کاوشگر آب با آردوینو Uno: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

در این آموزش شما خواهید آموخت که چگونه می توانید کاوشگر آب DIY خود را برای اندازه گیری رسانایی ، از این رو میزان آلودگی هر مایع را مونتاژ کنید.

کاوشگر آب یک دستگاه نسبتاً ساده است. عملکرد آن متکی بر این واقعیت است که آب خالص بار الکتریکی را به خوبی حمل نمی کند. بنابراین آنچه ما واقعاً با این دستگاه انجام می دهیم ارزیابی غلظت ذرات رسانا است که در آب (عمدتا غیر رسانا) شناور هستند.

آب به ندرت تنها مجموع فرمول شیمیایی اصلی آن است: دو اتم هیدروژن و یکی اکسیژن. به طور معمول ، آب مخلوطی است که شامل مواد دیگری است که در آن حل شده اند ، از جمله مواد معدنی ، فلزات و نمک. در شیمی ، آب حلال است ، مواد دیگر املاح هستند و با هم ترکیب می شوند. املاح باعث ایجاد یون ها می شوند: اتم هایی که بار الکتریکی را حمل می کنند. این یونها هستند که در واقع الکتریسیته را از طریق آب حرکت می دهند. به همین دلیل است که اندازه گیری رسانایی یک راه خوب برای یادگیری این است که یک نمونه آب چقدر خالص (در واقع ، چقدر ناخالص) است: هرچه مواد بیشتری در محلول آبکی حل شوند ، الکتریسیته سریعتر در آن حرکت می کند.

تدارکات

• 1 عدد برد Arduino Uno
• PCB 1x 5x7cm
• 1x پایه اتصال شاسی سیم جامد
• مقاومت 1x 10 کیلو اهم
• نوار هدر نوار برای آردوینو

مرحله 1: پروب را مونتاژ کنید

ویدئویی از مراحل مونتاژ در اینجا موجود است.

نواری از سربرگ های مردانه (حدود 10 پین) را روی PCB لحیم کنید.

مراقب باشید که یک پین نیاز به وارد شدن به GND روی برد آردوینو ، یک پین دیگر در A5 و سومی در A0 باشد. مقاومت 10 کیلو اهم را بگیرید. یک سر را روی پین هدر که در GND روی برد آردوینو قرار دارد ، و سر دیگر مقاومت را روی پین هدر که به A0 در برد آردوینو ختم می شود ، لحیم کنید. به این ترتیب مقاومت اساساً پلی بین GND و A0 روی برد آردوینو ایجاد می کند.

دو قطعه سیم جامد (طول هر کدام 30 سانتیمتر) بگیرید و هر دو سر هر قطعه را بردارید. یک سر اولین سیم را روی پین هدر که به A5 ختم می شود لحیم کنید. یک سر سیم دوم را روی پین هدر که به A0 ختم می شود روی برد آردوینو لحیم کنید.

انتهای دیگر قطعات سیم جامد را به پایه اتصال وصل کنید. یک انتهای آن به قسمت قرمز پست ، انتهای دیگر به قسمت سیاه قسمت اتصال دهنده می رسد.

حالا دو قطعه سیم جامد (طول هر کدام حدود 10 سانتیمتر) برش دهید و هر دو سر هر سیم را بچسبانید. یک سر هر قطعه سیم را به انتهای فلزی پایه اتصال وصل کنید. با استفاده از پیچ و مهره سیم اصلی جامد را در محل خود محکم کنید. انتهای دیگر را خم کنید.

در نهایت ، سعی کنید PCB را روی برد آردوینو قرار دهید و مطمئن شوید که یک پین به GND ، پین دیگر به A0 و پین سوم به A5 برود.

مرحله 2: برد Arduino را برنامه ریزی کنید

برای داشتن یک پروب آب کارآمد ، باید یک برنامه خاص را روی برد arduino uno بارگذاری کنید.

