ARDUINO PH METER: 6 krokov (s obrázkami)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

V tomto projekte vyrobíme stolný pH meter pomocou gravitačného analógového pH obvodu a sondy od spoločností Atlas Scientific a Arduino Uno. Hodnoty sa zobrazia na displeji z tekutých kryštálov (LCD).

Poznámka:

- Tento merač bol vyvinutý na počítači so systémom Windows. Nebolo testované na Macu. - Kryt nie je vodotesný.

MATERIÁLY

• 1 - Arduino Uno
• 1 - Gravitačný analógový senzor pH
• 1 - pH sonda
• 1 - 20x4 LCD modul
• Kryt 1 - 158x90x60mm
• 1 - Mini breadboard
• Prepojovacie vodiče
• Akrylový list (plexisklo)
• 4 - 11 mm odstupy a skrutky (dodáva sa so senzorom pH)
• Rezistory 1 - 220Ω a 1 - 1kΩ

NÁSTROJE

Vŕtačka, vrtáky, frézy do sadrokartónu, pilníky, skrutkovače, zverák, pásová píla, lepiaca pištoľ a lepiaca tyčinka, spájkovačka a spájka, digitálne posuvné meradlo, pravítko.

Krok 1: Pripravte si bývanie

Bezpečnosť: Pri manipulácii s nástrojmi/strojmi dbajte na opatrnosť a noste vhodné ochranné prostriedky, ako sú okuliare, rukavice a respirátory.

Použitý kryt je z ABS plastu. Musí byť upravený pre pH meter.

Vyrezaný otvor pre LCD

a) LCD je umiestnený v hornej časti (kryte) krytu. Vycentrujte obdĺžnik 98 x 40 mm na kryt.

b) Vložte kus do zveráku a do vyznačeného obdĺžnika vyvŕtajte 3,2 mm (1/8 ) pilotný otvor.

c) Tento pilotný otvor použite ako štartovací bod pre 3,2 mm (1/8 ) rezací nástroj do sadrokartónu. Pretože ide o malú prácu, použijeme vrták skôr na ručnú vŕtačku, ako na stroj na rezanie sadrokartónu. Práce zvnútra namiesto čiar, pretože môže byť trochu ťažké rezať priamym spôsobom s týmto vrtákom na vŕtačke.

d) Potom ručným pilníkom odstráňte prebytočný materiál a vytvarujte obdĺžnik na požadovanú veľkosť.

Vyrežte otvory pre konektor BNC a porty Arduino

Otvory pre konektor BNC a porty Arduino sú na bočnej strane spodnej časti krytu.

a) Pomocou vyššie uvedených rozmerov označte stredový kruh a obrysy dvoch obdĺžnikov.

b) Vložte kus do zveráka a vyrežte otvory. Kruhový otvor je vytvorený pomocou vrtákov. Obdĺžnikové sú vyrobené podobným spôsobom ako pri otváraní displeja LCD.

Vybavte základnú dosku na montáž komponentov

Základná doska slúži na montáž Arduina, senzora pH a mini breadboardu. Použitý je akrylový plech s hrúbkou 6,4 mm (1/4 ).

a) Pásovou pílou narežte akrylový list na 135 x 62,5 mm.

b) Označte polohy pre štyri otvory podľa obrázku. Vyvŕtajte otvory s priemerom 2,38 mm (3/32 palca). Otvory na jednej strane dosky zahĺbte do hĺbky 3 mm a priemeru 4,4 mm (11/64 palcov). Je to nevyhnutné na udržanie plochého spodného povrchu, keď sú skrutky zasunuté tak, aby držali odstupy.

c) Pomocou dodaných skrutiek pripevnite 11 mm stojky. Senzor pH sa dodáva so 4 dierami a skrutkami. Dva z nich použite pre Arduino.

Krok 2: Nainštalujte elektroniku do krytu

1) Vložte základnú dosku do spodnej časti krytu. Držte na mieste pomocou skrutiek alebo horúceho lepidla.

2) Namontujte snímač pH na základnú dosku. Zaistite k stojkám pomocou skrutiek.

3) Namontujte Arduino Uno na základnú dosku. Zaistite skrutky.

4) Pridajte mini breadboard na základnú dosku.

5) Pripájajte kolíky záhlavia k LCD (kolíky sú súčasťou dodávky). Vložte LCD do hornej časti krytu a pomocou horúceho lepidla držte obrazovku na svojom mieste.

Krok 3: Drôtová elektronika spoločne

Zapojte súčiastky podľa schémy vyššie.

Mini breadboard použite na 1kΩ a 220Ω a na distribúciu 5V a uzemňovacích pinov Arduina.

