Водна сонда с Arduino Uno: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

В този урок ще научите как да сглобите своя собствена сонда за вода „DIY“за измерване на проводимостта, оттук и степента на замърсяване на всяка течност.

Сондата за вода е сравнително просто устройство. Неговата работа разчита на факта, че чистата вода всъщност не носи много добре електрически заряд. Така че това, което наистина правим с това устройство, е да оценяваме концентрацията на проводими частици, които плават във (предимно непроводима) вода.

Много рядко водата е просто сумата от основната й химична формула: два атома водород и един кислород. Обикновено водата е смес, която включва и други вещества, които са се разтворили в нея, включително минерали, метали и соли. В химията водата е разтворителят, останалите вещества - разтворените вещества и те заедно образуват разтвор. Разтворените вещества създават йони: атоми, които носят електрически заряд. Тези йони всъщност движат електричеството през водата. Ето защо измерването на проводимостта е добър начин да научите колко чиста (наистина, колко нечиста) може да бъде пробата от вода: колкото повече вещества са разтворени във водния разтвор, толкова по -бързо електричеството ще се движи през нея.

Консумативи

• 1x дъска Arduino Uno
• 1x 5x7 см печатна платка
• 1x свързващ стълб за монтиране на шаси Плътно жило
• 1x 10kOhm резистор
• мъжки заглавни ленти за arduino

Стъпка 1: Сглобете сондата

Видеоклип на процеса на сглобяване е достъпен тук.

Запояйте лента от мъжки заглавки (около 10 пина) върху печатната платка.

Внимавайте, че един щифт трябва да влезе в GND на платката arduino, друг в A5 и трети в A0. Вземете 10kOhm резистора. Запоявайте единия край към щифта на заглавката, който влиза в GND на платката arduino, а другият край на резистора към щифта на заглавката, който завършва на A0 в платката arduino. По този начин резисторът ще създаде основно мост между GND и A0 на платката arduino.

Хванете две парчета жица с плътна жила (с дължина около 30 см всяка) и отстранете двата края на всяко парче. Запояйте единия край на първия проводник към щифта на заглавката, който завършва на A5; запоявайте единия край на второто парче тел върху щифта на заглавката, който завършва с A0 на дъската arduino.

Свържете другите краища на парчетата твърда жица към свързващия стълб. Единият край отива в червената част на стойката, а другият - в черната част на обвързващата стойка.

Сега изрежете две парчета твърда жица (с дължина около 10 см всяка) и отстранете двата края на всяка жица. Свържете единия край на всяко парче тел към металните краища на свързващия стълб. Използвайте болтовете, за да фиксирате плътната жица на място. Свийте другите краища.

И накрая, опитайте да поставите печатната платка върху платката arduino и се уверете, че един щифт влиза в GND, друг в A0 и трети в A5.

Стъпка 2: Програмирайте Arduino Board

За да имате работеща сонда за вода, ще трябва да качите определена програма на дъската arduino uno.

Ето скицата, която трябва да качите:

/* Скица за мониторинг на проводимостта на водата за притурка Arduino, която измерва електрическата проводимост на водата. Този примерен код се основава на примерен код, който е в публичното пространство. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // ПРОМЕНЕТЕ ТОВА ЗА 3.3v Arduinos const поплавък ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const поплавъчен резисторValue = 10000.0; int праг = 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; съпротивление на поплавък = 0,0; двоен Siemens; плаващ TDS = 0,0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> праг) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Сигурен ли си, че това не е метал?"); забавяне (5000);}

Пълният код също е достъпен тук.

Стъпка 3: Използване на сондата за вода

След като качите кода, потопете двата къдрави края на сондата за вода в течност и отворете серийния монитор.

Трябва да получавате показания от сондата, които ви дават приблизителна представа за съпротивлението на течността, оттам и нейната проводимост.

Можете лесно да проверите дали вашата сонда работи правилно, като просто свържете двата къдрави края към парче метал. Ако серийният монитор връща следното съобщение: „Сигурен ли си, че това не е метал?“, Можете да сте сигурни, че сондата ви дава точни показания.

За чешмяна вода трябва да получавате проводимост от около 60 микросименса.

Сега се опитайте да добавите малко течност за миене във водата и вижте какви показания получавате.

Този път проводимостта на течността се повишава до около 170 микросимена.

Стъпка 4: Замърсяване на водата

Съществува пряка връзка между проводимостта на водата и замърсяването на водата. Тъй като проводимостта е индикация за количеството чужди вещества, разтворени във вода, следва, че колкото по -проводима е течността, толкова по -замърсена е и тя.

Последиците от замърсяването на водите са отрицателни в много отношения. Един пример е свързан с концепцията за повърхностно напрежение.

Поради полярността си водните молекули се привличат силно една към друга, което придава на водата високо повърхностно напрежение. Молекулите на повърхността на водата се „слепват“, за да образуват вид „кожа“на водата, достатъчно силна, за да поддържа много леки обекти. Насекомите, които ходят по вода, се възползват от това повърхностно напрежение. Повърхностното напрежение кара водата да се натрупва на капки, вместо да се разстила на тънък слой. Той също така позволява на водата да се движи през корените и стъблата на растенията и най -малките кръвоносни съдове в тялото ви - тъй като една молекула се придвижва нагоре по корена на дървото или през капиляра, тя „издърпва“останалите със себе си.

Въпреки това, когато чужди вещества (напр. Течност за миене) се разтварят във вода, това напълно променя повърхностното напрежение на водата, причинявайки редица проблеми.

Един експеримент, който можете да изпълните у дома, ще помогне да се илюстрира повърхностното напрежение и последиците от замърсяването на водата.

Вземете кламер и внимателно го спуснете върху купа, пълна с вода. След това кламерът трябва да остане на повърхността и да плава.

Ако обаче една капка течност за миене или друг химикал бъде вкарана в купата с вода, това ще доведе до незабавно потъване на кламер.

Аналогията тук е между кламерата и онези насекоми, които се възползват от повърхностното напрежение на водата, за да ходят по нея. Тъй като чужди вещества се вкарват във воден резервоар (било то езеро, поток и т.н.), повърхностното напрежение се променя и тези насекоми вече няма да могат да плуват по повърхността. В крайна сметка това се отразява на техния жизнен цикъл.

Можете да гледате видеоклип от този експеримент тук.