ARDUINO PH METER: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Σε αυτό το έργο, θα φτιάξουμε έναν μετρητή pH σε πάγκο χρησιμοποιώντας το κύκλωμα pH του βαρύτητας και τον καθετήρα από την Atlas Scientific και ένα Arduino Uno. Οι ενδείξεις θα εμφανίζονται σε οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD).

Σημείωση:

- Αυτός ο μετρητής αναπτύχθηκε σε υπολογιστή Windows. Δεν δοκιμάστηκε σε Mac. - Το περίβλημα δεν είναι αδιάβροχο.

ΥΛΙΚΑ

• 1 - Arduino Uno
• 1 - Αναλογικός αισθητήρας pH βαρύτητας
• 1 - ανιχνευτής pH
• 1 - μονάδα LCD 20x4
• Περίβλημα 1 - 158x90x60mm
• 1 - Μίνι σανίδα ψωμιού
• Καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• Ακρυλικό φύλλο (πλεξιγκλάς)
• Βίδες 4 - 11mm και βίδες (συνοδεύεται από αισθητήρα pH)
• Αντιστάσεις 1 - 220Ω και 1 - 1kΩ

ΕΡΓΑΛΕΙΑ

Τρυπάνι, τρυπάνια, κομμάτια κοπής γυψοσανίδας, αρχεία, κατσαβίδια, μέγγενη πάγκου, πριόνι, κολλητήρι και κολλητήρι, κολλητήρι και συγκολλητικό, ψηφιακή δαγκάνα, χάρακα.

Βήμα 1: Προετοιμασία κατοικίας

Ασφάλεια: Θυμηθείτε να προσέχετε όταν χειρίζεστε εργαλεία/μηχανήματα και να φοράτε κατάλληλα εργαλεία ασφαλείας όπως γυαλιά, γάντια και αναπνευστήρες.

Το περίβλημα που χρησιμοποιείται είναι ένα πλαστικό περίβλημα ABS. Πρέπει να τροποποιηθεί για το μετρητή pH.

Κόψτε το άνοιγμα για την οθόνη LCD

α) Η οθόνη LCD τοποθετείται στο επάνω τμήμα (κάλυμμα) του περιβλήματος. Κεντράρετε ένα ορθογώνιο 98x40mm στο εξώφυλλο.

β) Βάλτε το κομμάτι στη μέγγενη και ανοίξτε μια πιλοτική τρύπα 3,2 mm (1/8 ) στο ορθογώνιο που σημειώθηκε.

γ) Χρησιμοποιήστε αυτήν την πιλοτική τρύπα ως σημείο εκκίνησης για το κομμάτι κοπής γυψοσανίδας 3,2 mm (1/8 ). Δεδομένου ότι πρόκειται για μια μικρή δουλειά, θα χρησιμοποιήσουμε το κομμάτι στο τρυπάνι χειρός και όχι μια μηχανή κοπής γυψοσανίδας. Εργαστείτε στο εσωτερικό του ορθογωνίου αντί για τις γραμμές καθώς μπορεί να είναι λίγο δύσκολο να κόψετε με ευθεία τρόπο με αυτό το κομμάτι στο τρυπάνι.

δ) Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε ένα αρχείο χειρός για να αφαιρέσετε την περίσσεια υλικού και να διαμορφώσετε το ορθογώνιο στο απαιτούμενο μέγεθος.

Κόψτε ανοίγματα για σύνδεση BNC και θύρες Arduino

Τα ανοίγματα για την υποδοχή BNC και τις θύρες Arduino βρίσκονται στο πλάι του κάτω τμήματος του περιβλήματος.

α) Χρησιμοποιώντας τις παραπάνω διαστάσεις, σημειώστε το κεντρικό σημείο για τον κύκλο και περιγράμματα για τα δύο ορθογώνια.

β) Βάλτε το κομμάτι στη βίτσα και κόψτε τα ανοίγματα. Το κυκλικό άνοιγμα γίνεται με τρυπάνια. Τα ορθογώνια κατασκευάζονται ακολουθώντας μια παρόμοια διαδικασία που χρησιμοποιείται για το άνοιγμα της οθόνης LCD.

Τοποθετήστε την πλάκα βάσης για να τοποθετήσετε εξαρτήματα

Η πλάκα βάσης χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση του Arduino, του αισθητήρα pH και της μίνι πλάκας. Χρησιμοποιείται ακρυλικό φύλλο πάχους 6,4 mm (1/4 ).

