Sonda wodna z Arduino Uno: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

W tym samouczku dowiesz się, jak złożyć własną sondę do wody, aby zmierzyć przewodność, stąd stopień zanieczyszczenia dowolnej cieczy.

Sonda wody to stosunkowo proste urządzenie. Jego działanie opiera się na fakcie, że czysta woda w rzeczywistości nie przenosi zbyt dobrze ładunku elektrycznego. Tak więc to, co naprawdę robimy z tym urządzeniem, to ocena stężenia cząstek przewodzących, które unoszą się w (głównie nieprzewodzącej) wodzie.

Woda bardzo rzadko jest tylko sumą jej podstawowego wzoru chemicznego: dwóch atomów wodoru i jednego tlenu. Zazwyczaj woda jest mieszaniną, która zawiera również inne substancje, które się w niej rozpuściły, w tym minerały, metale i sole. W chemii woda jest rozpuszczalnikiem, inne substancje rozpuszczone i razem tworzą roztwór. Substancje rozpuszczone tworzą jony: atomy przenoszące ładunek elektryczny. Jony te faktycznie przenoszą energię elektryczną przez wodę. Dlatego pomiar przewodności jest dobrym sposobem na sprawdzenie, jak czysta (naprawdę, jak nieczysta) może być próbka wody: im więcej substancji rozpuszczonych w roztworze wodnym, tym szybciej przepływa przez nią prąd.

Kieszonkowe dzieci

• 1x płytka Arduino Uno
• 1x5x7 cm PCB
• 1x słupek mocujący do mocowania podwozia Drut z rdzeniem stałym
• 1x rezystor 10kOhm
• męskie listwy nagłówkowe do arduino

Krok 1: Złóż sondę

Film z procesu montażu dostępny jest tutaj.

Przylutuj pasek męskich złączy (około 10 pinów) do płytki drukowanej.

Uważaj, że jeden pin musi przejść do GND na płycie arduino, drugi do A5, a trzeci do A0. Chwyć rezystor 10kOhm. Przylutuj jeden koniec do pinu nagłówka, który przechodzi do GND na płycie arduino, drugi koniec rezystora do pinu nagłówka, który kończy się na A0 na płycie arduino. W ten sposób rezystor w zasadzie utworzy mostek między GND a A0 na płycie arduino.

Chwyć dwa kawałki stałego drutu rdzeniowego (każdy o długości około 30 cm) i zdejmij oba końce każdego kawałka. Przylutuj jeden koniec pierwszego przewodu do kołka nagłówka, który kończy się na A5; przylutuj jeden koniec drugiego kawałka drutu do pinu nagłówka, który kończy się na A0 na płytce arduino.

Podłącz pozostałe końce kawałków drutu litego do słupka wiążącego. Jeden koniec wchodzi w czerwoną część słupka, drugi koniec w czarną część oprawy.

Teraz odetnij dwa kawałki pełnego drutu rdzeniowego (każdy o długości około 10 cm) i zdejmij oba końce każdego drutu. Podłącz jeden koniec każdego kawałka drutu do metalowych końców słupka wiążącego. Użyj śrub, aby zabezpieczyć drut z rdzeniem na miejscu. Zwinąć pozostałe końce.

Na koniec spróbuj umieścić płytkę drukowaną na płycie arduino i upewnij się, że jeden pin wchodzi w GND, inny w A0, a trzeci w A5.

Krok 2: Zaprogramuj płytkę Arduino

Aby mieć działającą sondę wody, musisz wgrać określony program na płytkę arduino uno.

