Ανιχνευτής νερού με Arduino Uno: 4 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Σε αυτό το σεμινάριο θα μάθετε πώς να συναρμολογείτε τον δικό σας DIY καθετήρα νερού για τη μέτρηση της αγωγιμότητας, εξ ου και ο βαθμός ρύπανσης οποιουδήποτε υγρού.

Ο αισθητήρας νερού είναι μια σχετικά απλή συσκευή. Η λειτουργία του βασίζεται στο γεγονός ότι το καθαρό νερό δεν μεταφέρει στην πραγματικότητα ένα ηλεκτρικό φορτίο πολύ καλά. Αυτό που κάνουμε πραγματικά με αυτήν τη συσκευή είναι η αξιολόγηση της συγκέντρωσης αγώγιμων σωματιδίων που επιπλέουν στο (κυρίως μη αγώγιμο) νερό.

Το νερό σπάνια είναι το άθροισμα του βασικού χημικού του τύπου: δύο άτομα υδρογόνου και ένα οξυγόνο. Συνήθως, το νερό είναι ένα μείγμα που περιλαμβάνει επίσης άλλες ουσίες που έχουν διαλυθεί σε αυτό, συμπεριλαμβανομένων μεταλλικών στοιχείων, μετάλλων και αλάτων. Στη χημεία, το νερό είναι ο διαλύτης, οι άλλες ουσίες οι διαλυμένες ουσίες και σε συνδυασμό δημιουργούν ένα διάλυμα. Οι διαλυμένες ουσίες δημιουργούν ιόντα: άτομα που φέρουν ηλεκτρικό φορτίο. Αυτά τα ιόντα είναι αυτά που μεταφέρουν πραγματικά την ηλεκτρική ενέργεια μέσω του νερού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η μέτρηση της αγωγιμότητας είναι ένας καλός τρόπος για να μάθετε πόσο καθαρό (πραγματικά, πόσο ακάθαρτο) μπορεί να είναι ένα δείγμα νερού: όσο περισσότερα υλικά διαλύονται στο υδατικό διάλυμα, τόσο πιο γρήγορα κινείται ηλεκτρική ενέργεια μέσα από αυτό.

Προμήθειες

• 1x πλακέτα Arduino Uno
• PCB 1x 5x7cm
• 1x Στήριξη στήριξης πλαισίου Στερεό καλώδιο
• 1x αντίσταση 10kOhm
• αρσενικές λωρίδες κεφαλίδων για arduino

Βήμα 1: Συναρμολογήστε τον αισθητήρα

Ένα βίντεο της διαδικασίας συναρμολόγησης είναι διαθέσιμο εδώ.

Συγκολλήστε μια λωρίδα αρσενικών κεφαλίδων (περίπου 10 ακίδες) στο PCB.

Προσοχή ότι μία καρφίτσα πρέπει να μπει στο GND στον πίνακα arduino, μια άλλη στο A5 και μια τρίτη στο A0. Πιάστε την αντίσταση 10kOhm. Συγκολλήστε το ένα άκρο στον πείρο κεφαλίδας που μπαίνει στο GND στον πίνακα arduino, το άλλο άκρο της αντίστασης στον πείρο κεφαλίδας που τελειώνει στο Α0 στον πίνακα arduino. Με αυτόν τον τρόπο η αντίσταση θα δημιουργήσει ουσιαστικά μια γέφυρα μεταξύ GND και A0 στον πίνακα arduino.

Πιάστε δύο κομμάτια από σύρμα από συμπαγές πυρήνα (μήκος περίπου 30 εκατοστά το καθένα) και αφαιρέστε και τα δύο άκρα κάθε κομματιού. Συγκολλήστε το ένα άκρο του πρώτου σύρματος στον πείρο κεφαλής που καταλήγει σε Α5. συγκολλήστε το ένα άκρο του δεύτερου κομματιού σύρματος στον πείρο κεφαλίδας που καταλήγει σε Α0 στον πίνακα arduino.

Συνδέστε τα άλλα άκρα των κομματιών του σύρματος από συμπαγές πυρήνα στη θέση σύνδεσης. Το ένα άκρο μπαίνει στο κόκκινο μέρος του στύλου, το άλλο άκρο πηγαίνει στο μαύρο μέρος του συνδετικού στύλου.

Τώρα κόψτε δύο κομμάτια από σύρμα συμπαγούς πυρήνα (μήκος περίπου 10 εκατοστά το καθένα) και αφαιρέστε και τα δύο άκρα κάθε σύρματος. Συνδέστε το ένα άκρο κάθε κομματιού σύρματος με τα μεταλλικά άκρα του στύλου σύνδεσης. Χρησιμοποιήστε τα μπουλόνια για να στερεώσετε το καλώδιο του στερεού πυρήνα στη θέση του. Σφίξτε τις άλλες άκρες.

Τέλος, δοκιμάστε να τοποθετήσετε το PCB στον πίνακα arduino και βεβαιωθείτε ότι ο ένας ακροδέκτης μπαίνει στο GND, ο άλλος στο A0 και ο τρίτος ακροδέκτης στο A5.

Βήμα 2: Προγραμματίστε τον πίνακα Arduino

Για να έχετε έναν λειτουργικό ανιχνευτή νερού, θα πρέπει να ανεβάσετε ένα συγκεκριμένο πρόγραμμα στον πίνακα arduino uno.

