ARDUINO PH METER: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

در این پروژه ، ما با استفاده از مدار pH آنالوگ گرانشی و کاوشگر Atlas Scientific و Arduino Uno ، یک متر سنج نیمکت بسازیم. خواندن بر روی صفحه نمایش کریستال مایع (LCD) نمایش داده می شود.

توجه داشته باشید:

- این متر بر روی یک کامپیوتر ویندوز توسعه یافته است. روی مک تست نشد. - محفظه ضد آب نیست.

مواد

• 1 - آردوینو اونو
• 1 - سنسور pH آنالوگ گرانش
• 1 - پروب pH
• 1 - ماژول LCD 20x4
• 1 - محفظه 158x90x60mm
• 1 - مینی برد برد
• سیم های بلوز
• ورق اکریلیک (پلکسی گلاس)
• استندها و پیچ های 4 تا 11 میلی متری (همراه با سنسور pH)
• مقاومتهای 1 - 220Ω و 1 - 1kΩ

ابزارها

مته ، مته ، قطعات برش دیوار خشک ، فایل ها ، پیچ گوشتی ها ، گیس نیمکت ، اره نواری ، اسلحه چسب و چسب چوب ، لحیم کاری و لحیم کاری ، کولیس دیجیتال ، خط کش.

مرحله 1: آماده سازی مسکن

ایمنی: به خاطر داشته باشید که هنگام کار با ابزارها و ماشین آلات مراقب باشید و از تجهیزات ایمنی مناسب مانند عینک ، دستکش و دستگاه تنفس استفاده کنید.

محفظه مورد استفاده محفظه پلاستیکی ABS است. برای pH متر باید اصلاح شود.

برش دهی LCD را قطع کنید

الف) LCD در قسمت بالا (جلد) محفظه قرار می گیرد. یک مستطیل 98x40 میلی متر روی جلد قرار دهید.

ب) قطعه را در گياه قرار دهيد و سوراخ آزمايشي 3.2 ميلي متري (1/8 اينچ) را در مستطيلي كه با علامت مشخص شده بود ، سوراخ كنيد.

ج) از این سوراخ آزمایشی به عنوان نقطه شروع برای برش دیوار خشک 3.2 میلی متر (1/8 اینچ) استفاده کنید. از آنجا که این کار کوچک است ، ما از بیت در مته دستی به جای دستگاه برش دیوار استفاده می کنیم. در داخل کار کنید مستطیل به جای خطوط ، زیرا ممکن است برش مستقیم با این بیت روی مته کمی سخت باشد.

د) سپس ، از یک فایل دستی برای حذف مواد اضافی و شکل مستطیل به اندازه مورد نیاز استفاده کنید.

برش دهانه های اتصال BNC و پورت های آردوینو را قطع کنید

دهانه های اتصال BNC و پورت های آردوینو در قسمت پایین محفظه قرار دارند.

الف) با استفاده از ابعاد ارائه شده در بالا ، نقطه مرکزی دایره و خطوط مربوط به دو مستطیل را مشخص کنید.

ب) قطعه را در معاون قرار داده و دهانه ها را برش دهید. دهانه مدور با استفاده از مته ساخته می شود. مستطیل شکل با دنبال کردن یک فرایند مشابه که برای باز کردن صفحه LCD استفاده می شود ، ساخته می شود.

صفحه پایه را برای نصب قطعات مجهز کنید

صفحه پایه برای نصب آردوینو ، سنسور pH و مینی بردبرد استفاده می شود. از ورق اکریلیک ضخامت 6.4 میلی متر (1/4 اینچ) استفاده می شود.

الف) با استفاده از اره نواری ، ورق اکریلیک را به 135x62.5 میلی متر برش دهید.

ب) موقعیت های مربوط به چهار سوراخ را مطابق شکل مشخص کنید. سوراخ هایی به قطر 2.38 میلی متر (3/32 اینچ) ایجاد کنید. سوراخ های یک طرف صفحه را به عمق 3 میلی متر و قطر 4.4 میلی متر (64/11/11) متقابل کنید. این امر برای نگه داشتن سطح زیرین صاف هنگام قرار دادن پیچ ها برای نگه داشتن حالت ایستاده ضروری است.

ج) با استفاده از پیچ های ارائه شده ، استوارهای 11 میلی متری را وصل کنید. سنسور pH دارای 4 پیچ و پیچ است. از دو عدد از آنها برای آردوینو استفاده کنید.

مرحله 2: تجهیزات الکترونیکی را در مسکن نصب کنید

1) صفحه پایه را در قسمت پایین محفظه قرار دهید. با پیچ یا چسب حرارتی در موقعیت خود قرار بگیرید.

2) سنسور pH را روی صفحه پایه نصب کنید. با پیچ و مهره در برابر گرفتگی ها محکم شوید.

3) Arduino Uno را روی صفحه اصلی سوار کنید. پیچ های محکم را محکم کنید

4) مینی بردبرد را روی صفحه اصلی اضافه کنید.

5) پین های هدر را به LCD لحیم کنید (پین ها ارائه شده است). LCD را در قسمت بالای بدنه قرار دهید و از مقداری چسب حرارتی برای ثابت نگه داشتن صفحه استفاده کنید.

مرحله 3: سیم های الکترونیکی را با هم انجام دهید

سیم قطعات در شماتیک بالا نشان داده شده است.

