ARDUINO PH METER: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

V tomto projektu budeme vyrábět stolní pH metr pomocí gravitačního analogového pH obvodu a sondy od společnosti Atlas Scientific a Arduino Uno. Odečty se zobrazí na displeji z tekutých krystalů (LCD).

Poznámka:

- Tento měřič byl vyvinut na počítači se systémem Windows. Nebylo testováno na Macu. - Kryt není vodotěsný.

MATERIÁLY

• 1 - Arduino Uno
• 1 - Gravitační analogový senzor pH
• 1 - pH sonda
• 1 - 20x4 LCD modul
• Skříň 1 - 158x90x60mm
• 1 - Mini prkénko
• Propojovací vodiče
• Akrylový list (plexisklo)
• 4 - 11mm distanční sloupky a šrouby (dodává se s pH senzorem)
• 1 - 220Ω a 1 - 1kΩ odpory

NÁSTROJE

Vrták, vrtáky, vrtáky do sádrokartonu, pilníky, šroubováky, stolní svěrák, pásová pila, lepicí pistole a lepicí tyčinka, páječka a pájka, digitální posuvné měřítko, pravítko.

Krok 1: Připravte si bydlení

Bezpečnost: Pamatujte na opatrnost při manipulaci s nástroji/stroji a noste vhodné ochranné pomůcky, jako jsou brýle, rukavice a respirátory.

Pouzdro je pouzdro z ABS plastu. Musí být upraven pro pH metr.

Řez pro LCD

a) LCD je umístěn v horní části (krytu) krytu. Vycentrujte obdélník 98 x 40 mm na kryt.

b) Vložte kus do svěráku a vyvrtejte 3,2 mm (1/8 ) pilotní otvor do obdélníku, který byl označen.

c) Tento pilotní otvor použijte jako výchozí bod pro 3,2 mm (1/8 ) řezací břit do sádrokartonu. Protože se jedná o malou práci, použijeme vrták spíše na ruční vrtačku než na řezací stroj na sádrokarton. Práce uvnitř obdélníku místo čar, protože s tímto bitem na vrtáku může být trochu obtížné řezat přímým způsobem.

d) Dále pomocí ručního pilníku odstraňte přebytečný materiál a vytvarujte obdélník na požadovanou velikost.

Vyřízněte otvory pro konektor BNC a porty Arduino

Otvory pro konektor BNC a porty Arduino jsou na straně spodní části skříně.

a) Pomocí výše uvedených rozměrů označte středový kruh a obrysy dvou obdélníků.

b) Vložte kus do svěráku a vyřízněte otvory. Kruhový otvor je vytvořen pomocí vrtáků. Obdélníkové jsou vyrobeny podobným postupem, který byl použit k vytvoření otvoru pro LCD.

Vybavte základní desku pro montáž komponent

Základová deska slouží k montáži Arduina, senzoru pH a mini breadboardu. Používá se akrylový list o tloušťce 6,4 mm (1/4 ).

a) Pomocí pásové pily rozřízněte akrylový list na 135 x 62,5 mm.

b) Označte pozice pro čtyři otvory podle obrázku. Vyvrtejte otvory o průměru 2,38 mm (3/32 "). Otvory na jedné straně desky zahloubte do hloubky 3 mm a průměru 4,4 mm (11/64"). To je nezbytné k udržení rovného spodního povrchu, když jsou šrouby zasunuty tak, aby držely distanční sloupky.

c) Pomocí dodaných šroubů připevněte distanční sloupky 11 mm. Senzor pH je dodáván se 4 distančními podložkami a šrouby. Použijte dva z nich pro Arduino.

Krok 2: Nainstalujte elektroniku do pouzdra

1) Vložte základní desku do spodní části pouzdra. Udržujte v poloze pomocí šroubů nebo horkého lepidla.

2) Namontujte snímač pH na základní desku. Upevněte k podpěrám pomocí šroubů.

3) Namontujte Arduino Uno na základní desku. Upevněte šrouby na distanční podložky.

4) Přidejte mini breadboard na základní desku.

5) Připájejte kolíky záhlaví k LCD (piny jsou součástí dodávky). Vložte LCD do horní části pouzdra a použijte horké lepidlo, aby obrazovka zůstala na svém místě.

Krok 3: Spojte elektroniku dohromady

Díly zapojte podle schématu výše.

Použijte mini prkénko pro 1kΩ a 220Ω a pro distribuci 5V a zemních kolíků Arduina.