Εδώ είναι το σκίτσο που πρέπει να ανεβάσετε:

/* Σχέδιο παρακολούθησης αγωγιμότητας νερού για ένα gadget Arduino που μετρά την ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού. Αυτό το παράδειγμα κώδικα βασίζεται σε παράδειγμα κώδικα που είναι δημόσιος τομέας. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // ΑΛΛΑΞΤΕ ΑΥΤΟ ΓΙΑ 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000.0; int κατώφλι = 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; αντίσταση πλωτήρα = 0,0; διπλή Siemens? float TDS = 0,0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> κατώφλι) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Είστε βέβαιοι ότι αυτό δεν είναι μέταλλο;"); καθυστέρηση (5000);}

Ο πλήρης κωδικός είναι επίσης διαθέσιμος εδώ.

Βήμα 3: Χρήση του ανιχνευτή νερού

Αφού ανεβάσετε τον κώδικα, βυθίστε τα δύο σγουρά άκρα του καθετήρα νερού σε ένα υγρό και ανοίξτε τη σειριακή οθόνη.

Θα πρέπει να λαμβάνετε ενδείξεις από τον ανιχνευτή, οι οποίοι σας δίνουν μια γενική ιδέα για την αντίσταση του υγρού, άρα και την αγωγιμότητά του.

Μπορείτε εύκολα να ελέγξετε αν ο καθετήρας σας λειτουργεί σωστά, συνδέοντας απλώς τα δύο σγουρά άκρα σε ένα μεταλλικό κομμάτι. Εάν η σειριακή οθόνη επιστρέψει το ακόλουθο μήνυμα: "Είστε βέβαιοι ότι αυτό δεν είναι μεταλλικό;", μπορείτε να είστε βέβαιοι ότι ο αισθητήρας σας δίνει ακριβείς ενδείξεις.

Για το νερό της βρύσης, θα πρέπει να έχετε αγωγιμότητα περίπου 60 microSiemens.

Τώρα προσπαθήστε να προσθέσετε λίγο υγρό πλύσης στο νερό και δείτε τι ενδείξεις λαμβάνετε.

Αυτή τη φορά, η αγωγιμότητα του υγρού αυξάνεται έως και περίπου 170 microSiemens.

Βήμα 4: Ρύπανση νερού

Υπάρχει μια άμεση σύνδεση μεταξύ της αγωγιμότητας του νερού και της ρύπανσης του νερού. Δεδομένου ότι η αγωγιμότητα είναι ένδειξη της ποσότητας ξένων ουσιών που διαλύονται στο νερό, προκύπτει ότι όσο πιο αγώγιμο είναι ένα υγρό, τόσο πιο μολυσμένο είναι.

Οι συνέπειες της ρύπανσης των υδάτων είναι αρνητικές από πολλές απόψεις. Ένα παράδειγμα σχετίζεται με την έννοια της επιφανειακής τάσης.

Λόγω της πολικότητάς τους, τα μόρια του νερού έλκονται έντονα μεταξύ τους, γεγονός που δίνει στο νερό υψηλή επιφανειακή τάση. Τα μόρια στην επιφάνεια του νερού «κολλάνε» για να σχηματίσουν έναν τύπο «δέρματος» στο νερό, αρκετά ισχυρό για να στηρίξει πολύ ελαφριά αντικείμενα. Τα έντομα που περπατούν πάνω στο νερό εκμεταλλεύονται αυτήν την επιφανειακή τάση. Η επιφανειακή τάση προκαλεί το νερό να συσσωρεύεται σε σταγόνες αντί να απλώνεται σε ένα λεπτό στρώμα. Επιτρέπει επίσης στο νερό να κινείται μέσα από τις ρίζες και τους μίσχους των φυτών και τα μικρότερα αιμοφόρα αγγεία του σώματός σας - καθώς ένα μόριο ανεβαίνει στη ρίζα του δέντρου ή μέσω του τριχοειδούς, «τραβάει» τα άλλα μαζί του.

Ωστόσο, όταν ξένες ουσίες (π.

Ένα πείραμα που μπορείτε να εκτελέσετε στο σπίτι θα σας βοηθήσει να απεικονίσετε την επιφανειακή τάση και τις συνέπειες της ρύπανσης του νερού.

Πάρτε ένα συνδετήρα και χαμηλώστε το απαλά σε ένα μπολ γεμάτο νερό. Το συνδετήρα πρέπει στη συνέχεια να παραμείνει στην επιφάνεια και να επιπλέει.

Εάν, ωστόσο, εισαχθεί μια σταγόνα υγρού πλύσης ή άλλης χημικής ουσίας στο μπολ με νερό, αυτό θα προκαλέσει τη βύθιση του συνδετήρα χαρτιού αμέσως.

Η αναλογία εδώ είναι μεταξύ του συνδετήρα και των εντόμων που εκμεταλλεύονται την επιφανειακή τάση του νερού για να περπατήσουν πάνω του. Καθώς ξένες ουσίες εισάγονται σε μια δεξαμενή νερού (είτε πρόκειται για λίμνη, ρεύμα κ.λπ.), η επιφανειακή τάση μεταβάλλεται και αυτά τα έντομα δεν θα μπορούν πλέον να επιπλέουν στην επιφάνεια. Τελικά αυτό επηρεάζει τον κύκλο ζωής τους.

Μπορείτε να δείτε ένα βίντεο από αυτό το πείραμα εδώ.