Vandens zondas su „Arduino Uno“: 4 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Šioje pamokoje sužinosite, kaip surinkti savo „pasidaryk pats“vandens zondą, kad būtų galima išmatuoti laidumą, taigi ir bet kokio skysčio užterštumo laipsnį.

Vandens zondas yra gana paprastas prietaisas. Jo veikimas priklauso nuo to, kad grynas vanduo iš tikrųjų nelaiko elektros krūvio. Taigi, ką mes iš tikrųjų darome su šiuo prietaisu, yra įvertinti laidžių dalelių, kurios plaukioja (dažniausiai nelaidžiame) vandenyje, koncentraciją.

Vanduo labai retai būna tik jo pagrindinės cheminės formulės suma: du vandenilio ir vienas deguonies atomai. Paprastai vanduo yra mišinys, kuriame yra ir kitų į jį ištirpusių medžiagų, įskaitant mineralus, metalus ir druskas. Chemijoje vanduo yra tirpiklis, kitos medžiagos - tirpios medžiagos, o kartu jos sudaro tirpalą. Tirpiosios medžiagos sukuria jonus: atomus, turinčius elektros krūvį. Šie jonai iš tikrųjų perkelia elektros energiją per vandenį. Štai kodėl laidumo matavimas yra geras būdas sužinoti, koks vandens mėginys gali būti grynas (iš tikrųjų, kiek nešvarus): kuo daugiau vandens tirpale ištirpusių medžiagų, tuo greičiau elektra judės per jį.

Prekės

• 1x „Arduino Uno“lenta
• 1x 5x7cm PCB
• 1x važiuoklės tvirtinimo įtaisas Tvirta šerdis
• 1x 10kOhm rezistorius
• vyriškos antraštės arduino

1 žingsnis: Surinkite zondą

Vaizdo įrašą apie surinkimo procesą rasite čia.

Lituokite antgalių juostelę (apie 10 kaiščių) ant PCB.

Saugokitės, kad vienas kaištis turi patekti į GND arduino plokštėje, kitas - į A5, o trečias - į A0. Paimkite 10 kOhm rezistorių. Lituokite vieną galą ant antraštės kaiščio, kuris eina į GND ant arduino plokštės, kitą rezistoriaus galą ant antraštės kaiščio, kuris baigiasi arduino plokštės A0. Tokiu būdu rezistorius iš esmės sukurs tiltą tarp GND ir A0 arduino plokštėje.

Paimkite dvi vientisos vielos vielos dalis (maždaug 30 cm ilgio) ir nuimkite abu kiekvienos dalies galus. Lituokite vieną pirmosios vielos galą ant antgalio kaiščio, kuris baigiasi A5; lituokite vieną antrojo vielos gabalo galą ant antraštės kaiščio, kuris baigiasi A0 ant arduino plokštės.

Prijunkite kitus vientisos vielos vielos galus prie rišimo stulpo. Vienas galas eina į raudoną stulpo dalį, kitas - į juodą įrišimo stulpelio dalį.

Dabar nupjaukite du vielos vielos gabalus (maždaug 10 cm ilgio) ir nuimkite abu kiekvienos vielos galus. Vieną kiekvieno vielos gabalo galą prijunkite prie rišimo stulpelio metalinių galų. Naudodami varžtus tvirtai pritvirtinkite vielinę vielą. Užlenkite kitus galus.

Galiausiai pabandykite įdėti PCB į arduino plokštę ir įsitikinkite, kad vienas kaištis patenka į GND, kitas - į A0 ir trečias - į A5.

2 veiksmas: užprogramuokite „Arduino“lentą

Norėdami turėti veikiantį vandens zondą, turėsite įkelti tam tikrą programą į arduino uno plokštę.

