Système IoT de Surveillance de la Qualité de l'Eau – Monitoring Temps Réel avec Arduino

Composants et fournitures

Composant	Quantité	Notes
Arduino UNO	1
Fils de connexion Male/Female	1
Module Bluetooth HC-05	1
LED RGB diffuse cathode commune	1
Résistance 330 Ω	3	Pour les 3 broches de la LED RGB
Potentiomètre rotatif	1	Pour contraste LCD
Écran LCD RGB Shield 16x2	1	Kit complet
Résistance 1 kΩ	1	Pour le diviseur de tension

Outils nécessaires

• Pince à dénuder/couper 26-14 AWG

Applications et services en ligne

• Arduino IDE
• Application Ardutooth (mobile, pour visualisation Bluetooth)

À propos de ce projet

L'eau est une ressource essentielle. Il est crucial d'en garantir la qualité.

Qu'est-ce que le TDS ?

TDS = Total Dissolved Solids (solides totaux dissous). Indique la quantité de solides dissous dans l'eau, en ppm (parties par million). Le TDS est calculé à partir de la conductivité électrique [S/m]. Plus la conductivité est élevée, plus le TDS l'est.

Valeurs typiques :

• Eau pure : 80–150 ppm
• Eau du robinet : 250–350 ppm
• Eau souterraine : 500–1000 ppm
• Eau de mer : ~30 000 ppm

L'OMS recommande un TDS < 300 ppm pour l'eau potable. En dessous de 100 ppm, l'eau manque de minéraux essentiels. Au-dessus de 300 ppm, l'eau est trop « dure ».

Habituellement, on utilise un stylo TDS. Mais il ne s'interface pas avec Arduino. Des capteurs TDS intégrables existent, mais ce projet utilise une méthode alternative sans capteur dédié.

Le circuit

Arduino

• 5V → rail d'alimentation + de la breadboard
• GND → rail –
• Résistance 1 kΩ : une extrémité au GND, l'autre sur la breadboard. Pin A0 de l'Arduino connecté à cette jonction. Un fil vers la résistance, un fil vers 5V. Extrémités libres → pinces crocodile (immergées dans l'eau testée).

Écran LCD

• VSS → GND
• VDD → 5V
• V0 → curseur du potentiomètre (extrémités à 5V et GND)
• RS → pin 7
• R/W → GND
• E → pin 8
• D4–D7 → pins 10–13

Module Bluetooth HC-05

• VCC → 5V
• GND → GND
• TX → pin 3 (RX software)
• RX → pin 2 (TX software)

LED RGB

• Cathode commune (patte la plus longue) → GND
• Rouge (à droite de la cathode) → pin 9 (PWM) via 330 Ω
• Vert (à gauche de la cathode) → pin 6 (PWM) via 330 Ω
• Bleu (extrême gauche) → pin 5 (PWM) via 330 Ω

Dérivation du calcul de résistance

On utilise la loi d'Ohm : V = I × R.

Le fil vers A0 a une résistance négligeable → courant quasi nul → R₁ (1 kΩ) et R₂ (eau) en série.

V₁ = I×R₁, V₂ = I×R₂ → V₂/V₁ = R₂/R₁.

En série : V₁ + V₂ = 5V → V₂ = 5 - V₁.

On définit buffer = (5 - V₁) / V₁ → R₂ = buffer × R₁.

Principe de fonctionnement

1. Calculer la résistance de l'eau (R₂).
2. En déduire la résistivité : r = R₂ × A / L (L = distance entre électrodes, A = section du fil).
3. Conductivité : C = 1 / r (en S/m).
4. TDS : TDS = C × 7000 (facteur empirique).

Bibliothèques nécessaires

• LiquidCrystal
• SoftwareSerial

Installables via le gestionnaire de bibliothèques de l'IDE Arduino.

Code complet

// Surveillance qualité eau - Arduino UNO + HC-05 + LCD + LED RGB
#include <SoftwareSerial.h>
#include <LiquidCrystal.h>

SoftwareSerial BTserial(3, 2); // RX | TX

float reads; int pin = A0;
float vOut = 0, vIn = 5, R1 = 1000, R2 = 0, buffer = 0;
float TDS, R = 0, r = 0, L = 0.06, A = 0.000154;
float C = 0, Cm = 0;
int rPin = 9, bPin = 5, gPin = 6;
int rVal = 255, bVal = 255, gVal = 255;

LiquidCrystal lcd(7, 8, 10, 11, 12, 13);

void setup() {
  Serial.begin(9600); BTserial.begin(9600);
  lcd.begin(16, 2);
  pinMode(rPin, OUTPUT); pinMode(bPin, OUTPUT); pinMode(gPin, OUTPUT);
  pinMode(pin, INPUT);
  lcd.print("Conductivity: ");
}

void loop() {
  reads = analogRead(A0);
  vOut = reads * 5.0 / 1023.0;
  Serial.println(reads);
  buffer = (vIn / vOut) - 1;
  R2 = R1 * buffer;
  Serial.println(R2);
  delay(500);

  r = R2 * A / L;        // résistivité
  C = 1 / r;             // conductivité S/m
  Cm = C * 10;           // conductivité mS/cm
  TDS = Cm * 700;        // TDS ppm

  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(C);

  // LED RGB selon conductivité (lecture analogique)
  if (reads < 600) {
    if (reads <= 300) setColor(255, 0, 255);
    else if (reads > 200) setColor(200, 0, 255);
  } else {
    if (reads <= 900) setColor(0, 0, 255);
    else if (reads > 700) setColor(0, 255, 255);
  }

  // Envoi Bluetooth vers app Ardutooth
  BTserial.print(C); BTserial.print(",");
  BTserial.print(TDS); BTserial.print(";");
  delay(500);
}

void setColor(int red, int green, int blue) {
  analogWrite(rPin, 255 - red);
  analogWrite(gPin, 255 - green);
  analogWrite(bPin, 255 - blue);
}

Boîtier personnalisé

J'ai utilisé un vieux tube à essai : deux trous aux extrémités pour les fils, maintenus par de la pâte à modeler.

Schéma global