- Потребне компоненте
- Шта је пХ вредност?
- Како функционише аналогни пХ гравитациони сензор?
- Кружни дијаграм Ардуино пХ метра
- Програмирање Ардуина за пХ метар
- Калибрација пХ електроде
- Тестирање Ардуино пХ тестера
пХ скала се користи за мерење киселости и базичности течности. Може имати очитавања у распону од 1-14, где 1 приказује најкиселију течност, а 14 најосновнију течност. 7 пХ је за неутралне супстанце које нису ни киселе ни базне. Сада пХ има веома важну улогу у нашем животу и користи се у различитим применама. На пример, може се користити у базену за проверу квалитета воде. Слично томе, мерење пХ користи се у широком спектру примена попут пољопривреде, пречишћавања отпадних вода, индустрије, праћења животне средине итд.
У овом пројекту ћемо направити Ардуино пХ метар и научити како мерити пХ течног раствора помоћу гравитационог пХ сензора и Ардуина. ЛЦД 16к2 користи се за приказ пХ вредности на екрану. Такође ћемо научити како да калибришем пХ сензор како бисмо утврдили тачност сензора. Па кренимо!
Потребне компоненте
- Ардуино Уно
- 16 * 2 алфанумерички ЛЦД
- И2Ц модул за ЛЦД
- Гравитацијски аналогни пХ сензор
- Повезивање жица
- Бреадбоард
Шта је пХ вредност?
Јединица којом меримо киселост супстанце назива се пХ . Термин „Х“ је дефинисан као негативни лог концентрације водоникових јона. Распон пХ може имати вредности од 0 до 14. пХ вредност 7 је неутрална, јер чиста вода има пХ вредност тачно 7. Вредности ниже од 7 су киселе, а вредности веће од 7 су базне или алкалне.
Како функционише аналогни пХ гравитациони сензор?
Аналогни пХ сензор дизајниран је за мерење пХ вредности раствора и показивање киселости или алкалности супстанце. Уобичајено се користи у разним апликацијама као што су пољопривреда, пречишћавање отпадних вода, индустрија, надзор животне средине итд. Модул има уграђени чип за регулацију напона који подржава широко напајање напона од 3,3-5,5В једносмерне струје, што је компатибилно са 5В 3.3В било које контролне плоче попут Ардуина. Излазни сигнал се филтрира помоћу хардверског ниског подрхтавања.
Техничке карактеристике:
Модул за конверзију сигнала:
- Напон напајања: 3.3 ~ 5.5В
- БНЦ конектор сонде
- Висока тачност: ± 0,1@25°Ц
- Опсег детекције: 0 ~ 14
ПХ електрода:
- Распон радне температуре: 5 ~ 60 ° Ц
- Нулта (неутрална) тачка: 7 ± 0,5
- Једноставна калибрација
- Унутрашњи отпор: <250МΩ
Одбор за претварање пХ сигнала:
Опис пин-а:
В +: 5В ДЦ улаз
Г: Приземни клин
По: пХ аналогни излаз
Урадите: 3.3В ДЦ излаз
До: Излаз температуре
Конструкција пХ електроде:
Конструкција пХ сензора је приказана горе. ПХ вредност сензора изгледа као штап обично направљен од стакленог материјала који има дојаву под називом "Глас мембрана". Ова мембрана је напуњена пуферским раствором познатог пХ (обично пХ = 7). Овај дизајн електрода осигурава окружење са сталним везивањем Х + јона на унутрашњости стаклене мембране. Када се сонда урони у раствор који се испитује, јони водоника у раствору за испитивање почињу да се размењују са другим позитивно наелектрисаним јонима на стакленој мембрани, што ствара електрохемијски потенцијал преко мембране који се доводи у модул електронског појачала који мери потенцијал између обе електроде и претвара је у пХ јединице. Разлика између ових потенцијала одређује пХ вредност на основу Нернстове једначине.