α) Χρησιμοποιώντας ένα πριόνι ταινίας, κόψτε το ακρυλικό φύλλο στα 135x62,5mm.

β) Σημειώστε τις θέσεις για τις τέσσερις οπές όπως φαίνεται στην εικόνα. Τρυπήστε τρύπες διαμέτρου 2,38mm (3/32 "). Βυθίστε τις οπές στη μία πλευρά της πλάκας σε βάθος 3mm και διάμετρο 4,4mm (11/64"). Αυτό είναι απαραίτητο για να διατηρηθεί μια επίπεδη κάτω επιφάνεια όταν τοποθετηθούν οι βίδες για να συγκρατήσουν τις προεξοχές.

γ) Συνδέστε τις προεξοχές 11mm χρησιμοποιώντας τις παρεχόμενες βίδες. Ο αισθητήρας pH έρχεται με 4 στάσεις και βίδες. Χρησιμοποιήστε δύο από αυτά για το Arduino.

Βήμα 2: Εγκαταστήστε ηλεκτρονικά στην κατοικία

1) Τοποθετήστε την πλάκα βάσης στο κάτω τμήμα του περιβλήματος. Κρατήστε στη θέση του με βίδες ή θερμή κόλλα.

2) Τοποθετήστε τον αισθητήρα pH στην πλάκα βάσης. Στερεώστε τις ανατροπές με βίδες.

3) Τοποθετήστε το Arduino Uno στη βάση πλάκας. Στερεώστε τις βίδες σε αναστάτωση.

4) Προσθέστε τη μίνι σανίδα ψωμιού στο πιάτο βάσης.

5) Συγκολλήστε τις ακίδες κεφαλίδας στην οθόνη LCD (παρέχονται οι ακίδες). Τοποθετήστε την οθόνη LCD στο επάνω μέρος του περιβλήματος και χρησιμοποιήστε λίγη θερμή κόλλα για να διατηρήσετε την οθόνη στη θέση της.

Βήμα 3: Μαζί Wire Electronics

Σύρμα τα εξαρτήματα εμφανίζονται στο παραπάνω διάγραμμα.

Χρησιμοποιήστε τη μίνι πλάκα ψωμιού για τα 1kΩ και 220Ω και για τη διανομή των 5V και των ακίδων του Arduino.

Οι δύο αντιστάσεις χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της αντίθεσης της οθόνης.

Φύλλα δεδομένων

Αισθητήρας pH βαρύτητας, ανιχνευτής pH

Βήμα 4: Ολοκλήρωση συναρμολόγησης

Αφού ολοκληρωθεί η καλωδίωση:

α) Τοποθετήστε το πάνω και το κάτω τμήμα του περιβλήματος μαζί χρησιμοποιώντας τις παρεχόμενες βίδες.

β) Συνδέστε τον αισθητήρα στην υποδοχή BNC.

Βήμα 5: Ανεβάστε τον κωδικό στο Arduino Uno

Ο κώδικας για αυτό το έργο χρησιμοποιεί προσαρμοσμένες βιβλιοθήκες και αρχεία κεφαλίδας. Θα πρέπει να τα προσθέσετε στο Arduino IDE για να χρησιμοποιήσετε τον κωδικό. Τα παρακάτω βήματα περιλαμβάνουν τη διαδικασία πραγματοποίησης αυτής της προσθήκης στο IDE.

α) Συνδέστε το Arduino στον υπολογιστή σας και ανοίξτε το IDE. Μπορείτε να κατεβάσετε το IDE από αυτόν τον LINK εάν δεν το έχετε. Μεταβείτε στα Εργαλεία -> Πίνακας -> Επιλέξτε Arduino/Genuino Uno. Μεταβείτε στα Εργαλεία -> Θύρα -> επιλέξτε τη θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένο το Arduino.

β) Προσθήκη βιβλιοθήκης υγρών κρυστάλλων: Στο IDE μεταβείτε στο Σκίτσο -> Συμπερίληψη βιβλιοθήκης -> Διαχείριση βιβλιοθηκών. Στη γραμμή αναζήτησης του Διαχειριστή βιβλιοθήκης πληκτρολογήστε "liquidcrystal". Αναζητήστε το πακέτο με τίτλο "LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit". Μπορεί να εγκατασταθεί ή όχι. Εάν όχι, επιλέξτε το πακέτο και κάντε κλικ στην εγκατάσταση.

