Vattensond med Arduino Uno: 4 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

I denna handledning lär du dig att montera din egen DIY -vattensond för att mäta konduktivitet, därav graden av förorening av eventuell vätska.

Vattensonden är en relativt enkel anordning. Dess funktion är beroende av det faktum att rent vatten faktiskt inte bär en elektrisk laddning särskilt bra. Så vad vi verkligen gör med den här enheten är att bedöma koncentrationen av ledande partiklar som flyter i (oftast icke -ledande) vatten.

Vatten är mycket sällan bara summan av dess grundläggande kemiska formel: två väteatomer och en av syre. Vanligtvis är vatten en blandning som också innehåller andra ämnen som har lösts upp i den, inklusive mineraler, metaller och salter. Inom kemi är vatten lösningsmedlet, de andra ämnena är de lösta ämnena och tillsammans skapar de en lösning. Lösta ämnen skapar joner: atomer som bär en elektrisk laddning. Dessa joner är det som faktiskt för elektricitet genom vatten. Det är därför mätning av konduktivitet är ett bra sätt att lära sig hur rent (verkligen, hur orent) ett vattenprov kan vara: ju fler saker som löses upp i den vattniga lösningen, desto snabbare kommer elen att röra sig genom den.

Tillbehör

• 1x Arduino Uno -bräda
• 1x 5x7cm PCB
• 1x Chassifäste bindande stolpe Massiv kärntråd
• 1x 10kOhm motstånd
• manliga rubriker för arduino

Steg 1: Montera sonden

En video av monteringsprocessen finns här.

Löd en remsa med manliga rubriker (cirka 10 stift) på kretskortet.

Akta dig för att en stift måste gå in i GND på arduino -kortet, en annan till A5 och en tredje till A0. Ta tag i 10kOhm -motståndet. Löd ena änden på huvudstiften som går in i GND på arduino -kortet, den andra änden av motståndet på huvudstiftet som slutar på A0 i arduino -kortet. På så sätt kommer motståndet i princip att skapa en bro mellan GND och A0 på arduino -kortet.

Ta tag i två bitar av massiv kärntråd (ca 30 cm långa vardera) och ta bort båda ändarna av varje bit. Löd ena änden av den första tråden på huvudstiftet som slutar i A5; löd ena änden av den andra tråden på huvudstiften som slutar i A0 på arduino -kortet.

Anslut de andra ändarna av bitarna av massiv kärntråd till bindningsposten. Ena änden går in i den röda delen av stolpen, den andra änden går in i den svarta delen av bindningsstolpen.

Skär nu två bitar av massiv kärntråd (ca 10 cm långa vardera) och ta bort båda ändarna av varje tråd. Anslut ena änden av varje tråd till metalländarna på bindningsposten. Använd bultarna för att fästa den fasta kärntråden på plats. Krulla de andra ändarna.

Slutligen, försök placera kretskortet på arduino -kortet och se till att en stift går in i GND, en annan i A0 och en tredje stift i A5.

Steg 2: Programmera Arduino Board

För att ha en fungerande vattensond måste du ladda upp ett specifikt program på arduino uno -kortet.

Här är skissen du behöver ladda upp:

/* Water Conductivity Monitor Sketch för en Arduino -gadget som mäter vattnets elektriska konduktivitet. Denna exempelkod är baserad på exempelkod som är i det offentliga området. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // ÄNDRA DETTA FÖR 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000.0; int tröskel = 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; flottörmotstånd = 0,0; dubbla Siemens; flyta TDS = 0,0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> tröskel) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Är du säker på att detta inte är metall?"); delay (5000);}

Den kompletta koden finns också här.

Steg 3: Använda vattensonden

När du har laddat upp koden doppar du de två lockiga ändarna av vattensonden i en vätska och öppnar den seriella bildskärmen.

Du bör få avläsningar från sonden, vilket ger dig en grov uppfattning om vätskans motstånd, därav dess konduktivitet.

Du kan enkelt testa om din sond fungerar korrekt genom att bara ansluta de två lockiga ändarna till en metallbit. Om den seriella bildskärmen returnerar följande meddelande: "Är du säker på att detta inte är metall?", Kan du vara säker på att sonden ger dig exakta avläsningar.

För kranvatten bör du få en konduktivitet på cirka 60 mikroSiemens.

Försök nu att tillsätta lite diskmedel till vattnet och se vilka avläsningar du får.

Den här gången ökar vätskans konduktivitet upp till cirka 170 mikroSiemens.

Steg 4: Vattenförorening

Det finns en enkel koppling mellan vattenledningsförmåga och vattenföroreningar. Eftersom konduktivitet är en indikation på mängden främmande ämnen som löses i vatten, följer det att ju mer ledande en vätska är, desto mer förorenad är den också.

Konsekvenserna av vattenföroreningar är negativa på många sätt. Ett exempel är relaterat till konceptet ytspänning.

På grund av deras polaritet lockas vattenmolekyler starkt till varandra, vilket ger vatten en hög ytspänning. Molekylerna vid vattenytan "håller ihop" för att bilda en typ av "hud" på vattnet, tillräckligt stark för att stödja mycket ljusa föremål. Insekter som går på vatten drar nytta av denna ytspänning. Ytspänning gör att vatten klumpar sig i droppar snarare än att det sprider sig i ett tunt lager. Det gör det också möjligt för vatten att röra sig genom växtrötter och stjälkar och de minsta blodkärlen i din kropp - när en molekyl rör sig upp i trädroten eller genom kapillären, "drar" de andra med sig.

När främmande ämnen (t.ex. diskmedel) löses upp i vatten förändrar detta dock vattens ytspänning helt och hållet, vilket orsakar ett antal problem.

Ett experiment du kan köra hemma hjälper dig att illustrera ytspänning och konsekvenserna av förorenande vatten.

Ta ett gem och sänk det försiktigt på en skål full med vatten. Gemet ska sedan stanna på ytan och flyta.

Om en enda droppe diskmedel eller annan kemikalie införs i skålen med vatten kommer detta att få gemet att sjunka omedelbart.

Analogin här är mellan gemet och de insekter som utnyttjar vattens ytspänning för att gå på det. När främmande ämnen introduceras i en vattenreservoar (det här är en sjö, en bäck, etc.) ändras ytspänningen och dessa insekter kommer inte längre att kunna flyta på ytan. I slutändan påverkar detta deras livscykel.

Du kan titta på en video av detta experiment här.