Štai eskizas, kurį turite įkelti:

/* Vandens laidumo monitoriaus eskizas „Arduino“programėlei, kuri matuoja vandens elektrinį laidumą. Šis kodo pavyzdys yra pagrįstas kodo pavyzdžiu, kuris yra viešai prieinamas. */ const plūdė „ArduinoVoltage“= 5,00; // PAKEISTI TAI UŽ 3.3V Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000,0; int slenkstis = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, OUTPUT); pinMode (inputPin, INPUT); } void loop () {int analogValue = 0; int oldAnalogValue = 1000; plūdė returnVoltage = 0.0; atsparumas plūdėms = 0,0; dvigubas „Siemens“; plūdė TDS = 0,0; while ((((oldAnalogValue-analogValue)> slenkstis) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Ar tikrai tai ne metalas?"); delay (5000);}

Visą kodą taip pat galite rasti čia.

3 žingsnis: vandens zondo naudojimas

Įkėlę kodą, panardinkite du garbanotus vandens zondo galus į skystį ir atidarykite serijinį monitorių.

Turėtumėte gauti zondo rodmenis, kurie suteikia apytikslį supratimą apie skysčio atsparumą, taigi ir jo laidumą.

Jūs galite lengvai patikrinti, ar jūsų zondas veikia tinkamai, tiesiog prijungę du garbanotus galus prie metalo gabalo. Jei serijinis monitorius grąžina šį pranešimą: „Ar esate tikras, kad tai ne metalas?“, Galite būti tikri, kad zondas pateikia tikslius rodmenis.

Vandens iš čiaupo laidumas turėtų būti apie 60 „microSiemens“.

Dabar pabandykite į vandenį įpilti šiek tiek ploviklio ir pažiūrėkite, kokius rodmenis gausite.

Šį kartą skysčio laidumas padidėja iki maždaug 170 „microSiemens“.

4 žingsnis: vandens tarša

Tarp vandens laidumo ir vandens taršos yra tiesioginis ryšys. Kadangi laidumas parodo vandenyje ištirpusių pašalinių medžiagų kiekį, tai reiškia, kad kuo laidesnis skystis, tuo jis taip pat yra labiau užterštas.

Vandens taršos pasekmės daugeliu atžvilgių yra neigiamos. Vienas pavyzdys yra susijęs su sąvoka paviršiaus įtempimas.

Dėl savo poliškumo vandens molekulės yra stipriai traukiamos viena prie kitos, o tai suteikia vandeniui didelį paviršiaus įtempimą. Vandens paviršiuje esančios molekulės „sulimpa“, sudarydamos „odos“tipą ant vandens, pakankamai stiprios, kad palaikytų labai lengvus objektus. Vabzdžiai, kurie vaikšto vandeniu, naudojasi šia paviršiaus įtampa. Dėl paviršiaus įtempimo vanduo susikaupia lašais, o ne plinta plonu sluoksniu. Tai taip pat leidžia vandeniui judėti augalų šaknimis ir stiebais bei mažiausiomis jūsų kūno kraujagyslėmis - kai viena molekulė juda aukštyn medžio šaknimi arba per kapiliarą, ji kartu su savimi „traukia“kitas.

Tačiau kai pašalinės medžiagos (pvz., Skalbimo skystis) ištirpsta vandenyje, tai visiškai pakeičia vandens paviršiaus įtempimą ir sukelia daugybę problemų.

Vienas eksperimentas, kurį galite atlikti namuose, padės parodyti paviršiaus įtempimą ir vandens užteršimo pasekmes.

Paimkite popieriaus spaustuką ir švelniai nuleiskite jį ant dubenėlio, pilno vandens. Tada sąvaržėlė turėtų likti ant paviršiaus ir plūduriuoti.

Tačiau jei į vandens dubenį įlašinamas vienas lašas ploviklio ar kitos cheminės medžiagos, popieriaus spaustukas iškart nuskęsta.

Analogija čia yra tarp sąvaržėlės ir tų vabzdžių, kurie naudojasi vandens paviršiaus įtempimu, kad vaikščiotų juo. Kai į vandens rezervuarą (ar tai būtų ežeras, upelis ir pan.) Patenka pašalinių medžiagų, pasikeičia paviršiaus įtempimas, ir šie vabzdžiai nebegalės plaukti paviršiumi. Galų gale tai daro įtaką jų gyvenimo ciklui.

Šio eksperimento vaizdo įrašą galite peržiūrėti čia.