Sonde Redox ADS1115 I2C Easy ESP

Objectif

Depuis 2 ans, je cherche Ă  comprendre le fonctionnement et l’interprĂ©tation des donnĂ©es rĂ©cupĂ©rĂ©es auprès d’une sonde Redox. J’ai une piscine au Sel et contrĂ´ler le Redox semble une bonne manière de surveiller la dĂ©sinfection de l’eau.

La page ContrĂ´le domotique Redox (ORP) ou Ph d’une piscine vers Jeedom dĂ©crit mon installation et il manquait la gestion du Redox car Ă  la crĂ©ation de mon installation, je n’Ă©tais pas arrivĂ© Ă  comprendre malgrĂ© les nombreuses lectures de forums et tuto. Chacun utilisant sa propre formule. Merci Ă©galement au support Phidgets de qui m’a orientĂ© vers la bonne mĂ©thode.

Description de l’installation

Un schĂ©ma valant toujours mieux qu’un long discours, voici l’installation

Difficultés rencontrées

Il Ă©tait difficile de franchir les Ă©tapes pour “traduire” l’info de la sonde puis celle du 1130 qui entrait dans l’input analogique de l’ADS1115 puis le dĂ©coder pour l’envoyer Ă  Esp Esay et Ă  Jeedom. L’objectif Ă©tait de trouver une valeur en mV.

Informations récupérées de la sonde Redox

La sonde mesure le potentiel d’oxydoréduction (appelé Redox) définie entre -2000mV et +2000mV. Si le Redox est supérieur à 0, l’eau est oxydante. Plus cette valeur est élevée, plus il y a de chlore dans l’eau.
Cet article décrit très bien le principe des sondes ORP : http://www.piscine-clic.com/news/2014/02/potentiel-redox-kezako/

Le problème est que cette sonde sort un courant très faible, on ne peut pas la lire précisément de cette manière, il faut y ajouter un amplificateur qui va par la même occasion relever la tension pour la lire.

Le Phidgets 1130

La documentation complète de cet adaptateur se trouve ici : http://www.phidgets.com/docs/1130_User_Guide

Ce qui va nous être utile est la formule de décodage en fonction :

A la lecture de cette formule, on se rend compte qu’une règle simple de proportionnalitĂ© entre la valeur obtenue en sortie et un coefficient Ă  dĂ©finir ne fonctionnera pas. Les points de calibrages proposĂ©es par l’ESP Easy ne seront doncpas fiables puisque rien n’est linĂ©aire.

La difficultĂ© est de trouver quelle valeur prend Voltage et le lien entre ce Voltage et la valeur rĂ©cupĂ©rĂ©e sur l’entrĂ©e analogique A0 du ADS1115.

Calage du Gain sur l’ADS 1115

La configuration de l’entrĂ©e analogique du ADS1115 est simple, la seule difficultĂ© est le calage du gain. en effet le 1115 est Ă©quipĂ© d’un amplificateur Ă  gain programmable. C’est donc lui qu’il faut bien caler sinon rien ne fonctionnera correctement.

Pour savoir quelle valeur choisir, j’ai testĂ© l’ADS1115 sur les deux valeurs spĂ©cifiques de fonctionnement, 0v et Vcc (proche de 5v) sur tous les gains, et j’ai finalement choisi le gain qui me permet de tester une valeur supĂ©rieure Ă  4.096v donc, il faut utiliser ce gain :

2/3x gain (FS=6.1444V)

  • Pour A0=GND=0v, j’ai obtenu un rĂ©sultat de -19
  • Pour A2=Vcc=5.02v, j’ai obtenu un rĂ©sultat de 26697

Ce qui me convient, toutes les mesures se feront entre ces deux valeurs.

Avec cette configuration, le pas de mesure est donc de 6.144v/32767=0.000187506v

  • 6.144v correspond Ă  la valeur FS choisie dans le gain
  • 32767 est le nombre de pas. en effet l’ADS1115 a une rĂ©solution sur 16 bits (allant de -32768 Ă  32767). Le ADS1015 est quant Ă  lui sur 12 bits donc -2048 Ă  2047.

Nota : quelques documentations se contredisent, parfois on utilise FS/32767 parfois Vcc/32767. Pour ma part FS donne de manière empirique une bonne correspondance.

Calcul du “Voltage” du 1130

La première étape de notre calcul est de trouver la valeur de Voltage à injecter dans la formule fournie dans la documentation du 1130.

Ainsi, il y a forcement une correspondance entre la valeur mesurĂ©e entre A0 (Valeur mesurĂ©e entre AIN0 et la masse) et la valeur de Voltage qu’on recherche.

Dans Esp Easy, on choisira bien cette configuration :

MĂ©thode de calibrage

J’ai utilisĂ© une dose tampon Ă  468mV pour effectuer mes tests.

Étape 1 : Plonger la sonde dans la solution tampon 468mV

Étape 2 : Mesurer au voltmètre la valeur de la tension entre Data et GND des 3 fils de sortie du 1130, je trouve : 2.01v

Étape 3 : Relever sur Esp Easy la valeur donnée sur A0, je trouve 10636

Je sais grâce Ă  d’autres essais de valeurs qu’il me faut ajouter un offset (ou valeur de calibrage), je vais utiliser la formule suivante :

Voltage = (A0 + MonOffset) * ValeurDuPas

  • comme expliquĂ© plus haut la valeur du pas est ValeurDuPas=0.000187506v (ou on peut utiliser 6.144/32767)

Dans mon exemple A0=10636, mon offset, je l’ai calĂ© Ă  99, on a donc le calcul suivant :

Voltage = (10636 + 99) * 0.000187506 = 2.01287393, le voltmètre nous donnait 2.01v

Nous avons donc à ce stade le lien entre la valeur donnée par le ADS1115 et la tension de sortie du 1130.

Calcul de la valeur Redox

Comme la documentation du 1130 nous l’explique, nous allons utiliser la formule suivante

Dans mon calcul, je vais multiplier par 1000 pour avoir le résultat en mV.

ORP(mV) = 1000*(2.5-Voltage)/1.037

Si je reprends les valeurs avec la solution tampon 468mV, je trouve :

ORP(mV) = 1000 * (2.5 – 2.01287393)/1.037 = 469.74mV

Je vais considérer que la valeur est bonne !!

Configuration ESP Easy

Dans ESP Easy, il a fallu trouver une manière de rentrer une formule complexe dans peu de caractères, le champ formule est limitĂ©, voici la configuration que j’ai utilisĂ©e :

RĂ©cap et 3 tests avec 3 solutions tampon

Une fois les formules mises en place, j’ai re-testĂ© mon dispositif avec 3 solutions tampon (cf. tableau)

Solution tampon 1 :
  • Solution est estampillĂ©e 468mV
  • Ce type de solution se vend dans le commerce et est assez simple Ă  trouver.
  • C’est la colonne orange du tableau qui donne 463mV comme rĂ©sultat, c’est satisfaisant.
Solution tampon 2 :
  • C’est un sachet commandĂ© chez les amis chinois, estampillĂ© 256mV
  • C’est la colonne verte du tableau qui donne 255mV comme rĂ©sultat, c’est satisfaisant.
Solution tampon 3 :
  • Solution est “ancienne”, de l’annĂ©e dernière, elle est estampillĂ©e 650mV mais sa valeur a probablement variĂ© avec le temps.
  • C’est la colonne bleue du tableau qui donne 632mV comme rĂ©sultat, c’est satisfaisant.

 

 

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