Vodná sonda s Arduino Uno: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

V tomto návode sa naučíte, ako zostaviť vlastnú vodnú sondu na meranie vodivosti, a tým aj stupeň znečistenia akejkoľvek kvapaliny.

Vodná sonda je pomerne jednoduché zariadenie. Jeho fungovanie spočíva v skutočnosti, že čistá voda v skutočnosti nenesie elektrický náboj veľmi dobre. To, čo v skutočnosti robíme s týmto zariadením, je posúdenie koncentrácie vodivých častíc, ktoré plávajú vo (väčšinou nevodivej) vode.

Voda je len zriedka súčtom jej základného chemického vzorca: dvoch atómov vodíka a jedného kyslíka. Voda je zvyčajne zmes, ktorá obsahuje aj ďalšie látky, ktoré sa v nej rozpustili, vrátane minerálov, kovov a solí. V chémii je voda rozpúšťadlom, ostatné látky rozpustenými látkami a ich kombináciou vzniká roztok. Rozpustné látky vytvárajú ióny: atómy, ktoré nesú elektrický náboj. Tieto ióny v skutočnosti prenášajú elektrinu cez vodu. Preto je meranie vodivosti dobrým spôsobom, ako sa dozvedieť, aká čistá (skutočne, nečistá) môže byť vzorka vody: čím viac látok sa rozpustí vo vodnom roztoku, tým rýchlejšie cez ňu prejde elektrická energia.

Zásoby

• 1x doska Arduino Uno
• 1x DPS 5x7cm
• 1x Väzbový stĺpik pre montáž na podvozok Pevný drôt
• 1x 10kOhm odpor
• prúžky mužskej hlavičky pre arduino

Krok 1: Zostavte sondu

Video z postupu montáže je k dispozícii tu.

Na PCB spájkujte prúžok zásuviek (asi 10 pinov).

Dávajte si pozor, že jeden pin musí ísť do GND na doske arduino, druhý do A5 a tretí do A0. Uchopte odpor 10 kOhm. Jeden koniec spájkujte na kolíkový konektor, ktorý prechádza do GND na doske Arduino, druhý koniec odporu na kolíkový konektor, ktorý končí na A0 v doske Arduino. Rezistor tak v podstate vytvorí most medzi GND a A0 na doske Arduino.

Uchopte dva kusy plného jadrového drôtu (každý asi 30 cm dlhý) a odizolujte oba konce každého kusu. Spájkujte jeden koniec prvého drôtu na kolíkový konektor, ktorý končí v A5; spájkujte jeden koniec druhého kusu drôtu na kolíkový konektor, ktorý končí v A0 na doske Arduino.

Pripojte ostatné konce kúskov drôtu s plným jadrom k väzbovému stĺpiku. Jeden koniec smeruje do červenej časti stĺpika, druhý koniec smeruje do čiernej časti väzbového stĺpika.

Teraz odstrihnite dva kusy plného jadrového drôtu (každý asi 10 cm dlhý) a odizolujte oba konce každého drôtu. Pripojte jeden koniec každého kusu drôtu k kovovým koncom väzbového stĺpika. Pomocou skrutiek zaistte drôt s plným jadrom na mieste. Ostatné konce stočte.

Nakoniec skúste položiť DPS na dosku arduino a uistite sa, že jeden pin smeruje do GND, druhý do A0 a tretí pin do A5.

Krok 2: Naprogramujte dosku Arduino

Ak chcete mať funkčnú vodnú sondu, budete musieť nahrať konkrétny program na dosku arduino uno.

Tu je náčrt, ktorý musíte nahrať:

/* Náčrt monitora vodivosti vody pre gadget Arduino, ktorý meria elektrickú vodivosť vody. Tento ukážkový kód je založený na ukážkovom kóde, ktorý je verejne dostupný. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // ZMENTE TOTO NA 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; konštantný plavákový odporHodnota = 10 000,0; int prah = 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; plavákový odpor = 0,0; dvojitý Siemens; plavákový TDS = 0,0; while ((((oldAnalogValue-analogValue)> prah) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Si si istý, že to nie je kov?"); zdržanie (5 000);}

Kompletné kódy sú k dispozícii aj tu.

Krok 3: Použitie vodnej sondy

Po nahraní kódu ponorte dva kučeravé konce sondy vody do kvapaliny a otvorte sériový monitor.

Mali by ste dostávať údaje zo sondy, ktoré vám poskytnú hrubú predstavu o odporu kvapaliny, a teda o jej vodivosti.

Môžete jednoducho otestovať, či vaša sonda funguje správne, a to tak, že dva kučeravé konce spojíte s kusom kovu. Ak sériový monitor vráti nasledujúcu správu: „Ste si istí, že to nie je kov?“, Môžete si byť istí, že sonda vám poskytuje presné hodnoty.

Pri vode z vodovodu by ste mali dosiahnuť vodivosť asi 60 mikro SIiemens.

Teraz skúste do vody pridať trochu umývacieho prostriedku a uvidíte, aké hodnoty získate.

Vodivosť kvapaliny sa tentokrát zvyšuje až na približne 170 mikroSiemens.

Krok 4: Znečistenie vody

Medzi vodivosťou vody a znečistením vody existuje priame prepojenie. Pretože vodivosť je údajom o množstve cudzorodých látok rozpustených vo vode, vyplýva z toho, že čím je kvapalina vodivejšia, tým je aj viac znečistená.

Dôsledky znečistenia vody sú v mnohých ohľadoch negatívne. Jeden príklad súvisí s pojmom povrchové napätie.

Molekuly vody sú kvôli svojej polarite navzájom silne priťahované, čo dodáva vode vysoké povrchové napätie. Molekuly na povrchu vody sa „držia spolu“a vytvárajú na vode typ „kože“, dostatočne silnej, aby uniesla veľmi ľahké predmety. Hmyz, ktorý chodí po vode, využíva toto povrchové napätie. Povrchové napätie spôsobuje, že sa voda hromadí v kvapkách, a nie v tenkej vrstve. Umožňuje tiež vode pohybovať sa cez korene a stonky rastlín a najmenšie krvné cievy vo vašom tele - keď sa jedna molekula pohybuje hore koreňom stromu alebo kapilárou, „ťahá“so sebou ostatné.

Keď sa však cudzie látky (napr. Tekutý prostriedok na umývanie riadu) rozpustia vo vode, úplne to zmení povrchové napätie vody, čo spôsobí množstvo problémov.

Jeden experiment, ktorý môžete spustiť doma, pomôže ilustrovať povrchové napätie a dôsledky znečistenia vody.

Vezmite kancelársku sponku a jemne ju položte na misku plnú vody. Spona na papier by potom mala zostať na povrchu a plávať.

Ak však do misky s vodou vložíte jednu kvapku čistiaceho prostriedku alebo inej chemikálie, sponka na papier sa okamžite potopí.

Tu je analógia medzi kancelárskou sponkou a hmyzom, ktorý využíva povrchové napätie vody na to, aby po nej chodil. Keď sa cudzie látky dostávajú do vodnej nádrže (či už je to jazero, potok atď.), Zmení sa povrchové napätie a tento hmyz sa už nebude môcť vznášať na hladine. V konečnom dôsledku to má vplyv na ich životný cyklus.

Video z tohto experimentu si môžete pozrieť tu.