Ūdens zonde ar Arduino Uno: 4 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Šajā apmācībā jūs uzzināsit, kā salikt savu DIY ūdens zondi, lai izmērītu vadītspēju, līdz ar to jebkura šķidruma piesārņojuma pakāpi.

Ūdens zonde ir salīdzinoši vienkārša ierīce. Tās darbība balstās uz faktu, ka tīrs ūdens faktiski nespēj labi uzlādēt elektrisko lādiņu. Tātad, ko mēs patiešām darām ar šo ierīci, tiek novērtēta vadošo daļiņu koncentrācija, kas peld (galvenokārt nevadošā) ūdenī.

Ūdens ļoti reti ir tikai tā ķīmiskās pamatformulas summa: divi ūdeņraža atomi un viens skābekļa atoms. Parasti ūdens ir maisījums, kas ietver arī citas tajā izšķīdušās vielas, ieskaitot minerālus, metālus un sāļus. Ķīmijā ūdens ir šķīdinātājs, pārējās vielas ir izšķīdušās vielas, un kopā tās veido šķīdumu. Šķīstošās vielas rada jonus: atomus, kas nes elektrisko lādiņu. Šie joni faktiski pārvieto elektrību caur ūdeni. Tāpēc vadītspējas mērīšana ir labs veids, kā uzzināt, cik tīrs (patiesībā, cik netīrs) var būt ūdens paraugs: jo vairāk ūdens šķīdumā izšķīdušas vielas, jo ātrāk caur to pārvietosies elektrība.

Piegādes

• 1x Arduino Uno dēlis
• 1x 5x7cm PCB
• 1x šasijas stiprinājuma stiprinājuma statnis Ciets vads
• 1x 10 kOhm rezistors
• vīriešu galvenes sloksnes arduino

1. darbība: samontējiet zondi

Video par montāžas procesu ir pieejams šeit.

Lodējiet uz PCB sloksni vīriešu galviņu (apmēram 10 tapas).

Uzmanieties, ka vienam tapam ir jāiekļūst GND arduino panelī, otram - A5 un trešajam - A0. Paņemiet 10 kOhm rezistoru. Lodējiet vienu galu uz galvenes tapas, kas nonāk GND uz arduino plates, otru rezistora galu uz galvenes tapas, kas beidzas uz A0 arduino panelī. Tādā veidā rezistors arduino panelī pamatā izveidos tiltu starp GND un A0.

Satveriet divus stieples gabalus (katrs apmēram 30 cm garš) un noņemiet katra gabala abus galus. Lodējiet viena pirmā stieples galu uz galvenes tapas, kas beidzas ar A5; lodējiet otrā stieples gabala vienu galu uz galvenes tapas, kas beidzas ar A0 uz arduino plates.

Pievienojiet cietā stieples gabalu pārējos galus pie iesiešanas statņa. Viens gals nonāk staba sarkanajā daļā, otrs - saistošā staba melnajā daļā.

Tagad sagrieziet divus stieples gabalus (apmēram 10 cm garus) un noņemiet katra stieples abus galus. Savienojiet katra stieples gabala vienu galu ar stiprinājuma statņa metāla galiem. Izmantojiet skrūves, lai nostiprinātu cieto vadu vietā. Salieciet pārējos galus.

Visbeidzot, mēģiniet ievietot PCB uz arduino plates un pārliecinieties, ka viena tapa ir GND, otra - A0 un trešā - A5.

2. solis: ieprogrammējiet Arduino dēli

Lai būtu funkcionējoša ūdens zonde, jums būs jāaugšupielādē īpaša programma arduino uno panelī.

