Osmoregolatore elettronico

Osmoregolatore elettronico fai da te

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INTRODUZIONE

Con questo articolo andrò a spiegare come realizzare un osmoregolatore elettronico.
L’idea di costruire tale accessorio è venuta dopo aver scoperchiato il mio acquario di acqua dolce; l’evaporazione era eccessiva e continuare a rabboccare giornalmente mi era praticamente impossibile.
Volevo trovare quindi un modo per riuscire a mantenere costante il livello in vasca e questa soluzione ha reso possibile il tutto.

FOTO DEL MATERIALE NECESSARIO

Qui vorrei fare una premessa poiché ho sviluppato due tipologie di osmoregolatore per due utilizzi distinti: il primo viene utilizzato per comandare una pompa di carico, mentre il secondo aziona un’elettrovalvola, che può quindi agire sull’impianto d’osmosi.
Per evitare di mettere le stesse foto due volte le inserisco tutte qui specificando in che circuito verranno usati.
Per quanto riguarda le resistenze metto una sola immagine esemplificativa, visto che sono pressoché tutte uguali come struttura, ovviamente cambierà il valore da una all’altra. Stesso discorso per i led, inserisco una foto di un unico colore.

  Saldatore a stagno Stagno
  Stagno
  Scatola elettrica per circuito ( Gewiss 120x80mm)
  Barrette acciaio inox – Sonde
  BASETTA MILLEFORI  – Entrambi i circuiti
  INTEGRATO NE555 – Entrambi i circuiti
  Resistenza – Entrambi i circuiti
  TRIMMER – Primo circuito
  TRANSISTOR – Entrambi i circuiti
  CONDENSATORE POLIESTERE – Primo circuito
  CONDENSATORE ELETTROLITICO – Primo circuito
  Rele 12 V (Contatti 230 V) – Entrambi i circuiti
  MORESETTI PER STAMPATO – Entrambi i circuiti
  LED – Entrambi i circuiti
  Interruttore – Entrambi i circuiti
  Alimentatore 12V – Entrambi i circuiti


Ulteriori accessori che servono sono:

– Avvitatore
– Punte per forare
– Un paio di viti per fissare il circuito alla scatola
– Una presa 16 A
– Una spina 16 A

REALIZZAZIONE

Come ho già accennato precedentemente ho sviluppato due osmoregolatori. Il mio punto fisso in entrambe le realizzazioni è stato quello di costruire un oggetto piccolo, semplice, poco visibile, ma allo stesso tempo sicuro.
Per questo ho eliminato in principio il galleggiante a causa di blocchi che può avere, introducendo al suo posto le sonde (io utilizzo acciaio inox di un paio di millimetri di spessore).
Quest’ultime, una volta collegate al circuito, rilevano la presenza del livello in vasca e, in caso di un suo abbassamento, comandano una pompa di carico o un’elettrovalvola.

Per quanto riguarda le due sonde, una dovrà essere sempre a contatto con l’acqua, mentre bisognerà tagliare la seconda ricordandosi che quest’ultima farà il livello vero e proprio; allego una foto per spiegare meglio.

Lo spazio che occupano è minimo e la possibilità che si “blocchino”, come ogni tanto succede con i galleggianti, è praticamente impossibile.
Volevo realizzare un sistema per rendere il tutto ancora più sicuro e lo spiegherò suddividendo i due osmoregolatori, più precisamente: RABBOCCO TRAMITE POMPA e RABBOCCO TRAMITE IMPIANTO a OSMOSI.

PRIMO CIRCUITO – Rabbocco tramite pompa

FUNZIONAMENTO

Per rendere davvero sicuro il tutto, ho accoppiato il primo circuito ad un altro, il quale, grazie ad un timer, regola la massima durata del rabbocco, settandola grazie ad un trimmer (resistenza variabile).
L’operazione deve essere eseguita in questa maniera: in un contenitore a parte, svuotate qualche litro dell’acqua dell’acquario; collegate il circuito e le sonde e infine accendete l’osmoregolatore grazie all’interruttore.
Il circuito rileverà la mancanza del livello in acquario e attiverà la pompa. Controllate se il timer blocca la pompa prima di aver completato il rabbocco.
In questo caso si deve agire sul trimmer ruotandolo in maniera da allungare il suo tempo di intervento, in modo da permettere di completare il rabbocco. Rifate lo stesso procedimento fino a che non vedete che il rabbocco avviene normalmente, avendo l’accortezza di lasciare qualche secondo in più.
Bisogna precisare che in condizioni normali il timer non dovrebbe mai intervenire poiché le sonde dovrebbero rilevare il livello ripristinato e bloccano automaticamente il rabbocco.
Nel caso in cui, per qualche guasto o anomalia, le sonde dopo il tempo impostato non rilevano l’effettuato rabbocco, la pompa continuerà a mandare acqua, ma comunque arrivati ad un certo limite, il timer bloccherà il tutto, impedendo lo svuotamento di tutta l’acqua d’osmosi in vasca.
Quando succede ciò, l’osmoregolatore smette di funzionare e resterà acceso un led rosso che indica il mancato rabbocco; bisogna quindi agire sull’interruttore, spegnendo e riaccendendo il circuito.

