Vedlejší projekt: Tester čistoty vody: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tento projekt byl součástí mého kurikula ve třídě Principles of Engineering u paní Berbawyové. Přidělila nám každému rozpočet 50 $, abychom přišli s rozumným návrhem projektu, něčím, co by bylo dosažitelné, a přitom zpochybnit naše schopnosti.

Tento projekt je založen na tomto modelu od MakeMagezine.com. Měří elektrickou vodivost kapaliny a přehrává zvuk na základě vodivosti. Čím je zvuk hlasitější, tím je voda čistší. To je založeno na konceptu děliče napětí. Čím je vzorek vodivější, tím více napětí je přitahováno směrem k horní části obvodu, pryč od reproduktoru. To způsobí, že reproduktor bude přijímat menší napětí snižující hlasitost zvuku, který vydává.

Arduino slouží jako médium mezi obvodem a počítačem, kde jsou naměřené hodnoty zachyceny. Tento projekt byl inspirován nedávným projektem, který jsem udělal ve třídě, která byla úvodem do Arduina a stravování chleba. Jako krok vpřed, abych se mohl postavit výzvě a aplikovat koncepty, které jsem se naučil, jsem se pokusil udělat tento složitější projekt.

Zásoby

1. Dvojitá sběrnice Breadboard

2. Arduino UNO

3. Propojovací vodiče

4. Čipová sada LM741

5. Čip časovače 555

6. 2-3 palcový reproduktor

7. Potenciometr 10K ohmů

8. LED

9. Propojte šňůry krokosvorkami

10. Karton (pro konstrukci krabice)

11. Penny (měděné elektrody)

Krok 1: Budování obvodu

Prvním krokem je vybudování obvodu. Okruh použitý pro toto sestavení byl pro mě zpočátku kvůli své složitosti docela skličující. Než se dotknete fyzického obvodu, je lepší, když můžete provést simulaci nebo nějaké mapování vašich komponent na virtuálním prkénku, které vám usnadní vytvoření fyzického obvodu. K tomuto účelu jsem použil TinkerCAD. Nejjednodušší způsob, jak rozebrat obvod, je rozdělit jej na 2 hlavní části: horní část kolem čipu LM741 a spodní část kolem časovače 555 a reproduktoru. Zpočátku byly v projektu použity dočasné propojovací vodiče, protože se snadno pohybovaly a manipulovaly. Ty byly později nahrazeny rovnými propojovacími dráty v konečném projektu. To usnadňuje odstraňování problémů a sledování prvků v obvodu. Tato fáze trvala nejdelší dobu a byla dokončena až téměř na samém konci projektu.

Krok 2: Nastavení obvodu (jemné ladění)

Jakmile byl základní okruh dokončen, bylo třeba ještě provést jemnější úpravy. Potenciometr musel být kalibrován tak, aby zvuk produkovaný reproduktorem nebyl ani příliš slabý, ani příliš hlasitý. Jak již bylo zmíněno dříve, toto je krok, kde byly dočasné vodiče změněny na trvalé, které byly přítomny v konečném obvodu. Trvalo to docela dlouho kvůli velkému počtu použitých vodičů. Dráty k reproduktoru byly také oříznuty, aby byla mašinka spojující reproduktor s prkénkem co nejmenší. Kromě toho byly vylepšeny estetické vlastnosti obvodu a snížena možnost zlomení rezistorů a LED diod.

Byl plán také integrovat snímač hlasitosti pro měření hlasitosti zvuku produkovaného reproduktorem. Senzor by byl původně připojen k analogovému portu Arduino. Poté by byl pro snímač vytvořen program Arduino pro snímání naměřených hodnot. Tato myšlenka byla později sešrotována, protože senzor nefungoval tak, jak bylo zamýšleno, a byl nahrazen počítačem, který by snímal hodnoty přes mikrofon. To není ideální, protože počítač je velký a objemný, ale byla to nejlepší volba.

Krok 3: Fáze testování

Toto je jedna z nejdůležitějších fází života každého projektu a někdy může být velmi nepříjemná. Rozpoznání problémů v takovém okruhu může být velmi časově náročné a frustrující. V tomto scénáři může být použití LED velmi užitečné. Umístění LED na součást na každý jednotlivý prvek série lze použít k testování, zda touto částí obvodu protéká proud.

Tato fáze byla dobou, během které byla provedena většina hlavních změn projektu. Změny, jako je zahrnutí 5V vstupu místo 9V vstupu, byly jednou ze změn, které v této fázi nastaly. Vstup 9V vytvářel z reproduktoru velmi hlasitý zvuk. Změnou příkonu na 5V od Arduina to fungovalo mnohem lépe.

Krok 4: Krabice

Tato část projektu byla zaměřena na estetiku a na to, aby byla kompaktnější a lépe se s ní manipulovalo. Tento krok neměl žádný vliv na funkčnost projektu. Krabice je vyrobena z lepenky, přičemž horní a jedna ze stran je ponechána otevřená pro snadné zasouvání komponent dovnitř a ven. To bylo provedeno s ohledem na to, že kabel Arduino musí být možné snadno připojit k obvodu. Navíc tento design také činí obvod vizuálně atraktivnější. Měl jsem vyrobit laserem vyřezanou krabici ze dřeva, ale ve třídě mi kvůli Covid-19 došel čas.

Krok 5: Kredity

Tento projekt by nebyl možný bez paní Berbawyové, která poskytla finanční prostředky a materiály pro realizaci tohoto projektu. Jsem také vděčný Svenovi a Davidovi, kteří mi pomohli při vytváření projektu tím, že mi poskytli užitečné rady a poučili mě, jak některé části fungovaly.