در اینجا طرح مورد نیاز برای بارگذاری وجود دارد:

/* طرح نظارت بر هدایت آب برای یک ابزار آردوینو که هدایت الکتریکی آب را اندازه گیری می کند. این کد مثال بر اساس کد نمونه ای است که در حوزه عمومی است. */ const float ArduinoVoltage = 5.00 ؛ // این را برای 3.3 ولت Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024؛ const float resistorValue = 10000.0 ؛ int threshold = 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 ؛ مقاومت شناور = 0.0 ؛ دو زیمنس ؛ شناور TDS = 0.0 ؛ while (((oldAnalogValue-analogValue)> آستانه) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("مطمئنید این فلز نیست؟") ؛ تاخیر (5000)؛}

کد کامل نیز در اینجا موجود است.

مرحله 3: استفاده از پروب آب

بعد از اینکه کد را بارگذاری کردید ، دو انتهای پیچ خورده پروب آب را در مایع فرو کرده و مانیتور سریال را باز کنید.

شما باید از پروب قرائت کنید ، که به شما تصوری تقریبی از مقاومت مایع و در نتیجه رسانایی آن می دهد.

فقط با اتصال دو سر پیچ به یک قطعه فلزی می توانید به راحتی آزمایش کنید که آیا پروب شما به درستی کار می کند یا خیر. اگر مانیتور سریال پیغام زیر را می دهد: "آیا مطمئن هستید این فلز نیست؟" ، می توانید مطمئن باشید که کاوشگر قرائت دقیقی به شما می دهد.

برای آب لوله کشی ، باید حدود 60 میکرو زیمنس رسانایی داشته باشید.

حالا سعی کنید مقداری مایع ظرفشویی به آب اضافه کنید و ببینید چه اطلاعاتی به دست می آید.

این بار ، رسانایی مایع تا حدود 170 میکرو زیمنس افزایش می یابد.

مرحله چهارم: آلودگی آب

بین هدایت آب و آلودگی آب ارتباط مستقیم وجود دارد. از آنجا که رسانایی نشان دهنده مقدار مواد خارجی حل شده در آب است ، نتیجه می شود که هرچه مایع رسانا تر باشد ، آلودگی آن نیز بیشتر است.

پیامدهای آلودگی آب از جهات مختلف منفی است. یک مثال مربوط به مفهوم کشش سطحی است.

مولکولهای آب به دلیل قطبیت ، به شدت به یکدیگر جذب می شوند ، که باعث ایجاد کشش سطحی بالا در آب می شود. مولکولهای سطح آب "به هم می چسبند" و نوعی "پوست" روی آب را تشکیل می دهند که به اندازه کافی قوی است تا از اجسام بسیار سبک پشتیبانی کند. حشراتي كه روي آب راه مي روند از اين كشش سطحي استفاده مي كنند. کشش سطحی باعث می شود که آب به جای پخش شدن در یک لایه نازک به صورت قطره جمع شود. همچنین به آب اجازه می دهد تا از طریق ریشه ها و ساقه های گیاه و کوچکترین عروق خونی بدن شما حرکت کند - وقتی یک مولکول از ریشه درخت به بالا یا از طریق مویرگ حرکت می کند ، بقیه را با خود می کشد.

با این حال ، هنگامی که مواد خارجی (به عنوان مثال مایع شستشو) در آب حل می شوند ، این امر کشش سطحی آب را به کلی تغییر می دهد و مشکلات متعددی را ایجاد می کند.

یک آزمایش که می توانید در خانه انجام دهید به نشان کشش کشش سطحی و پیامدهای آلودگی آب کمک می کند.

یک گیره کاغذ بردارید و آن را بر روی یک کاسه پر از آب با ظرافت پایین بیاورید. سپس گیره کاغذ باید روی سطح بماند و شناور شود.

اما ، اگر یک قطره مایع شستشو یا مواد شیمیایی دیگر در کاسه آب وارد شود ، این باعث می شود گیره کاغذ بلافاصله فرو رود.

قیاس در اینجا بین گیره کاغذ و آن حشرات است که از کشش سطحی آب برای راه رفتن روی آن استفاده می کنند. با ورود مواد خارجی در مخزن آب (دریاچه ، نهر و غیره) کشش سطحی تغییر می کند و این حشرات دیگر قادر به شناور شدن روی سطح نخواهند بود. در نهایت این بر چرخه زندگی آنها تأثیر می گذارد.

می توانید ویدئویی از این آزمایش را در اینجا مشاهده کنید.