IL CIRCUITO ELETTRONICO

Note
L’interruttore di accensione è collegato in serie ai +12VDC in modo da accendere o spegnere il circuito.
Un NO (contatto normalmente aperto) del RELE’ 1 “taglia” l’alimentazione del secondo circuito, mentre l’altro contatto NO va ad accendere il led rosso.
Per quanto riguarda il RELE’ 2, un contatto NO accende il led giallo; l’altro contatto NO aziona infine la pompa di carico.

COMPONENTI ELETTRONICI DA USARE

Componente Quantità necessaria
Basetta millefori Minimo 10×6 cm
Integrato NE555 2
Resistenza  5,1 KOhm 3
Resistenza  10 kOhm 2
Resistenza  1 kOhm 3
Resistenza  30KOhm 1
Resistenza 75 kOhm 1
Trimmer  0-200 kOhm 1
Transistor  BC237 2
Condensatore  0,1 microF 1
Condensatore  100 microF 1
Relè  12Volt DC  (contatti  230VAC ) 2
Morsetti per circuito stampato 6
Led luminoso verde 1
Led luminoso rosso 1
Led luminoso giallo 1
Interruttore 1
Alimentatore 12V 1

 

SECONDO CIRCUITO – Rabbocco tramite impianto a osmosi

FUNZIONAMENTO

Questo circuito è diverso dal primo, in quanto al posto del timer utilizza altre due sonde inox che controllano il livello massimo (sensore 3 e 4).

Il funzionamento è sempre lo stesso, un primo circuito controlla il livello e aziona un elettrovalvola che permette il rabbocco. Normalmente una volta che questo primo circuito rileva il completo ripristino del livello chiude l’elettrovalvola, bloccando il rabbocco.
Nel caso ciò non accada, il secondo circuito bloccherà il tutto quando l’acqua raggiungerà il livello massimo, preimpostato grazie alla seconda coppia di sonde.

IL CIRCUITO ELETTRONICO

Note
Vale praticamente lo stesso discorso dell’altro circuito.
Anche in questo caso l’interruttore di accensione è collegato in serie ai +12VDC in modo da accendere o spegnere il circuito.
Un NO (contatto normalmente aperto) del RELE’ 1 “taglia” l’alimentazione del secondo circuito, mentre l’altro contatto NO va ad accendere il led rosso.
Per quanto riguarda il RELE’ 2, un contatto NO accende il led giallo; l’altro contatto NO aziona infine la pompa di carico.

COMPONENTI ELETTRONICI DA USARE

Materiale elettronico Quantità necessaria
Basetta millefori Minimo 10×6 cm
Integrato NE555 2
Resistenza  5,1 KOhm 4
Resistenza  10 kOhm 2
Resistenza  1 kOhm 3
Resistenza 75 kOhm 2
Transistor  BC237 2
Relè  12Volt DC  (contatti  230VAC ) 2
Morsetti per circuito stampato 8
Led luminoso verde 1
Led luminoso rosso 1
Led luminoso giallo 1
Interruttore 1
Alimentatore 12V 1

CONCLUSIONI

Adesso che vi ho descritto il funzionamento e il circuito elettronico di entrambi i circuiti vorrei spendere qualche parola per la realizzazione vera e propria.
Diciamo che se si ha un minimo di praticità e conoscenza con il materiale elettrico/elettronico non sarà un gran problema realizzare questo fai da te.
Ovviamente per saldare è utile avere un po’ di esperienza, o magari esercitarsi per prendere un po’ di manualità con stagno e saldatore, ma vedrete che non sarà niente di così impossibile.
Il saldatore se riuscite a procurarlo con una punta fine è meglio, in quanto ci saranno parecchie saldature vicine e rischiate di fare un disastro con una punta troppo grande. Per lo stagno vale lo stesso discorso, un diametro fino vi permetterà di fare saldature migliori.
Calcolate bene gli spazi dove mettere i componenti, magari posizionandoli tutti prima di saldare e cercate di visualizzare (o anche di buttare giù uno schema) di come li collegherete tra di loro: questo vi eviterà di creare incroci strani e fastidiosi.
Durante la realizzazione di entrambi gli osmoregolatori bisogna stare attenti a due cose principalmente.
Se utilizzate il trimmer che ho usato io (quello che ho messo in foto per capirci), tagliate il piedino 1 e usate il 2 e il 3 per i collegamenti.
Altra cosa state attenti alle polarità del condensatore elettrolitico; la striscia blu chiara con i “meno” va rivolta verso la polarità negativa del circuito.
Posto qui invece un paio di immagini riguardo a come vanno collegati i transistor, dato che è facile sbagliarsi.