از مینی برد نورد برای 1kΩ و 220Ω و برای توزیع پین های 5 ولت آردوینو و پایه استفاده کنید.

از دو مقاومت برای تنظیم کنتراست صفحه استفاده می شود.

جداول اطلاعاتی

سنسور pH گرانش ، کاوشگر pH

مرحله 4: نهایی کردن مونتاژ

پس از اتمام سیم کشی:

الف) قسمت های بالا و پایین محفظه را با استفاده از پیچ های ارائه شده کنار هم قرار دهید.

ب) پروب را به کانکتور BNC وصل کنید.

مرحله 5: کد را روی Arduino Uno بارگذاری کنید

کد این پروژه از کتابخانه های سفارشی و فایلهای سرصفحه استفاده می کند. برای استفاده از کد ، باید آنها را به Arduino IDE خود اضافه کنید. مراحل زیر شامل روند ایجاد این افزودنی به IDE است.

الف) Arduino را به رایانه خود وصل کرده و IDE را باز کنید. اگر IDE را ندارید می توانید از این LINK بارگیری کنید. به Tools -> Board -> Arduino/Genuino Uno بروید. به Tools -> Port -> پورت محل اتصال Arduino را انتخاب کنید.

ب) افزودن کتابخانه نمایشگر کریستال مایع: در IDE به Sketch -> Include library -> Manage libraries بروید. در نوار جستجوی مدیر کتابخانه "liquidcrystal" را وارد کنید. به دنبال بسته ای با عنوان "LiquidCrystal Built-in Arduino، Adafruit" باشید. ممکن است نصب شود یا نشود. در غیر این صورت ، بسته را انتخاب کرده و روی install کلیک کنید.

ج) افزودن کتابخانه حسگر گرانش اطلس: فایل زیپ را از LINK زیر بارگیری کنید. فایل با عنوان "Atlas_gravity.zip" ذخیره می شود. در IDE به Sketch -> Include library -> Add. ZIP Library بروید. فایل "Atlas_gravity.zip" را پیدا کرده و برای افزودن انتخاب کنید.

د) در مرحله بعد ، ما باید کد pH متر را اضافه کنیم. کد را از این LINK روی پانل کار IDE کپی کنید.

ه) کد را کامپایل کرده و در Arduino بارگذاری کنید.

f) سپس قرائت pH بر روی LCD نمایش داده می شود. همچنین می توانید قرائت ها را در مانیتور سریال مشاهده کنید. برای باز کردن مانیتور سریال ، به Tools -> Serial Monitor بروید یا Ctrl+Shift+M را از صفحه کلید خود فشار دهید. نرخ باود را روی 9600 تنظیم کنید و "Carriage return" را انتخاب کنید.

مرحله 6: سنسور PH را کالیبره کنید

توجه: اگر قصد استفاده از منبع تغذیه خارجی برای آردوینو را دارید ، قبل از انجام کالیبراسیون ، آن را به آردوینو وصل کنید. این امر اطمینان حاصل می کند که سطوح مرجع به درستی تنظیم شده اند که به کالیبراسیون صحیح کمک می کند.

این pH متر را می توان در کالیبراسیون یک ، دو یا سه نقطه ای کالیبره کرد. محلول های استاندارد بافر (pH 4 ، 7 و 10) مورد نیاز است

مانیتور سریال برای فرایند کالیبراسیون استفاده می شود. کاربر می تواند تغییرات تدریجی در قرائت ها را هنگام تثبیت مشاهده کرده و دستورات مناسب را ارسال کند.

داده های کالیبراسیون در EEPROM آردوینو ذخیره می شوند.

توجه داشته باشید که ابتدا باید کالیبراسیون pH 7 انجام شود.

دستورات کالیبراسیون

نقطه میانی: کال ، 7

نقطه کم: کال ، 4

نقطه بالا: کال ، 10

کالیبراسیون واضح: cal ، روشن

مراحل

الف) بطری خیس کننده را برداشته و پروب pH را بشویید.

ب) مقداری از محلول pH 7 را در یک فنجان بریزید. اطمینان حاصل کنید که مقدار کافی برای پوشش ناحیه حسگر کاوشگر وجود دارد.

ج) کاوشگر را در فنجان بگذارید و آن را هم بزنید تا هوای محبوس خارج شود. به قرائت های مانیتور سریال توجه کنید. اجازه دهید پروب در محلول بماند تا قرائت ها تثبیت شوند (حرکت کوچک از یک خواندن به خواندن دیگر طبیعی است)

د) پس از تثبیت قرائت ، دستور cal، 7 را در مانیتور سریال وارد کنید. کالیبراسیون تا pH 7 در حال حاضر کامل است.

مراحل a-d را برای pH4 و pH10 تکرار کنید. به یاد داشته باشید که پروب را هنگام استفاده از محلول های مختلف بافر شستشو دهید.

در مورد جبران دما چطور؟

حسگر مورد استفاده در این پروژه دارای دقت +/- 0.2٪ است. pH سنج در محدوده دمایی 7 تا 46 درجه سانتی گراد در این دقت عمل می کند. خارج از این محدوده ، متر باید برای جبران دما تغییر کند. توجه: پروب pH را می توان در محدوده 1 تا 60 درجه سانتی گراد قرار داد.