Dva odpory slouží k nastavení kontrastu obrazovky.

Katalogové listy

Gravitační pH senzor, pH sonda

Krok 4: Dokončení montáže

Po dokončení zapojení:

a) Pomocí dodaných šroubů dejte dohromady horní a spodní část pouzdra.

b) Připojte sondu ke konektoru BNC.

Krok 5: Nahrajte kód na Arduino Uno

Kód pro tento projekt využívá přizpůsobené knihovny a soubory záhlaví. Chcete -li kód použít, budete je muset přidat do svého Arduino IDE. Následující kroky zahrnují postup při vytváření tohoto přírůstku do IDE.

a) Připojte Arduino k počítači a otevřete IDE. IDE lze stáhnout z tohoto ODKAZU, pokud jej nemáte. Přejděte na Nástroje -> Deska -> Vyberte Arduino/Genuino Uno. Přejděte na Nástroje -> Port -> vyberte port, ke kterému je připojeno Arduino.

b) Přidat knihovnu Liquid Crystal Display: V IDE přejděte na Sketch -> Include library -> Manage libraries. Do vyhledávacího pole Správce knihovny zadejte „liquidcrystal“. Vyhledejte balíček s názvem „LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit“. Může, ale nemusí být nainstalován. Pokud ne, vyberte balíček a klikněte na instalaci.

c) Přidat knihovnu senzorů Atlas Gravity: Stáhněte si soubor zip z následujícího ODKAZU. Soubor bude uložen jako „Atlas_gravity.zip“. V IDE přejděte na Sketch -> Include library -> Add. ZIP Library. Vyhledejte soubor "Atlas_gravity.zip" a vyberte jej přidat.

d) Dále musíme přidat kód pro pH metr. Zkopírujte kód z tohoto ODKAZU na pracovní panel IDE.

e) Zkompilujte a nahrajte kód do Arduina.

f) Hodnoty pH se poté zobrazí na LCD. Odečty můžete také zobrazit na sériovém monitoru. Chcete -li otevřít sériový monitor, přejděte na Nástroje -> Sériový monitor nebo stiskněte Ctrl+Shift+M na klávesnici. Nastavte přenosovou rychlost na 9600 a vyberte „Návrat na vozík“.

Krok 6: Kalibrace senzoru PH

Poznámka: Pokud plánujete pro Arduino použít externí napájecí zdroj, připojte jej před provedením kalibrace k Arduinu. To zajistí, že referenční úrovně budou vhodně nastaveny, což pomůže při správné kalibraci.

Tento pH metr lze kalibrovat na jednobodovou, dvou nebo tříbodovou kalibraci. Jsou vyžadovány standardní roztoky pufru (pH 4, 7 a 10)

Pro kalibraci se používá sériový monitor. Uživatel bude moci pozorovat postupnou změnu hodnot, jak dojde ke stabilizaci, a posílat příslušné příkazy.

Kalibrační data jsou uložena v EEPROM Arduina.

Kalibraci pH 7 je třeba provést jako první.

Kalibrační příkazy

Střední bod: cal, 7

Nízký bod: cal, 4

High-point: cal, 10

Jasná kalibrace: cal, clear

Kroky

a) Vyjměte napouštěcí láhev a opláchněte pH sondu.

b) Nalijte část roztoku pH 7 do šálku. Ujistěte se, že je dostatek k pokrytí snímací oblasti sondy.

c) Umístěte sondu do šálku a promíchejte, abyste odstranili zachycený vzduch. Sledujte hodnoty na sériovém monitoru. Nechte sondu sedět v roztoku, dokud se hodnoty nestabilizují (malý pohyb od jednoho odečtu k druhému je normální)

d) Poté, co se hodnoty stabilizují, zadejte do sériového monitoru příkaz cal, 7. Kalibrace na pH 7 je nyní dokončena.

Kroky a-d opakujte pro pH4 a pH10. Nezapomeňte sondu propláchnout, jak budete postupovat k různým roztokům pufru.

A co teplotní kompenzace?

Senzor použitý v tomto projektu má přesnost +/- 0,2%. PH metr bude pracovat s touto přesností v teplotním rozsahu 7 - 46 ° C. Mimo tento rozsah bude nutné měřič upravit pro kompenzaci teploty. Poznámka: pH sondu lze vystavit teplotnímu rozmezí 1 - 60 ° C.