Dva odpory slúžia na nastavenie kontrastu obrazovky.

Technické listy

Gravitačný pH senzor, pH sonda

Krok 4: Dokončite montáž

Po dokončení zapojenia:

a) Spojte hornú a spodnú časť krytu dohromady pomocou dodaných skrutiek.

b) Pripojte sondu ku konektoru BNC.

Krok 5: Nahrajte kód na Arduino Uno

Kód pre tento projekt využíva prispôsobené knižnice a hlavičkové súbory. Aby ste mohli kód použiť, budete ich musieť pridať do svojho Arduino IDE. Nasledujúce kroky zahrnujú proces vytvorenia tohto doplnku do IDE.

a) Pripojte Arduino k počítaču a otvorte IDE. IDE je možné stiahnuť z tohto ODKAZU, ak ho nemáte. Prejdite na Nástroje -> Doska -> Vyberte Arduino/Genuino Uno. Prejdite na Nástroje -> Port -> vyberte port, ku ktorému je pripojené Arduino.

b) Pridajte knižnicu displeja z tekutých kryštálov: V IDE prejdite na Skica -> Zahrnúť knižnicu -> Spravovať knižnice. Do vyhľadávacieho panela správcu knižnice zadajte „liquidcrystal“. Vyhľadajte balíček s názvom „LiquidCrystal Built-in od spoločnosti Arduino, Adafruit“. Môže, ale nemusí byť nainštalovaný. Ak nie, vyberte balík a kliknite na nainštalovať.

c) Pridajte knižnicu senzorov Atlas Gravity: Stiahnite si súbor zip z nasledujúceho ODKAZU. Súbor bude uložený ako "Atlas_gravity.zip". V IDE prejdite na Skica -> Zahrnúť knižnicu -> Pridať. ZIP knižnicu. Vyhľadajte súbor "Atlas_gravity.zip" a vyberte ho, ktorý chcete pridať.

d) Ďalej musíme pridať kód pre pH meter. Skopírujte kód z tohto ODKAZU na pracovný panel IDE.

e) Zostavte a nahrajte kód do Arduina.

f) Hodnoty pH sa potom zobrazia na LCD displeji. Hodnoty si môžete pozrieť aj na sériovom monitore. Sériový monitor otvoríte tak, že prejdete na Nástroje -> Sériový monitor alebo na klávesnici stlačíte Ctrl+Shift+M. Nastavte prenosovú rýchlosť na 9600 a zvoľte „Návrat na vozík“.

Krok 6: Kalibrácia senzora PH

Poznámka: Ak plánujete používať externý napájací zdroj pre Arduino, pred kalibráciou ho pripojte k Arduinu. To zabezpečí, že referenčné hladiny budú vhodne nastavené, čo pomôže pri správnej kalibrácii.

Tento pH meter je možné kalibrovať na jedno, dvoj alebo trojbodovú kalibráciu. Vyžadujú sa štandardné tlmivé roztoky (pH 4, 7 a 10)

Na kalibráciu sa používa sériový monitor. Užívateľ bude môcť pozorovať postupnú zmenu hodnôt, pokiaľ ide o stabilizáciu, a odosielať príslušné príkazy.

Kalibračné údaje sú uložené v EEPROM Arduina.

Kalibrácia pH 7 by mala byť vykonaná ako prvá.

Kalibračné príkazy

Stredový bod: kal, 7

Dolný bod: kal, 4

High-point: kal, 10

Jasná kalibrácia: kal, číra

Kroky

a) Vyberte napúšťaciu fľašu a opláchnite pH sondu.

b) Nalejte časť roztoku pH 7 do šálky. Zaistite, aby bol dostatok na pokrytie oblasti snímania sondy.

c) Vložte sondu do šálky a premiešajte, aby ste odstránili zachytený vzduch. Sledujte hodnoty na sériovom monitore. Nechajte sondu sedieť v roztoku, kým sa údaje nestabilizujú (malý pohyb z jedného čítania na druhé je normálny)

d) Keď sa hodnoty stabilizujú, zadajte do sériového monitora príkaz cal, 7. Kalibrácia na pH 7 je teraz dokončená.

Kroky a-d zopakujte pre pH4 a pH10. Pri postupe k rôznym roztokom pufra nezabudnite sondu opláchnuť.

Ako je to s teplotnou kompenzáciou?

Senzor použitý v tomto projekte má presnosť +/- 0,2%. PH meter bude pracovať s touto presnosťou v teplotnom rozsahu 7 - 46 ° C. Mimo tohto rozsahu bude potrebné merač upraviť tak, aby kompenzoval teplotu. Poznámka: pH sondu je možné vystaviť rozsahu 1 - 60 ° C.