γ) Προσθήκη βιβλιοθήκης αισθητήρα Atlas Gravity: Κατεβάστε το αρχείο zip από τον ακόλουθο LINK. Το αρχείο θα αποθηκευτεί ως "Atlas_gravity.zip". Στο IDE μεταβείτε στο Sketch -> Include Library -> Add. ZIP Library. Εντοπίστε το αρχείο "Atlas_gravity.zip" και επιλέξτε για προσθήκη.

δ) Στη συνέχεια, πρέπει να προσθέσουμε τον κωδικό για το μετρητή pH. Αντιγράψτε τον κωδικό από αυτό το LINK στον πίνακα εργασίας IDE.

ε) Μεταγλωττίστε και ανεβάστε τον κώδικα στο Arduino.

στ) Οι ενδείξεις pH θα εμφανιστούν στη συνέχεια στην οθόνη LCD. Μπορείτε επίσης να προβάλετε τις ενδείξεις στη σειριακή οθόνη. Για να ανοίξετε τη σειριακή οθόνη, μεταβείτε στο Εργαλεία -> Σειριακή οθόνη ή πατήστε Ctrl+Shift+M στο πληκτρολόγιό σας. Ρυθμίστε τον ρυθμό baud στο 9600 και επιλέξτε "Επιστροφή μεταφοράς".

Βήμα 6: Βαθμονόμηση αισθητήρα PH

Σημείωση: Εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε εξωτερικό τροφοδοτικό για το Arduino, συνδέστε το στο Arduino πριν κάνετε τη βαθμονόμηση. Αυτό θα διασφαλίσει ότι τα επίπεδα αναφοράς έχουν ρυθμιστεί κατάλληλα, γεγονός που θα βοηθήσει στη σωστή βαθμονόμηση.

Αυτός ο μετρητής pH μπορεί να βαθμονομηθεί σε βαθμονόμηση ενός, δύο ή τριών σημείων. Απαιτούνται τυπικά ρυθμιστικά διαλύματα (pH 4, 7 και 10)

Η σειριακή οθόνη χρησιμοποιείται για τη διαδικασία βαθμονόμησης. Ο χρήστης θα μπορεί να παρατηρεί τη σταδιακή αλλαγή στις ενδείξεις καθώς έρχονται σε σταθεροποίηση και να στέλνει τις κατάλληλες εντολές.

Τα δεδομένα βαθμονόμησης αποθηκεύονται στο EEPROM του Arduino.

Σημειώστε ότι πρέπει πρώτα να πραγματοποιηθεί βαθμονόμηση pH 7.

Εντολές βαθμονόμησης

Μεσαίο σημείο: cal, 7

Χαμηλού σημείου: cal, 4

Υψηλό σημείο: cal, 10

Καθαρή βαθμονόμηση: cal, διαυγής

Βήματα

α) Αφαιρέστε τη φιάλη διαβροχής και ξεπλύνετε τον αισθητήρα pH.

β) Ρίξτε λίγο από το διάλυμα pH 7 σε ένα φλιτζάνι. Βεβαιωθείτε ότι υπάρχει αρκετό για να καλύψετε την περιοχή ανίχνευσης του καθετήρα.

γ) Τοποθετήστε τον αισθητήρα στο κύπελλο και αναδεύστε τον για να απομακρυνθεί ο εγκλωβισμένος αέρας. Προσέξτε τις ενδείξεις στη σειριακή οθόνη. Αφήστε τον ανιχνευτή να καθίσει στο διάλυμα έως ότου σταθεροποιηθούν οι ενδείξεις (μια μικρή κίνηση από τη μία ανάγνωση στην επόμενη είναι φυσιολογική)

δ) Αφού σταθεροποιηθούν οι ενδείξεις, εισαγάγετε την εντολή cal, 7 στη σειριακή οθόνη. Η βαθμονόμηση σε pH 7 έχει πλέον ολοκληρωθεί.

Επαναλάβετε τα βήματα a-d για pH4 και pH10. Θυμηθείτε να ξεπλύνετε τον αισθητήρα καθώς προχωράτε σε διαφορετικά διαλύματα buffer.

Τι γίνεται με την αντιστάθμιση θερμοκρασίας;

Ο αισθητήρας που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο έχει ακρίβεια +/- 0,2%. Ο μετρητής pH θα λειτουργεί εντός αυτής της ακρίβειας στην περιοχή θερμοκρασιών 7 - 46 ° C. Εκτός αυτού του εύρους, ο μετρητής θα πρέπει να τροποποιηθεί για αντιστάθμιση θερμοκρασίας. Σημείωση: Ο ανιχνευτής pH μπορεί να υποβληθεί σε εύρος 1 - 60 ° C.