Quindi l’autunno si stava avvicinando e come sempre, da anni ormai, io e qualche altro amico radioamatore tutte le sere dopo cena ci si trovava in “radio” per parlare di prove fatte con una nuova antenna piuttosto che una nuova interfaccia da provare con la radio per trasmissioni digitali, il “packet” ormai era stato surclassato da Internet da anni e abbandonato da quasi tutti i radioamatori.

Restava sempre un pensiero su cosa realizzare con “Arduino” durante l’inverno e che impiegasse le poche ore disponibili per gli hobby per realizzare qualcosa di utile e funzionale e di cui parlare durante lo sviluppo del progetto per radio.

Ecco che, con l’avvicinarsi del mese di novembre, Davide nonché IW3HUL, inizia a parlare dei problemi che il fenomeno “dell’acqua alta” provoca non solo alla città di Venezia ma della stessa città di Chioggia dove viviamo. Non solo provoca l’allagamento diffuso del centro storico  della città di Chioggia e Sottomarina ma in determinate condizioni climatiche, quali piogge, vento, pressione atmosferica e maree, provocano anche l’esondazioni di fiumi in alcuni tratti dell’asta fluviale e in particolar modo e maggiormente in prossimità della foce verso la scarico in mare.

Esiste un punto critico nel nostro Comune dove tre fiumi, Brenta, Bacchiglione e Gorzone, confluiscono verso il mare in unico alveo, portando con se le portate di magra, di piena e d’inondazione. In questo punto fuori dagli argini dei fiumi sopracitati ci sono alcuni nuclei famigliari che vengono soggiogati in certi periodi dell’anno dall’impeto delle acque. Ecco che Davide chiede se sia possibile realizzare un qualcosa che avvisi di un pericoloso innalzamento delle acque, soprattutto se questo fenomeno avviene durante la notte dato che difficilmente, se non avvisati con anticipo dalla Protezione Civile, qualcuno resterà di guardia a monitorare il fenomeno, e ancora più difficile sarà misurare con precisione il livello dell’acqua per determinare la tendenza se quest’ultima è in calo o in crescita.

Ecco che l’idea è stata data e ora si trattava di pensare come realizzare uno strumento di misura che riportasse con una buona precisione il livello dell’acqua e come visualizzarlo in campo. Via via che si parlava di questa idea ecco che un “upgrade” veniva alla mente e veniva aggiunto alle cose che il nuovo progetto doveva o ancor meglio dovrebbe essere in grado di fare. Per prima cosa come misurare il livello dell’acqua. La prima scelta ricade su un possibile potenziometro fissato su un punto fisso e dotato di una leva di una determinata lunghezza con posto alla fine della stessa leva un sistema galleggiante, creando così un partitore di tensione con un campo variabile tra 0 e 5 V e collegato ad un ingresso analogico di Arduino che sarebbe stato in grado di leggere un tensione direttamente proporzionale al livello dell’acqua. Posto quasi subito il dubbio su come realizzare un sistema meccanico sicuro, a tenuta d’acqua e duraturo l’idea venne scartata dopo pochi minuti di ragionamento direttamente sul posto scelto dove installare il sistema.

Ecco l’idea che potrebbe portare ad una soluzione il sistema che rileva la misura, una piccolo modulo ad ultrasuoni utilizzato su tante applicazioni nel mondo Arduino, misure di distanza in primis.

Ecco il modulo prescelto:Un paio di prove dopo l’attesa della consegna dall’acquisto e il sistema misura le variazioni dei centimetri grazie a tanti sketch trovati sulla rete. Il display dot matrix lcd riportava puntualmente la misura fatta dal modulo ad ultrasuoni. Entusiasta della verifica fatta in casa urgeva una prova in campo a casa di Davide, il quale si era già messo all’opera per recuperare materiale per realizzare il piccolo quadro elettrico per l’arrivo, al box acquistato per contenere tutta la parte elettronica, dell’energia elettrica. La fortuna vuole che parecchio materiale era già disponibile in un magazzino del suocero di Davide che recuperava da vecchi cantieri che venivano smantellati. Quindi cavo elettrico in neoprene 3×1,5 mm, quadretto elettrico di distribuzione IP55 e staffe varie per il montaggio su un palo della recinzione a stretto confine con la riva del fiume Gorzone. Quindi nel giro di un sabato pomeriggio, grazie ad un passaggio in un vecchio tubo abbandonato per lo scarico delle acque meteoriche che partiva da un lato della strada si è arrivati con il cavo elettrico al palo che avrebbe ricevuto il box IP55. Alimentato il box dalla propria abitazione verso il tardo pomeriggio veniva provato in maniera del tutto “posticcio” il circuito base con Arduino, il display e il modulo ad ultrasuoni, il tutto alimentato da un piccolo alimentatore switching da 9 V. Tutto funzionava ed eravamo contenti, ma, perché c’era un ma, la sonda ad ultrasuoni non era nata per stare alle intemperie, certo posta alla debita distanza mai sarebbe stata sommersa ma pur sempre pioggia, insetti, sporcizia, ecc., l’avrebbe resa inutilizzabile in breve tempo. Varie idee erano nate per renderla impermeabile ma ecco che “Bepi”, il suocero di Davide recupera dal suo magazzino un “qualcosa”, ci dice che era montata in un grosso serbatoio d’acqua di un vecchio impianto smantellato più di due anni prima. Sonda in mano e scopriamo che abbiamo una sonda ad ultrasuoni industriale, con un attacco a vite per fissarla su una staffa, completamente stagna. Resta da capire come funzionava e se effettivamente funzionava ancora.

