Vedľajší projekt: Tester čistoty vody: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento projekt bol súčasťou môjho učiva v triede Princípy inžinierstva u pani Berbawyovej. Každého nám pridelila s rozpočtom 50 dolárov, aby sme prišli s rozumným návrhom projektu, niečoho, čo by bolo dosiahnuteľné, ale zároveň by to spochybnilo naše schopnosti.

Tento projekt je založený na tomto modeli z MakeMagezine.com. Meria elektrickú vodivosť kvapaliny a prehráva zvuk na základe vodivosti. Čím je zvuk hlasnejší, tým je voda čistejšia. Toto je založené na koncepcii deliča napätia. Čím je vzorka vodivejšia, tým viac napätia je ťahané smerom k hornej časti obvodu, preč od reproduktora. To spôsobuje, že reproduktor dostane nižšie napätie znižujúce hlasitosť zvuku, ktorý vydáva.

Arduino slúži ako médium medzi obvodom a počítačom, kde sú zaznamenávané hodnoty. Tento projekt bol inšpirovaný nedávnym projektom, ktorý som urobil v triede, ktorá bola úvodom do Arduina a stravovania chlebom. Ako krok vpred, aby som sa postavil výzvou a uplatnil koncepty, ktoré som sa naučil, som sa pokúsil urobiť tento komplikovanejší projekt.

Zásoby

1. Breadboard dual bus

2. Arduino UNO

3. prepojovacie vodiče

4. Čipová sada LM741

5. Časovací čip 555

6. 2-3 palcový reproduktor

7. 10K ohm potenciometer

8. LED dióda

9. Patch kordy s krokosvorkami

10. Kartón (na stavbu škatúľ)

11. Penny (medené elektródy)

Krok 1: Budovanie obvodu

Prvým krokom je vybudovanie obvodu. Okruh použitý na túto stavbu bol pre mňa spočiatku pre svoju zložitosť dosť skľučujúci. Predtým, ako sa dotknete fyzického obvodu, je lepšie, ak urobíte simuláciu alebo akési mapovanie svojich komponentov na virtuálnom paneli, ktorý vám uľahčí vytváranie fyzického obvodu. Na tento účel som použil TinkerCAD. Najjednoduchší spôsob, ako rozdeliť obvod, je rozdeliť ho na 2 hlavné sekcie: Horná časť okolo čipu LM741 a dolná časť okolo časovača 555 a reproduktora. V projekte boli pôvodne použité dočasné prepojovacie vodiče, pretože sa dali ľahko pohybovať a manipulovať s nimi. Tieto boli neskôr vo finálnom projekte nahradené rovnými prepojovacími drôtmi. To uľahčuje riešenie problémov a sledovanie prvkov v obvode. Táto fáza trvala najdlhšie a nebola dokončená takmer na samom konci projektu.

Krok 2: Nastavenie obvodu (jemné doladenie)

Po dokončení základného okruhu bolo potrebné vykonať ešte jemnejšie úpravy. Potenciometer bolo potrebné kalibrovať tak, aby zvuk vydávaný reproduktorom nebol ani príliš slabý, ani príliš hlasný. Ako už bolo spomenuté, toto je krok, v ktorom boli dočasné vodiče zmenené na trvalé, ktoré boli prítomné v konečnom obvode. Trvalo to dosť dlho kvôli veľkému počtu použitých drôtov. Káble k reproduktoru boli tiež orezané, aby bol materiál spájajúci reproduktor s doskou čo najmenší. Okrem toho boli na účely zlepšenia estetiky obvodu a zníženia možnosti zlomenia odporov a diódy LED zopnuté.

Bol plánovaný aj integrácia senzora hlasitosti na meranie hlasitosti zvuku produkovaného reproduktorom. Senzor by bol pôvodne pripojený k analógovému portu Arduino. Potom by bol pre snímač vytvorený program Arduino na zachytávanie údajov. Táto myšlienka bola neskôr zošrotovaná, pretože senzor nefungoval tak, ako by mal, a bol nahradený počítačom, ktorý by snímal údaje prostredníctvom mikrofónu. Nie je to ideálne, pretože počítač je veľký a objemný, ale bola to najlepšia voľba.

Krok 3: Testovacia fáza

Toto je jedna z najdôležitejších fáz života každého projektu a niekedy môže byť veľmi otravné. Rozpoznanie problémov v takom obvode môže byť veľmi časovo náročné a frustrujúce. V tomto prípade môže byť použitie LED veľmi užitočné. Umiestnenie LED diódy do časti na každý jednotlivý prvok série možno použiť na testovanie, či touto časťou obvodu preteká prúd.

Táto fáza bola obdobím, počas ktorého bola vykonaná väčšina veľkých zmien v projekte. Zmeny, ako napríklad zahrnutie vstupu 5 V namiesto vstupu 9 V, boli jednou zo zmien, ktoré v tejto fáze nastali. Vstup 9 V vytváral z reproduktora veľmi hlasný zvuk. Zmenou príkonu na 5V od Arduina to fungovalo oveľa lepšie.

Krok 4: Krabica

Táto časť projektu bola zameraná na estetiku a na to, aby bola kompaktnejšia a lepšie sa s ňou manipulovalo. Tento krok nemal žiadny vplyv na funkčnosť projektu. Krabica je vyrobená z kartónu, pričom horná a jedna bočná strana sú otvorené, aby sa dali komponenty ľahko zasúvať a vyberať. Toto sa robilo s ohľadom na to, že kábel Arduino musí byť možné ľahko pripojiť k obvodu. Tento dizajn navyše robí obvod vizuálne príťažlivejším. Mala som urobiť laserom vyrezanú škatuľu z dreva, ale v triede mi došiel čas kvôli Covid-19.

Krok 5: Kredity

Tento projekt by nebol možný bez pani Berbawyovej, ktorá poskytla finančné prostriedky a materiály na realizáciu tohto projektu. Ďalej som vďačný Svenovi a Davidovi, ktorí mi pomohli pri vytváraní projektu tým, že mi poskytli užitočné rady a poučili ma, ako niektoré časti fungovali.