ARDUINO PH METR: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

W tym projekcie wykonamy pH-metr laboratoryjny z wykorzystaniem grawitacyjnego analogowego obwodu pH i sondy firmy Atlas Scientific oraz Arduino Uno. Odczyty będą wyświetlane na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym (LCD).

Notatka:

- Ten miernik został opracowany na komputerze z systemem Windows. Nie był testowany na Macu. - Obudowa nie jest wodoodporna.

MATERIAŁY

• 1 - Arduino Uno
• 1 - Grawitacyjny analogowy czujnik pH
• 1 - sonda pH
• Moduł LCD 1 - 20x4
• 1 - 158x90x60mm Obudowa
• 1 - Minipłytka do krojenia chleba
• Przewody połączeniowe
• Arkusz akrylowy (pleksi)
• 4 - 11mm dystanse i śruby (dostarczane z czujnikiem pH)
• Rezystory 1 - 220Ω i 1 - 1kΩ

NARZĘDZIA

Wiertarka, wiertła, frezy do płyt gipsowo-kartonowych, pilniki, śrubokręty, imadło stołowe, piła taśmowa, pistolet do kleju i klej w sztyfcie, lutownica i lutownica, suwmiarka cyfrowa, linijka.

Krok 1: Przygotuj obudowę

Bezpieczeństwo: Pamiętaj, aby zachować ostrożność podczas obchodzenia się z narzędziami / maszynami i nosić odpowiedni sprzęt ochronny, taki jak okulary, rękawice i maski oddechowe.

Zastosowana obudowa to obudowa z tworzywa ABS. Musi być zmodyfikowany do miernika pH.

Wytnij otwór na LCD

a) Wyświetlacz LCD jest umieszczony w górnej części (pokrywie) obudowy. Wyśrodkuj prostokąt 98x40mm na okładce.

b) Umieść element w imadle i wywierć otwór pilotażowy 3,2 mm (1/8 ) w zaznaczonym prostokącie.

c) Użyj tego otworu pilotowego jako punktu początkowego dla wiertła do płyt gipsowo-kartonowych 3,2 mm (1/8 cala). Ponieważ jest to niewielka praca, użyjemy wiertła do wiertarki ręcznej, a nie maszyny do cięcia płyt gipsowo-kartonowych. prostokąta zamiast linii, ponieważ cięcie prostoliniowe może być nieco trudne z tym wiertłem na wiertle.

d) Następnie za pomocą pilnika ręcznego usuń nadmiar materiału i uformuj prostokąt do wymaganego rozmiaru.

Wytnij otwory na złącze BNC i porty Arduino

Otwory na złącze BNC i porty Arduino znajdują się z boku dolnej części obudowy.

a) Korzystając z wymiarów podanych powyżej, zaznacz środek okręgu i kontury dwóch prostokątów.

b) Umieść kawałek w imadle i wytnij otwory. Okrągły otwór wykonywany jest za pomocą wierteł. Prostokątne są wykonane w podobnym procesie, jak otwór na LCD.

Wyposaż płytę podstawy do montażu elementów

Podstawa służy do montażu Arduino, czujnika pH oraz mini płytki stykowej. Zastosowano arkusz akrylowy o grubości 6,4 mm (1/4 ).

a) Za pomocą piły taśmowej przytnij arkusz akrylu na wymiary 135x62,5mm.

b) Zaznacz pozycje dla czterech otworów, jak pokazano. Wywierć otwory o średnicy 2,38 mm (3/32"). Pogłębij otwory po jednej stronie płyty na głębokość 3 mm i średnicę 4,4 mm (11/64"). Jest to konieczne, aby zachować płaską powierzchnię dolną, gdy wkręty są wstawiane w celu przytrzymania wsporników.

c) Przymocuj kołki 11 mm za pomocą dostarczonych śrub. Czujnik pH jest dostarczany z 4 wspornikami i śrubami. Użyj dwóch z nich dla Arduino.

Krok 2: Zainstaluj elektronikę w obudowie

1) Włóż płytę podstawy do dolnej części obudowy. Utrzymuj na miejscu za pomocą śrub lub gorącego kleju.

2) Zamontuj czujnik pH na płycie podstawy. Przymocuj do dystansów za pomocą śrub.

3) Zamontuj Arduino Uno na płycie podstawy. Przymocuj do śrub dystansowych.

4) Dodaj mini płytkę stykową na płycie podstawy.

5) Przylutuj styki nagłówka do wyświetlacza LCD (w zestawie). Włóż LCD do górnej części obudowy i użyj gorącego kleju, aby utrzymać ekran na miejscu.

Krok 3: Połącz elektronikę razem

Połącz elementy pokazane na schemacie powyżej.