Ebbene si avevamo un trasmettitore ad ultrasuoni della Siemens che doveva essere alimentato a 24 V, in uscita avrebbe generato una corrente, compresa tra 4 e 20 mA, proporzionale a due punti memorizzati nella sonda, uno punto inteso “vuoto” e un punto come “pieno”. Letto velocemente il manuale la cosa che ci premeva di più era capire se la sonda funzionava ancora. Messe 2 vecchie batterie da antifurto in serie ormai con poca corrente disponibile ma tale comunque da riuscire a far accendere la sonda e visualizzare dei numeri sul display. Non potevamo sperare in meglio, la sonda rivolta verso la parete della casa faceva sentire dei piccoli suoni, erano gli impulsi che trasmessi dalla sonda rimbalzavano sul muro e dal muro ritornavano alla sonda. Erano quasi impercettibili ma facendo attenzione e spostando la sonda un poco più avanti o un poco più indietro questi “ping” si potevano percepire. Il problema sonda era definitivamente risolto e nel miglior modo possibile.

Ripreso il manuale in mano, rigorosamente in “english”, abbiamo trovato la funzione per impostare il livello “vuoto” e il livello “pieno”, il tutto simulato avvicinando la sonda al muro per definire il massimo livello e allontanandola successivamente per memorizzare il minimo livello. Avevamo deciso a priori che la massima escursione misurabile sarebbe stata di 1,90 metri. Oltre quella quota le case avrebbero avuto l’acqua a livello delle finestre e pensare ad un livello dell’acqua così elevato, mai successo a memoria d’uomo, abbiamo deciso che sarebbe stato sufficiente tale valore. Quindi sostanzialmente a 30 cm dalla parete avremmo ottenuto in uscita una corrente di 20 mA mentre a 220 cm la sonda avrebbe generato una corrente di 4 mA. Bene, ora bisogna risolvere il problema per passare ad un ingresso analogico di Arduino una tensione e non una corrente. Il problema si risolve semplicemente facendo passare questa corrente attraverso due resistenze poste in serie e creando un partitore di tensione usando delle resistenze con tolleranza al 1% dove prelevare una tensione compresa tra 0 e 5 V. Esattamente il nostro partitore di tensione restituirà 0,88 V quando le nostre resistenze verranno attraversate dai 4 mA e 4,4 V quando verranno attraversate dai 20 mA. In totale l’escursione di tensione che forniremo sull’ingresso analogico del nostro Arduino è pari a 3,52 V. Considerato che gli ingressi analogici di Arduino effettuano una conversione a 10 bit nel nostro campo di misurazione riusciremo ad utilizzare non tutti i 1024 bit della conversione ma un valore inferiore pari a 717 bit. In sostanza ogni variazione di 4,9 mV sull’ingresso analogico otterremo una variazione più o meno di 1 bit a seconda dell’aumento o alla diminuzione della tensione, che tradotto in misura di livello ogni variazione di circa 1,8 mm teoricamente farà variare la tensione sul nostro partitore di 4,9 mV. Questi sono i dati di calcolo e progettuali, poi gli aggiustamenti verranno effettuati inserendo dei valori di “offset” se necessari per portare la misura letta sul display governato dal nostro Arduino con la reale misura letta dalla sonda e verificata in campo anche con un metro. Chiedo scusa fin d’ora se le terminologie usate in precedenza e successivamente non risultano e risulteranno corrette ma le mie conoscenze provengono da quando si utilizzavano ancora i BJT e venivano realizzati i calcoli per una corretta polarizzazione del transistor, o ancora quando un transistor veniva utilizzato per piccoli segnali in radio frequenza usando il modello di Giacoletto. Il “digitale” per me è stata una scoperta fatta tanti anni dopo la formazione scolastica e una svolta c’è stata con l’apprendimento del linguaggio Assembler da autodidatta fatta assieme all’amico e collega Andrea IW3GQL come spiegato all’inizio.