Projekt poboczny: Tester czystości wody: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Ten projekt był częścią mojego programu nauczania na moich zajęciach z zasad inżynierii z panią Berbawy. Przydzieliła każdemu z nas budżet w wysokości 50 dolarów, aby przedstawić rozsądną propozycję projektu, coś, co byłoby możliwe do osiągnięcia, ale stanowiłoby wyzwanie dla naszych umiejętności.

Ten projekt jest oparty na tym modelu z MakeMagezine.com. Mierzy przewodność elektryczną cieczy i odtwarza dźwięk na podstawie przewodności. Im głośniejszy dźwięk, tym czystsza woda. Opiera się to na koncepcji dzielnika napięcia. Im bardziej przewodząca próbka, tym więcej napięcia jest przyciągane w kierunku górnej części obwodu, z dala od głośnika. Powoduje to, że głośnik otrzymuje mniejsze napięcie, zmniejszając głośność wytwarzanego dźwięku.

Arduino służy jako medium między obwodem a komputerem, na którym rejestrowane są odczyty. Ten projekt został zainspirowany ostatnim projektem, który wykonałem na zajęciach, które były wprowadzeniem do Arduino i chleba. Jako krok naprzód, aby rzucić sobie wyzwanie i zastosować poznane przeze mnie koncepcje, starałem się uczynić ten projekt bardziej skomplikowanym.

Kieszonkowe dzieci

1. Podwójna magistrala do krojenia chleba

2. Arduino UNO

3. Przewody połączeniowe

4. Zestaw chipów LM741

5. Układ czasowy 555

6. Głośnik 2-3 calowy

7. Potencjometr 10 K ohm

8. LED

9. Kable krosowe z zaciskami krokodylowymi

10. Karton (do budowy pudełek)

11. Grosze (elektrody miedziane)

Krok 1: Budowanie obwodu

Pierwszym krokiem jest zbudowanie obwodu. Układ użyty do tej budowy był początkowo dla mnie dość zniechęcający ze względu na swoją złożoność. Przed dotknięciem fizycznego obwodu lepiej jest zrobić symulację lub jakieś mapowanie komponentów na wirtualnej płytce stykowej, co ułatwiłoby wykonanie fizycznego obwodu. W tym celu wykorzystałem TinkerCAD. Najprostszym sposobem na rozbicie obwodu jest podzielenie go na 2 główne sekcje: górną część wokół układu LM741 i dolną część wokół timera 555 i głośnika. Początkowo w projekcie zastosowano tymczasowe przewody połączeniowe, ponieważ były łatwe do przenoszenia i obsługi. Zostały one później zastąpione prostymi przewodami połączeniowymi w końcowym projekcie. Ułatwia to rozwiązywanie problemów i śledzenie elementów w obwodzie. Ta faza trwała najdłużej i została zakończona prawie do samego końca projektu.

Krok 2: Regulacja obwodu (dokładne strojenie)

Gdy podstawowy obwód został ukończony, nadal trzeba było dokonać dokładniejszych regulacji. Potencjometr trzeba było skalibrować, aby dźwięk wytwarzany przez głośnik nie był ani za słaby, ani za głośny. Jak wspomniano wcześniej, jest to etap, w którym przewody tymczasowe zostały zmienione na stałe, które były obecne w obwodzie końcowym. Zajęło to trochę czasu ze względu na samą liczbę użytych przewodów. Przewody do głośnika zostały również przycięte, aby urządzenie łączące głośnik z płytką stykową było jak najmniejsze. Dodatkowo w celu poprawienia estetyki obwodu oraz zmniejszenia możliwości zerwania rezystorów i diody LED zostały obcięte.

Planowano również zintegrowanie czujnika głośności do pomiaru głośności dźwięku wytwarzanego przez głośnik. Czujnik miałby być pierwotnie podłączony do portu analogowego Arduino. Następnie zostanie utworzony program Arduino, aby czujnik mógł pobierać odczyty. Pomysł ten został później zeskrobany, ponieważ czujnik nie działał zgodnie z przeznaczeniem i został zastąpiony komputerem, który odbierał odczyty przez mikrofon. Nie jest to idealne rozwiązanie, ponieważ komputer jest duży i nieporęczny, ale to była najlepsza opcja.

Krok 3: Faza testowania

Jest to jeden z najważniejszych etapów w życiu każdego projektu i czasami może być bardzo denerwujący. Wykrywanie problemów w takim torze może być bardzo czasochłonne i frustrujące. W tym scenariuszu użycie diody LED może być bardzo przydatne. Umieszczenie diody led w części na każdym pojedynczym elemencie serii może być wykorzystane do sprawdzenia, czy prąd przepływa przez tę część obwodu.

Ta faza była czasem, w którym dokonano większości głównych zmian w projekcie. Zmiany, takie jak wprowadzenie wejścia 5 V zamiast wejścia 9 V, były jedną ze zmian wprowadzonych na tym etapie. Wejście 9V generowało bardzo głośny dźwięk z głośnika. Dzięki zmianie wejścia zasilania na 5V z Arduino działał znacznie lepiej.

Krok 4: Pudełko

Ta część projektu miała na celu estetykę i uczynienie go bardziej kompaktowym i łatwym w obsłudze. Ten krok w żaden sposób nie wpłynął na funkcjonalność projektu. Pudełko jest wykonane z tektury, z otwartą górą i jednym bokiem, co umożliwia łatwe wsuwanie i wysuwanie elementów. Zrobiono to mając na uwadze, że kabel Arduino musi mieć możliwość łatwego podłączenia do obwodu. Dodatkowo ten projekt sprawia, że obwód jest bardziej atrakcyjny wizualnie. Powinienem był zrobić pudełko wycinane laserowo z drewna, ale zabrakło mi czasu w klasie z powodu Covid-19.

Krok 5: Kredyty

Ten projekt nie byłby możliwy bez pani Berbawy, która zapewniła fundusze i materiały na realizację tego projektu. Dodatkowo jestem wdzięczny Svenowi i Davidowi, którzy pomogli mi w trakcie tworzenia projektu, udzielając pomocnych rad i pouczając mnie, jak działają poszczególne części.