     

Anche se non è obbligatorio usarlo, vi potrà tornare molto utile un tester (multimetro) per controllare il valore delle resistenze, dei condensatori e per verificare la corretta saldatura dei componenti una volta installati sulla schedina millefori.
State attenti ad acquistare i relè per stampato a 12VDC con scambio 230VAC!
In entrambi i circuiti che ho allegato sopra si possono fare delle aggiunte che riporto di seguito.
Innanzitutto è bene, o meglio d’obbligo, inserire un diodo in parallelo al relè; in questo modo il relè viene protetto dalle sovratensioni dato che la corrente dall’induttore si trasferisce al diodo anziché sulla bobina del relè.
Ecco un’immagine di come bisogna collegarlo:

Qui sopra ho scritto di utilizzare un diodo 1N4148, ma si può benissimo usare anche un 1N4007.
Un’altra accortezza che si può avere è quella di collegare un diodo in serie all’interruttore di accensione. In caso di errato collegamento dei poli dell’alimentatore (quindi invertendo il negativo col positivo), il diodo protegge il circuito.

Un’ultima nota, quando vedete la linea blu che “scavalca” un’altra linea di collegamento, significa che tra di loro non c’è nessuna unione, sono quindi due tratteggi separati.

Per finire, si può collegare anche un condensatore in poliestere da 10 nanoF tra il pin 5 dell’integrato e massa; questo aiuterà ad eliminare eventuali disturbi.
Per quanto riguarda il contenitore, potete utilizzare un trapano per forare la scatola che conterrà il circuito. Solitamente io faccio 4 fori nella parte superiore: tre dove andranno inseriti i led di visualizzazione dello stato del circuito e un altro per l’interruttore che accenderà il tutto.

Nella parte frontale invece ho forato in maniera da far passare i fili delle sonde e dell’alimentazione del circuito.

Nella parte opposta ho invece fatto due fori per far passare il cavo di alimentazione dell’elettrovalvola o della pompa.

Un’immagine di come si presenta il mio osmoregolatore.

Per collegare direttamente la scatola alla presa a 220V di casa e quindi all’elettrovalvola o alla pompa di carico bisogna fare in questo modo: si porta un cavo da 3×1,5mm2 nella scatola facendolo passare dai fori fatti lateralmente. Si collega la fase (solitamente filo marrone o nero) al corretto morsetto per stampato (che sarebbe quello che è stato saldato a un contatto normalmente aperto del relè che attiva la pompa o l’elettrovalvola, come da schema).

Si fa entrare nella scatola il secondo cavo e si collega la fase all’altro morsetto saldato sempre al contatto NO del secondo relè.
I neutri (filo blu) di entrambi i cavi si collegano insieme, si può usare un morsetto o un mammut. Stessa cosa si deve fare con la terra (filo giallo-verde).
Ovviamente ai capi dei cavi si deve collegare una spina e una presa.
Il risultato del progetto finito dovrebbe essere simile a questo:

1. Cavo da 3×1,5 mm2 con spina e presa per il collegamento rispettivamente alla presa di casa e all’elettrovalvola o alla pompa di carico;
2. Alimentatore 12V corrente continua;
3. Fili per collegare le sonde al circuito;
4. Scatola contenente il circuito

Un ulteriore particolare delle sonde installato sul bordo vasca.

I fili sono stati saldati e coperti con della guaina termorestringente in modo da evitare contatti tra di loro.
In fin dei conti seguendo lo schema elettronico si riesce a realizzare tutto con facilità. Ovviamente con un po’ di fantasia (e una minima conoscenza) potrete per esempio aggiungere o modificare il discorso della visualizzazione dello stato dell’osmoregolatore.
Vorrei fare solo una precisazione; inizialmente ho provato a realizzare il rabbocco tramite impianto a osmosi sempre utilizzando il timer di controllo. Ovviamente in questo caso la durata dell’intervento del timer sarebbe stata prolungata a un periodo molto più lungo rispetto ai pochi secondi della pompa di carico. Purtroppo questa durata maggiore non mi permetteva di avere la precisione e la costanza nei tempi che volevo e ho quindi deciso di abbandonare il discorso timer e inserire un livello di soglia massima.
Voglio ricordavi che, tralasciando la parte elettronica, sia la pompa che l’elettrovalvola lavora a una tensione pari a 220V. Esiste quindi un rischio di folgorazione!
Accertatevi quindi di lavorare sempre in sicurezza e prima di mettere l’osmoregolatore in funzione nella vostra vasca siate sicuri del suo corretto funzionamento, soprattutto dal punto di vista elettrico.

Spero che questo mio “fai da te” possa tornare utile ai tanti che hanno il problema di dover rabboccare manualmente l’acqua evaporata.
A questo punto mi sembra di aver spiegato un po’ tutto.

Manuel Giuliani




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