Sondă de apă cu Arduino Uno: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

În acest tutorial veți învăța cum să vă asamblați propria sondă de apă DIY pentru a măsura conductivitatea, de unde și gradul de poluare al oricărui lichid.

Sonda de apă este un dispozitiv relativ simplu. Funcționarea sa se bazează pe faptul că apa pură nu are o încărcare electrică foarte bună. Deci, ceea ce facem cu acest dispozitiv este evaluarea concentrației de particule conductoare care plutesc în apa (în cea mai mare parte neconductivă).

Apa este foarte rar doar suma formulei sale chimice de bază: doi atomi de hidrogen și unul de oxigen. De obicei, apa este un amestec care include și alte substanțe care s-au dizolvat în ea, inclusiv minerale, metale și săruri. În chimie, apa este solventul, celelalte substanțe substanțele dizolvate și, combinate, produc o soluție. Solutele creează ioni: atomi care poartă o sarcină electrică. Acești ioni sunt cei care deplasează de fapt electricitatea prin apă. De aceea, măsurarea conductivității este o modalitate bună de a afla cât de pură (într-adevăr, cât de impură) poate fi o probă de apă: cu cât mai multe lucruri sunt dizolvate în soluția apoasă, cu atât mai rapid se va deplasa electricitatea prin ea.

Provizii

• 1x placa Arduino Uno
• 1x 5x7cm PCB
• 1x montare șasiu montare fixare Sârmă cu miez solid
• 1x rezistor de 10kOhm
• benzi antet masculine pentru arduino

Pasul 1: Asamblați sonda

Un videoclip al procesului de asamblare este disponibil aici.

Lipiți o bandă de anteturi masculine (aproximativ 10 pini) pe PCB.

Aveți grijă că un pin trebuie să intre în GND pe placa arduino, altul în A5 și al treilea în A0. Apucați rezistorul de 10kOhm. Lipiți un capăt pe pinul antet care intră în GND pe placa arduino, celălalt capăt al rezistorului pe pinul antet care se termină pe A0 în placa arduino. În acest fel, rezistorul va crea practic o punte între GND și A0 pe placa arduino.

Luați două bucăți de sârmă solidă (aproximativ 30cm lungime fiecare) și dezbrăcați ambele capete ale fiecărei bucăți. Lipiți un capăt al primului fir pe știftul de antet care se termină în A5; lipiți un capăt al celei de-a doua bucăți de sârmă pe știftul de antet care se termină în A0 pe placa arduino.

Conectați celelalte capete ale bucăților de sârmă solidă la stâlpul de legare. Un capăt intră în partea roșie a stâlpului, celălalt capăt intră în partea neagră a stâlpului de legare.

Acum tăiați două bucăți de sârmă solidă (aproximativ 10 cm lungime fiecare) și dezbrăcați ambele capete ale fiecărui fir. Conectați un capăt al fiecărei bucăți de sârmă la capetele metalice ale stâlpului de legare. Folosiți șuruburile pentru a fixa firul cu miez solid în poziție. Ondulează celelalte capete.

În cele din urmă, încercați să plasați PCB pe placa arduino și asigurați-vă că un pin intră în GND, altul în A0 și un al treilea pin în A5.

Pasul 2: Programați placa Arduino

Pentru a avea o sondă de apă funcțională, va trebui să încărcați un anumit program pe placa arduino uno.

Iată schița pe care trebuie să o încărcați:

/ * Schiță pentru monitorul conductivității apei pentru un dispozitiv Arduino care măsoară conductivitatea electrică a apei. Acest exemplu de cod se bazează pe un exemplu de cod care se află în domeniul public. * / const float ArduinoVoltage = 5,00; // SCHIMBAȚI ACESTA PENTRU 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000,0; prag int = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, OUTPUT); pinMode (inputPin, INPUT); } void loop () {int analogValue = 0; int oldAnalogValue = 1000; float returnVoltage = 0,0; rezistența la plutire = 0,0; Siemens dublu; float TDS = 0,0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> prag) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Sunteți sigur că nu este metal?"); delay (5000);}

Codurile complete sunt disponibile și aici.

Pasul 3: Utilizarea sondei de apă

După ce ați încărcat codul, scufundați cele două capete buclate ale sondei de apă într-un lichid și deschideți monitorul serial.

Ar trebui să primiți citiri de la sondă, care vă oferă o idee aproximativă despre rezistența lichidului, de unde și conductivitatea acestuia.

Puteți testa cu ușurință dacă sonda funcționează corect, conectând doar cele două capete buclate la o bucată de metal. Dacă monitorul serial returnează următorul mesaj: „Sunteți sigur că acest lucru nu este metalic?”, Puteți fi sigur că sonda vă oferă citiri exacte.

Pentru apa de la robinet, ar trebui să obțineți o conductivitate de aproximativ 60 microSiemens.

Acum încercați să adăugați lichid de spălare în apă și să vedeți ce citiri obțineți.

De data aceasta, conductivitatea lichidului crește până la aproximativ 170 microSiemens.

Pasul 4: Poluarea apei

Există o legătură directă între conductivitatea apei și poluarea apei. Deoarece conductivitatea este o indicație a cantității de substanțe străine dizolvate în apă, rezultă că cu cât un lichid este mai conductiv, cu atât este mai poluat.

Consecințele poluării apei sunt negative în multe privințe. Un exemplu este legat de conceptul de tensiune superficială.

Datorită polarității lor, moleculele de apă sunt puternic atrase una de cealaltă, ceea ce conferă apei o tensiune superficială ridicată. Moleculele de la suprafața apei „se lipesc” pentru a forma un tip de „piele” pe apă, suficient de puternică pentru a susține obiecte foarte ușoare. Insectele care merg pe apă profită de această tensiune superficială. Tensiunea superficială face ca apa să se aglomereze în picături, mai degrabă decât să se împrăștie într-un strat subțire. De asemenea, permite apei să se deplaseze prin rădăcinile și tulpinile plantelor și prin cele mai mici vase de sânge din corpul dumneavoastră - pe măsură ce o moleculă se deplasează în sus în rădăcina copacului sau prin capilar, „le trage” pe celelalte cu ea.

Cu toate acestea, atunci când substanțele străine (de exemplu, lichid de spălat) sunt dizolvate în apă, aceasta modifică cu totul tensiunea superficială a apei, provocând o serie de probleme.

Un experiment pe care îl puteți efectua acasă vă va ajuta să ilustrați tensiunea superficială și consecințele apei poluante.

Luați o agrafă și coborâți-o delicat pe un castron plin cu apă. Clema ar trebui să rămână apoi la suprafață și să plutească.

Dacă, totuși, se introduce o singură picătură de lichid de spălat sau alte substanțe chimice în vasul cu apă, acest lucru va face ca agrafa să se scufunde imediat.

Analogia aici este între agrafă și acele insecte care profită de tensiunea superficială a apei pentru a merge pe ea. Pe măsură ce substanțele străine sunt introduse într-un rezervor de apă (fie că este un lac, un pârâu etc.), tensiunea superficială este modificată, iar aceste insecte nu vor mai putea pluti la suprafață. În cele din urmă, acest lucru are impact asupra ciclului lor de viață.

Puteți viziona un videoclip al acestui experiment aici.