Użyj mini płytki stykowej dla 1kΩ i 220Ω oraz do dystrybucji pinów 5V i uziemienia Arduino.

Dwa rezystory służą do ustawienia kontrastu ekranu.

Arkusze danych

Grawitacyjny czujnik pH, sonda pH

Krok 4: Zakończ montaż

Po wykonaniu okablowania:

a) Połącz ze sobą górną i dolną część obudowy za pomocą dostarczonych śrub.

b) Podłącz sondę do złącza BNC.

Krok 5: Prześlij kod do Arduino Uno

Kod tego projektu korzysta z niestandardowych bibliotek i plików nagłówkowych. Będziesz musiał dodać je do swojego Arduino IDE, aby użyć kodu. Poniższe kroki obejmują proces dodawania tego dodatku do środowiska IDE.

a) Podłącz Arduino do komputera i otwórz IDE. IDE można pobrać z tego LINKU, jeśli go nie masz. Przejdź do Narzędzia -> Tablica -> Wybierz Arduino/Genuino Uno. Przejdź do Narzędzia -> Port -> wybierz port, do którego podłączony jest Arduino.

b) Dodaj bibliotekę wyświetlacza ciekłokrystalicznego: W IDE przejdź do Szkic -> Dołącz bibliotekę -> Zarządzaj bibliotekami. W pasku wyszukiwania Menedżera Biblioteki wpisz "liquidcrystal". Poszukaj pakietu zatytułowanego „LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit”. Może, ale nie musi być zainstalowany. Jeśli nie, wybierz pakiet i kliknij zainstaluj.

c) Dodaj bibliotekę czujników Atlas Gravity: Pobierz plik zip z następującego LINK. Plik zostanie zapisany jako „Atlas_gravity.zip”. W IDE przejdź do Szkic -> Dołącz bibliotekę -> Dodaj bibliotekę. ZIP. Znajdź plik „Atlas_gravity.zip” i wybierz, aby dodać.

d) Następnie musimy dodać kod pehametru. Skopiuj kod z tego LINK do panelu roboczego IDE.

e) Skompiluj i prześlij kod do Arduino.

f) Odczyty pH zostaną wyświetlone na wyświetlaczu LCD. Możesz także przeglądać odczyty na monitorze szeregowym. Aby otworzyć monitor szeregowy, przejdź do Narzędzia -> Monitor szeregowy lub naciśnij Ctrl+Shift+M na klawiaturze. Ustaw prędkość transmisji na 9600 i wybierz „Powrót karetki”.

Krok 6: Skalibruj czujnik PH

Uwaga: Jeśli planujesz używać zewnętrznego zasilacza dla Arduino, podłącz go do Arduino przed wykonaniem kalibracji. Zapewni to odpowiednie ustawienie poziomów odniesienia, co pomoże w prawidłowej kalibracji.

Ten miernik pH można skalibrować do kalibracji jedno-, dwu- lub trzypunktowej. Wymagane są standardowe roztwory buforowe (pH 4, 7 i 10)

Do procesu kalibracji wykorzystywany jest monitor szeregowy. Użytkownik będzie mógł obserwować stopniową zmianę odczytów w miarę dochodzenia do stabilizacji i wysyłać odpowiednie polecenia.

Dane kalibracyjne są przechowywane w pamięci EEPROM Arduino.

Należy pamiętać, że najpierw należy przeprowadzić kalibrację pH 7.

Polecenia kalibracyjne

Punkt środkowy: cal, 7

Niski punkt: cal, 4

Wysoki punkt: cal, 10

Wyczyść kalibrację: cal, clear

Kroki

a) Wyjmij butelkę do namaczania i wypłucz sondę pH.

b) Wlej trochę roztworu o pH 7 do kubka. Upewnij się, że jest wystarczająco dużo, aby pokryć obszar wykrywania sondy.

c) Umieść sondę w kubku i zamieszaj, aby usunąć uwięzione powietrze. Obserwuj odczyty na monitorze szeregowym. Pozostaw sondę w roztworze, aż odczyty się ustabilizują (niewielki ruch z jednego odczytu do następnego jest normalny)

d) Po ustabilizowaniu się odczytów wprowadź komendę cal, 7 do monitora szeregowego. Kalibracja do pH 7 jest teraz zakończona.

Powtórz kroki a-d dla pH4 i pH10. Pamiętaj, aby przepłukać sondę, przechodząc do różnych roztworów buforowych.

A co z kompensacją temperatury?

Czujnik użyty w tym projekcie ma dokładność +/- 0,2%. Pehametr będzie pracował z tą dokładnością w zakresie temperatur 7 - 46°C. Poza tym zakresem miernik będzie musiał zostać zmodyfikowany w celu kompensacji temperatury. Uwaga: Sonda pH może być poddawana działaniu zakresu 1 - 60 °C.