno in gioco.

Tutto questo verrà poi a scontrarsi con i problemi avanzati all'inizio del thread.
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[39] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 2 lug 2019, 23:50

Disposto a fare ciò che mi dici...ma...
Cosa devo fare? che intendo per uno schematico per la misura della resistenza?
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[40] Re: Come misurare la conducibilità di un acquario

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 3 lug 2019, 8:52

che intendo per uno schematico per la misura della resistenza?

Uno schema elettrico del cicruito.
Possiedi un multimetro ?
Potresti all'inizio misurare la resitenza della sonda in acqua di varia salinità, formisci i risultati, poi possiamo dimensionare un circuito a partitore (definire un valore di resistenza 1 Mohm ?, 100 kohm ?) per misurare la stessa resistenza con una misura di tensione, valida poi per usarla con arduino.

Io andrei sulla struttura di chiusura.
Un parallelepipedo aperto su di una faccia, costruito con plexiglass, può andare?

Io adopererei uno scatolino in plastica, simile a quello delle tic-tac (pastigllette), poni gli elettrodi
(lamierino di rame per le prime prove?, meglio acciaio) sulle due facce inferne di superfice maggiore. saldi fili con rivestimento isolante agli elettrodi.
Noti superficie elettrodi, e distanza fra gli elettrodi e resitenza si calcola la resistività o conduttività.

Fai un foro sulle altre pareti per l'ingresso acqua.

Quindi, se io riesco a costruire una "sonda" con elettrodi di forma nota, a loro volta in una "scatola" di misure note, posso arrivare infine a considerare i "disturbi" derivati dai bordi, che però a questo punto conosco, in quanto io il creatore di tali barriere. I disturbi del bordo vasca dovrebbero esssere ininfluenti.


Ora manca solo tutta la parte elettronica... che non so come fare
Ma non sei esperto di arduino ?
O_/
p.s.:
E' poco pertinente, ma date una occhiata a questo sito: http://www.dos4ever.com
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