Vannprobe med Arduino Uno: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

I denne opplæringen lærer du hvordan du monterer din egen DIY vannsonde for å måle konduktivitet, derav graden av forurensning av enhver væske.

Vannsonden er en relativt enkel enhet. Virkningen er avhengig av at rent vann faktisk ikke bærer en elektrisk ladning veldig bra. Så det vi egentlig gjør med denne enheten er å vurdere konsentrasjonen av ledende partikler som flyter i (for det meste ikke -ledende) vannet.

Vann er svært sjelden bare summen av den grunnleggende kjemiske formelen: to hydrogenatomer og et av oksygen. Vanligvis er vann en blanding som også inneholder andre stoffer som har oppløst seg i det, inkludert mineraler, metaller og salter. I kjemi er vann løsemiddelet, de andre stoffene de oppløste stoffene, og kombinert utgjør de en løsning. Løste stoffer skaper ioner: atomer som bærer en elektrisk ladning. Disse ionene er det som faktisk flytter elektrisitet gjennom vann. Derfor er måling av konduktivitet en god måte å lære hvor ren (egentlig, hvor uren) en vannprøve kan være: jo flere ting som oppløses i den vannholdige løsningen, desto raskere vil strømmen bevege seg gjennom den.

Rekvisita

• 1x Arduino Uno -brett
• 1x 5x7cm PCB
• 1x Bindestolpe for chassisfeste Solid kjernetråd
• 1x 10kOhm motstand
• male headers strips for arduino

Trinn 1: Monter proben

En video av monteringsprosessen er tilgjengelig her.

Lodd en stripe med mannlige overskrifter (ca. 10 pinner) på kretskortet.

Vær oppmerksom på at en pinne må gå inn i GND på arduino -brettet, en annen til A5 og en tredje til A0. Ta tak i 10 kOhm motstanden. Lod den ene enden på toppnålen som går inn i GND på arduino -brettet, den andre enden av motstanden på toppnålen som ender på A0 i arduino -brettet. På denne måten vil motstanden i utgangspunktet skape en bro mellom GND og A0 på arduino -kortet.

Ta tak i to stykker solid kjernetråd (ca. 30 cm lang hver) og ta av begge ender av hvert stykke. Lodd den ene enden av den første ledningen på toppnålen som ender på A5; lodd den ene enden av det andre ledningsstykket på toppnålen som ender på A0 på arduino -brettet.

Koble de andre endene av bitene av solid kjernetråd til bindingsposten. Den ene enden går inn i den røde delen av stolpen, den andre enden går inn i den svarte delen av bindingsposten.

Klipp nå to stykker solid kjernetråd (ca. 10 cm lang hver), og strip begge ender av hver ledning. Koble den ene enden av hvert stykke ledning til metallendene på bindestolpen. Bruk boltene for å feste den faste kjernetråden på plass. Krølle de andre endene.

Til slutt, prøv å plassere kretskortet på arduino -kortet, og sørg for at en pinne går inn i GND, en annen i A0 og en tredje pinne i A5.

Trinn 2: Programmer Arduino Board

For å ha en fungerende vannsonde må du laste opp et bestemt program til arduino uno -kortet.

Her er skissen du må laste opp:

/* Vannledningsevne Monitor Skisse for en Arduino -gadget som måler vannets elektriske ledningsevne. Denne eksempelkoden er basert på eksempelkode som er i det offentlige domene. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // ENDRE DETTE FOR 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000.0; int terskel = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; ugyldig oppsett () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, OUTPUT); pinMode (inputPin, INPUT); } void loop () {int analogValue = 0; int oldAnalogValue = 1000; float returnVoltage = 0.0; flyte motstand = 0,0; dobbel Siemens; flyte TDS = 0,0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> terskel) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Er du sikker på at dette ikke er metall?"); forsinkelse (5000);}

Den komplette koden er også tilgjengelig her.

Trinn 3: Bruke vannsonden

Etter at du har lastet opp koden, dypper du de to krøllete endene av vannsonden i en væske og åpner den serielle skjermen.

Du bør få avlesninger fra sonden, som gir deg en grov ide om væskens motstand, derav dens konduktivitet.

Du kan enkelt teste om sonden din fungerer som den skal, bare ved å koble de to krøllete endene til et metallstykke. Hvis den serielle skjermen returnerer følgende melding: "Er du sikker på at dette ikke er metall?", Kan du være sikker på at sonden gir deg nøyaktige avlesninger.

For vann fra springen bør du få en konduktivitet på omtrent 60 mikroSiemens.

Prøv nå å legge til litt oppvaskmiddel i vannet og se hvilke avlesninger du får.

Denne gangen øker konduktiviteten til væsken opp til omtrent 170 mikroSiemens.

Trinn 4: Vannforurensning

Det er en enkel sammenheng mellom vannledning og vannforurensning. Siden konduktivitet er en indikasjon på mengden fremmede stoffer som er oppløst i vann, følger det at jo mer ledende en væske er, desto mer forurenset er den også.

Konsekvensene av vannforurensning er negative på mange måter. Ett eksempel er relatert til konseptet overflatespenning.

På grunn av polariteten tiltrekkes vannmolekyler sterkt til hverandre, noe som gir vann en høy overflatespenning. Molekylene på overflaten av vannet "henger sammen" for å danne en type "hud" på vannet, sterk nok til å støtte svært lette gjenstander. Insekter som går på vann utnytter denne overflatespenningen. Overflatespenning får vann til å klumpe seg i dråper i stedet for å spre seg i et tynt lag. Det lar også vann bevege seg gjennom plantens røtter og stilker og de minste blodårene i kroppen din - et molekyl beveger seg oppover treroten eller gjennom kapillæren, og "trekker" de andre med seg.

Men når fremmede stoffer (f.eks. Oppvaskmiddel) løses opp i vann, endrer dette overflatespenningen til vannet helt og forårsaker en rekke problemer.

Ett eksperiment du kan kjøre hjemme, vil hjelpe til med å illustrere overflatespenning og konsekvensene av forurensende vann.

Ta en binders og senk den forsiktig ned i en bolle full av vann. Papirklippet skal deretter holde seg på overflaten og flyte.

Hvis det imidlertid kommer en eneste dråpe oppvaskmiddel eller andre kjemikalier i bollen med vann, vil dette føre til at binderset synker umiddelbart.

Analogien her er mellom binders og de insektene som drar fordel av overflatespenningen til vann for å gå på den. Etter hvert som fremmede stoffer blir introdusert i et vannreservoar (det være seg en innsjø, en bekk, etc.) endres overflatespenningen, og disse insektene vil ikke lenger kunne flyte på overflaten. Til syvende og sist påvirker dette livssyklusen deres.

Du kan se en video av dette eksperimentet her.