Šeit ir skice, kas jums jāaugšupielādē:

/* Ūdens vadītspējas monitora skice Arduino sīkrīkam, kas mēra ūdens elektrisko vadītspēju. Šī koda parauga pamatā ir koda paraugs, kas ir publiski pieejams. */ const pludiņš ArduinoVoltage = 5,00; // MAINĪT ŠO PAR 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const pludiņa rezistorsVērtība = 10000,0; int slieksnis = 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; peldošā pretestība = 0,0; dubultā Siemens; pludiņš TDS = 0,0; while ((((oldAnalogValue-analogValue)> slieksnis) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Vai esat pārliecināts, ka tas nav metāls?"); kavēšanās (5000);}

Pilns kods ir pieejams arī šeit.

3. darbība. Ūdens zondes izmantošana

Pēc koda augšupielādes iemērciet divus ūdens zondes cirtainos galus šķidrumā un atveriet sērijas monitoru.

Jums vajadzētu iegūt zondes rādījumus, kas sniedz aptuvenu priekšstatu par šķidruma pretestību, tātad arī tā vadītspēju.

Jūs varat viegli pārbaudīt, vai zonde darbojas pareizi, vienkārši savienojot abus cirtainos galus ar metāla gabalu. Ja seriālais monitors atgriež šādu ziņojumu: “Vai esat pārliecināts, ka tas nav metāls?”, Varat būt pārliecināts, ka zonde sniedz precīzus rādījumus.

Krāna ūdens vadītspējai vajadzētu būt aptuveni 60 mikroSiemens.

Tagad mēģiniet ūdenim pievienot nedaudz mazgāšanas līdzekļa un noskaidrojiet, kādus rādījumus iegūstat.

Šoreiz šķidruma vadītspēja palielinās līdz aptuveni 170 mikroSiemens.

4. solis: ūdens piesārņojums

Starp ūdens vadītspēju un ūdens piesārņojumu ir tieša saikne. Tā kā vadītspēja norāda uz ūdenī izšķīdušo svešķermeņu daudzumu, no tā izriet, ka jo vairāk šķidrums ir vadošs, jo tas ir arī piesārņotāks.

Ūdens piesārņojuma sekas daudzējādā ziņā ir negatīvas. Viens piemērs ir saistīts ar jēdzienu virsmas spraigums.

Polaritātes dēļ ūdens molekulas ir ļoti piesaistītas viena otrai, kas ūdenim piešķir augstu virsmas spraigumu. Molekulas pie ūdens virsmas “pielīp”, veidojot uz ādas “ādas” veidu, pietiekami spēcīgu, lai atbalstītu ļoti vieglus priekšmetus. Kukaiņi, kas staigā pa ūdeni, izmanto šo virsmas spraigumu. Virsmas sasprindzinājums izraisa ūdens salipšanu pilienos, nevis izplūšanu plānā kārtā. Tas arī ļauj ūdenim pārvietoties pa augu saknēm un kātiem un mazākajiem asinsvadiem jūsu ķermenī - kad viena molekula pārvietojas augšup pa koka sakni vai caur kapilāru, tā “velk” pārējos.

Tomēr, ja ūdenī izšķīst svešas vielas (piemēram, mazgāšanas šķidrums), tas izmaina ūdens virsmas spraigumu, radot vairākas problēmas.

Viens eksperiments, ko varat veikt mājās, palīdzēs ilustrēt virsmas spraigumu un ūdens piesārņošanas sekas.

Paņemiet saspraudi un maigi nolaidiet to uz bļodas, kas pilna ar ūdeni. Pēc tam saspraudei vajadzētu palikt uz virsmas un peldēt.

Tomēr, ja ūdens traukā ielej vienu pilienu mazgāšanas līdzekļa vai citas ķīmiskas vielas, papīra saspraude nekavējoties nogrimst.

Analoģija šeit ir starp papīra saspraudi un tiem kukaiņiem, kuri izmanto ūdens virsmas spraigumu, lai staigātu pa to. Tā kā ūdens rezervuārā (vai tas būtu ezers, strauts utt.) Tiek ievadītas svešas vielas, virsmas spraigums tiek mainīts, un šie kukaiņi vairs nevarēs peldēt pa virsmu. Galu galā tas ietekmē viņu dzīves ciklu.

Šī eksperimenta video varat noskatīties šeit.