Vodní sonda s Arduino Uno: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

V tomto tutoriálu se naučíte, jak sestavit vlastní vodní sondu pro měření vodivosti, a tím i stupeň znečištění jakékoli kapaliny.

Vodní sonda je poměrně jednoduché zařízení. Jeho fungování závisí na skutečnosti, že čistá voda ve skutečnosti nenese elektrický náboj příliš dobře. Takže co opravdu děláme s tímto zařízením, je posouzení koncentrace vodivých částic, které plavou ve (většinou nevodivé) vodě.

Voda je zřídka jen součtem jejího základního chemického vzorce: dvou atomů vodíku a jednoho kyslíku. Voda je obvykle směs, která také obsahuje další látky, které se v ní rozpustily, včetně minerálů, kovů a solí. V chemii je rozpouštědlem voda, dalšími látkami rozpuštěné látky a jejich spojením vzniká roztok. Rozpuštěné látky vytvářejí ionty: atomy nesoucí elektrický náboj. Tyto ionty ve skutečnosti přenášejí elektřinu vodou. Proto je měření vodivosti dobrým způsobem, jak se naučit, jak čistý (opravdu, nečistý) může být vzorek vody: čím více látek se rozpustí ve vodném roztoku, tím rychleji jím elektřina projde.

Zásoby

• 1x deska Arduino Uno
• 1x DPS 5x7cm
• 1x Vázací sloupek pro montáž na podvozek Drát z pevného jádra
• 1x 10kOhm odpor
• proužky hlaviček pro arduino

Krok 1: Sestavte sondu

Video z postupu montáže je k dispozici zde.

Na desku plošných spojů připájejte proužek zástrček (asi 10 pinů).

Dávejte pozor, že jeden pin musí jít do GND na desce arduino, druhý do A5 a třetí do A0. Popadněte odpor 10 kOhm. Pájejte jeden konec na kolík záhlaví, který jde do GND na desce arduino, druhý konec odporu na kolík záhlaví, který končí na A0 v desce arduino. Tímto způsobem odpor v podstatě vytvoří most mezi GND a A0 na desce arduino.

Uchopte dva kusy plného jádrového drátu (každý asi 30 cm dlouhý) a oba konce každého kusu odizolujte. Pájejte jeden konec prvního drátu na kolíkový konektor, který končí v A5; připájejte jeden konec druhého kusu drátu na kolíkový konektor, který končí v A0 na desce arduino.

Připojte ostatní konce kusů drátu plného jádra k vázacímu sloupku. Jeden konec jde do červené části sloupku, druhý konec do černé části vazného sloupku.

Nyní ustřihněte dva kusy plného jádrového drátu (každý o délce asi 10 cm) a oba konce odizolujte. Připojte jeden konec každého kusu drátu ke kovovým koncům vázacího sloupku. Pomocí šroubů zajistěte drát s plným jádrem na místě. Zkroutí ostatní konce.

Nakonec zkuste položit desku plošných spojů na desku arduino a ujistěte se, že jeden pin jde do GND, druhý do A0 a třetí pin do A5.

Krok 2: Naprogramujte desku Arduino

Abyste měli funkční vodní sondu, budete muset nahrát konkrétní program na desku arduino uno.

Zde je skica, kterou musíte nahrát:

/* Náčrt monitoru vodivosti vody pro gadget Arduino, který měří elektrickou vodivost vody. Tento ukázkový kód je založen na ukázkovém kódu, který je ve veřejné doméně. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // ZMĚNIT TOTO NA 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10 000,0; int práh = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; neplatné nastavení () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, OUTPUT); pinMode (inputPin, INPUT); } void loop () {int analogValue = 0; int oldAnalogValue = 1000; float returnVoltage = 0,0; plovoucí odpor = 0,0; dvojitý Siemens; float TDS = 0,0; while ((((oldAnalogValue-analogValue)> práh) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Jste si jisti, že to není metal?"); zpoždění (5000);}

Zde jsou také k dispozici kompletní kódy.

Krok 3: Použití vodní sondy

Po nahrání kódu ponořte dva kudrnaté konce vodní sondy do kapaliny a otevřete sériový monitor.

Měli byste dostávat údaje ze sondy, které vám poskytnou přibližnou představu o odporu kapaliny, tedy o její vodivosti.

Můžete jednoduše vyzkoušet, zda vaše sonda funguje správně, stačí připojit dva kudrnaté konce k kusu kovu. Pokud sériový monitor vrátí následující zprávu: „Jste si jisti, že to není kov?“, Můžete si být jisti, že vám sonda poskytuje přesné hodnoty.

U vody z vodovodu byste měli získat vodivost asi 60 mikroSiemens.

Nyní zkuste do vody přidat trochu mycího prostředku a uvidíte, jaké hodnoty získáte.

Vodivost kapaliny se tentokrát zvedne až na přibližně 170 mikroSiemens.

Krok 4: Znečištění vody

Mezi vodivostí vody a znečištěním vody existuje přímá souvislost. Protože vodivost je ukazatelem množství cizorodých látek rozpuštěných ve vodě, vyplývá z toho, že čím je kapalina vodivější, tím je také více znečištěná.

Důsledky znečištění vody jsou v mnoha ohledech negativní. Jeden příklad souvisí s pojmem povrchové napětí.

Díky své polaritě jsou molekuly vody navzájem silně přitahovány, což dává vodě vysoké povrchové napětí. Molekuly na povrchu vody se „slepují“a vytvářejí na vodě typ „kůže“, dostatečně silné, aby unesly velmi lehké předměty. Hmyz, který chodí po vodě, využívá tohoto povrchového napětí. Povrchové napětí způsobuje, že se voda hromadí v kapkách, a ne v tenké vrstvě. Umožňuje také vodě pohybovat se přes kořeny a stonky rostlin a nejmenší cévy ve vašem těle - jak se jedna molekula pohybuje vzhůru ke kořenu stromu nebo kapilárou, „táhne“s sebou ostatní.

Když se však cizí látky (např. Mycí kapalina) rozpustí ve vodě, změní se tím úplně povrchové napětí vody, což způsobí řadu problémů.

Jeden experiment, který můžete spustit doma, pomůže ilustrovat povrchové napětí a důsledky znečištění vody.

Vezměte kancelářskou sponku a jemně ji spusťte na misku plnou vody. Spona by pak měla zůstat na hladině a plavat.

Pokud však do misky s vodou vnikne jediná kapka mycího prostředku nebo jiné chemikálie, dojde k okamžitému potopení kancelářské sponky.

Zde je analogie mezi kancelářskou sponkou a hmyzem, který využívá povrchové napětí vody k chůzi. Jak se cizí látky dostávají do vodní nádrže (ať už je to jezero, potok atd.), Mění se povrchové napětí a tento hmyz již nebude moci plavat na hladině. To má v konečném důsledku dopad na jejich životní cyklus.

Na video z tohoto experimentu se můžete podívat zde.