Oto szkic, który musisz przesłać:

/* Water Conductivity Monitor Szkic gadżetu Arduino, który mierzy przewodność elektryczną wody. Ten przykładowy kod jest oparty na przykładowym kodzie znajdującym się w domenie publicznej. */ const float ArduinoVoltage = 5.00; // ZMIEŃ TO DLA Arduino 3.3v const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; stały rezystor pływakowyWartość = 10000,0; próg wewnętrzny = 3; int wejściePin = A0; wewn wyjPin = A5; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(outputPin, OUTPUT); pinMode(inputPin, INPUT); } void loop() { int analogValue=0; int staraWartośćAnalogowa=1000; float returnNapięcie=0.0; rezystancja pływaka=0,0; podwójny Siemens; zmiennoprzecinkowe TDS=0,0; while(((staraWartośćAnalogowa-WartośćAnalogowa)>próg) || (staraWartośćAnalogowa4.9) Serial.println("Czy na pewno to nie jest metal?"); delay(5000); }

Pełny kod jest również dostępny tutaj.

Krok 3: Korzystanie z sondy wodnej

Po przesłaniu kodu zanurz dwa kręcone końce sondy wody w płynie i otwórz monitor szeregowy.

Powinieneś otrzymywać odczyty z sondy, które dają ogólne pojęcie o oporze cieczy, a więc o jej przewodności.

Możesz łatwo sprawdzić, czy twoja sonda działa prawidłowo, po prostu łącząc dwa kręcone końce z kawałkiem metalu. Jeśli monitor szeregowy wyświetli następujący komunikat: „Czy na pewno to nie jest metal?”, możesz być pewien, że sonda podaje dokładne odczyty.

Przewodność wody z kranu powinna wynosić około 60 mikroSiemensów.

Teraz spróbuj dodać do wody trochę płynu do mycia naczyń i zobacz, jakie odczyty uzyskasz.

Tym razem przewodność cieczy podnosi się do około 170 mikroSiemensów.

Krok 4: Zanieczyszczenie wody

Istnieje bezpośredni związek między przewodnością wody a zanieczyszczeniem wody. Ponieważ przewodność jest wskaźnikiem ilości obcych substancji rozpuszczonych w wodzie, wynika z tego, że im bardziej przewodząca jest ciecz, tym bardziej jest zanieczyszczona.

Konsekwencje zanieczyszczenia wody są pod wieloma względami negatywne. Jeden przykład dotyczy pojęcia napięcia powierzchniowego.

Ze względu na swoją polarność cząsteczki wody są silnie przyciągane do siebie, co daje wodzie wysokie napięcie powierzchniowe. Cząsteczki na powierzchni wody „sklejają się”, tworząc rodzaj „skóry” na wodzie, wystarczająco mocnej, aby utrzymać bardzo lekkie obiekty. Owady chodzące po wodzie wykorzystują to napięcie powierzchniowe. Napięcie powierzchniowe powoduje, że woda zbija się w krople, a nie rozlewa się cienką warstwą. Pozwala również wodzie przepływać przez korzenie i łodygi roślin oraz najmniejsze naczynia krwionośne w twoim ciele – gdy jedna cząsteczka przemieszcza się w górę korzenia drzewa lub przez naczynia włosowate, „ciągnie” ze sobą pozostałe.

Jednak, gdy obce substancje (np. płyn do mycia naczyń) rozpuszczają się w wodzie, zmienia to całkowicie napięcie powierzchniowe wody, powodując szereg problemów.

Jeden eksperyment, który możesz przeprowadzić w domu, pomoże zilustrować napięcie powierzchniowe i konsekwencje zanieczyszczania wody.

Weź spinacz do papieru i delikatnie opuść go na miskę pełną wody. Spinacz powinien pozostać na powierzchni i unosić się na wodzie.

Jeśli jednak do miski z wodą dostanie się kropla płynu do mycia naczyń lub innego środka chemicznego, spinacz do papieru natychmiast zatonie.

Analogia jest tu między spinaczem do papieru a tymi owadami, które wykorzystują napięcie powierzchniowe wody, aby po niej chodzić. W miarę wprowadzania obcych substancji do zbiornika wodnego (czy to jeziora, strumienia itp.) napięcie powierzchniowe ulega zmianie i owady te nie będą już mogły unosić się na powierzchni. Ostatecznie ma to wpływ na ich cykl życia.

Film z tego eksperymentu można obejrzeć tutaj.