Нернстова једначина:
Нернстова једначина даје везу између ћелијског потенцијала електрохемијске ћелије, температуре, количника реакције и стандардног ћелијског потенцијала. У нестандардним условима Нернстова једначина се користи за израчунавање потенцијала ћелије у електрохемијској ћелији. Нернстова једначина се такође може користити за израчунавање укупне електромоторне силе (ЕМФ) за пуну електрохемијску ћелију. Ова једначина се користи и за израчунавање ПХ вредности решења. Одзив стаклене електроде регулисан Нернстовом једначином може се дати као:
Е = Е0 - 2,3 (РТ / нФ) лн К Где је К = коефицијент реакције Е = мВ излаз из електроде Е0 = нулти помак за електроду Р = идеална константа гаса = 8,314 Ј / мол-К Т = температура у ºК Ф = Фарадејева константа = 95.484,56 Ц / мол Н = јонски набој
Кружни дијаграм Ардуино пХ метра
Дијаграм кола за овај пројекат Ардуино пХ метра дат је у наставку:
Веза плоче за претварање пХ сигнала са Ардуином:
Веза између Ардуина и плоче за претварање сигнала ПХ приказана је у доњој табели.
|
Ардуино |
Плоча сензора ПХ |
|
5В |
В + |
|
ГНД |
Г. |
|
А0 |
По |
Програмирање Ардуина за пХ метар
Након успешних хардверских веза, сада је време за програмирање Ардуина. Комплетни код за овај пХ метар са Ардуином дат је у доњем делу овог водича. Постепено објашњење пројекта дато је у наставку.
Прво што треба урадити у програму је укључивање свих потребних библиотека. Овде сам у свој случај укључио библиотеку „ ЛикуидЦристал_И2Ц.х“ за употребу И2Ц интерфејса ЛЦД екрана и „ Вире.х “ за употребу И2Ц функционалности на Ардуину.
#инцлуде
Затим се дефинише калибрациона вредност, која се по потреби може модификовати да би се добила тачна пХ вредност раствора. (Ово је објашњено касније у чланку)
флоат цалибратион_валуе = 21,34;
Унутар подешавања (), ЛЦД команде су написане за приказивање поруке добродошлице на ЛЦД-у.
лцд.инит (); лцд.бегин (16, 2); лцд.бацклигхт (); лцд.сетЦурсор (0, 0); лцд.принт ("Добродошли у"); лцд.сетЦурсор (0, 1); лцд.принт ("Цирцуит Дигест"); кашњење (2000); лцд.цлеар ();
Унутар петље () прочитајте 10 примера аналогних вредности и сачувајте их у низу. Ово је потребно за изравнавање излазне вредности.
за (инт и = 0; и <10; и ++) {буффер_арр = аналогРеад (А0); кашњење (30); }
Затим сортирајте примљене аналогне вредности у растућем редоследу. То је потребно јер у каснијој фази морамо израчунати текући просек узорака.
фор (инт и = 0; и <9; и ++) {фор (инт ј = и + 1; ј <10; ј ++) {иф (буффер_арр> буффер_арр) {темп = буффер_арр; буффер_арр = буффер_арр; буффер_арр = темп; }}}
На крају, израчунајте просек аналогних вредности од 6 централних узорака. Тада се ова просечна вредност претвара у стварну пХ вредност и штампа на ЛЦД дисплеју.
за (инт и = 2; и <8; и ++) авгвал + = буффер_арр; плутајући волт = (плутајући) авгвал * 5.0 / 1024/6; флоат пх_ацт = -5.70 * волт + вредност калибрације; лцд.сетЦурсор (0, 0); лцд.принт ("пХ Вал:"); лцд.сетЦурсор (8, 0); лцд.принт (пх_ацт); кашњење (1000); }
Калибрација пХ електроде
Калибрација ПХ електроде је веома важна у овом пројекту. За ово треба да имамо решење чија нам је вредност позната. Ово се може узети као референтно решење за калибрацију сензора.
Претпоставимо да имамо решење чија је вредност ПХ 7 (дестилована вода). Сада, када је електрода уроњена у референтни раствор и вредност ПХ приказана на ЛЦД-у је 6,5. Затим га калибришите, само додајте 7-6,5 = 0,5 у променљиву калибрације „цалибратион_валуе“ у коду. односно направите вредност 21,34 + 0,5 = 21,84 . Након што извршите ове промене, поново отпремите код у Ардуино и поново проверите пХ потапањем електроде у референтни раствор. Сада би ЛЦД требало да покаже тачну пХ вредност, тј. 7 (Мале варијације су знатне) . Слично томе, прилагодите ову променљиву за калибрацију сензора. Затим потражите сва остала решења да бисте добили тачан излаз.
Тестирање Ардуино пХ тестера
Испробали смо овај Ардуино пХ метар потапајући га у чисту воду и лимунску воду, резултат можете видети испод.
Чиста вода:
Лимунска вода:
На овај начин можемо да направимо пХ сензор помоћу Ардуина и помоћу њега можемо да проверимо ниво пХ различитих течности.
Комплетни код и демонстрацијски видео дати су у наставку.