Дополнительный проект: тестер чистоты воды: 5 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:04

Этот проект был частью моей учебной программы в моем классе «Принципы инженерии» с г-жой Бербави. Она выделила каждому из нас по 50 долларов на разработку разумного проектного предложения, которое было бы достижимым, но бросало вызов нашим способностям.

Этот проект основан на модели от MakeMagezine.com. Он измеряет электрическую проводимость жидкости и воспроизводит звук в зависимости от проводимости. Чем громче звук, тем чище вода. Это основано на концепции делителя напряжения. Чем более проводящим является образец, тем большее напряжение подводится к верхней части схемы, от динамика. Это заставляет динамик получать меньшее напряжение, уменьшая громкость звука, который он производит.

Arduino служит посредником между схемой и компьютером, где фиксируются показания. Этот проект был вдохновлен недавним проектом, который я сделал в классе, посвященном Arduino и макетированию. В качестве шага к тому, чтобы бросить вызов самому себе и применить изученные мной концепции, я попытался сделать этот проект более сложным.

Запасы

1. Макетная двойная шина

2. Arduino UNO

3. Перемычки.

4. Набор микросхем LM741

5. Микросхема таймера 555

6. 2-3-дюймовый динамик

7. Потенциометр 10 кОм

8. Светодиод

9. Патч-корды с зажимами типа «крокодил».

10. Картон (для изготовления коробок)

11. Пенни (медные электроды)

Шаг 1: Построение схемы

Первый шаг - построение схемы. Схема, использованная для этой сборки, изначально была для меня довольно сложной из-за своей сложности. Прежде чем касаться физической схемы, лучше, если вы можете сделать симуляцию или какое-то отображение ваших компонентов на виртуальной макетной плате, которая упростит вам создание физической схемы. Для этого я использовал TinkerCAD. Самый простой способ сломать схему - разделить ее на 2 основные части: верхняя часть вокруг микросхемы LM741 и нижняя часть вокруг таймера 555 и динамика. Первоначально в проекте использовались временные перемычки, так как их было легко перемещать и перемещать. Позже в окончательном проекте они были заменены прямыми перемычками. Это упрощает поиск и устранение неисправностей и отслеживание элементов в цепи. Этот этап занял самое продолжительное время и не был завершен почти до самого конца проекта.

Шаг 2: Регулировка цепи (точная настройка)

После того, как элементарная схема была завершена, требовалось выполнить более тонкую настройку. Потенциометр необходимо откалибровать, чтобы звук, издаваемый динамиком, не был слишком слабым или слишком громким. Как упоминалось ранее, это шаг, на котором временные провода были заменены постоянными, которые присутствовали в последней цепи. Это заняло довольно много времени из-за огромного количества используемых проводов. Провода к динамику также были обрезаны, чтобы устройство, соединяющее динамик с макетной платой, было как можно меньше. Кроме того, чтобы улучшить внешний вид схемы, а также уменьшить вероятность поломки, резисторы и светодиод были закреплены.

Планировалось также интегрировать датчик громкости для измерения громкости звука, производимого динамиком. Изначально датчик будет подключен к аналоговому порту Arduino. Затем будет создана программа Arduino, чтобы датчик считывал показания. Позднее эта идея была отвергнута, поскольку датчик не работал должным образом, и его заменили компьютером, который считывал показания через микрофон. Это не идеально, поскольку компьютер большой и громоздкий, но это был лучший вариант.

Шаг 3: этап тестирования

Это один из самых важных этапов в жизни любого проекта, который иногда может сильно раздражать. Выявление проблем в такой цепи может занять очень много времени и разочаровать. В этом случае использование светодиода может быть очень полезным. Установка светодиода в детали на каждом отдельном последовательном элементе может использоваться для проверки того, течет ли ток через эту часть цепи.

На этом этапе были внесены основные изменения в проект. Такие изменения, как включение входа 5 В вместо входа 9 В, были одним из изменений, внесенных на этом этапе. Вход 9В создавал очень громкий звук из динамика. Изменив вход питания на 5 В от Arduino, сработало намного лучше.

Шаг 4: Коробка

Эта часть проекта была создана для эстетики, чтобы сделать его более компактным и простым в обращении. Этот шаг никак не повлиял на функциональность проекта. Коробка изготовлена из картона, верхняя часть и одна из сторон оставлены открытыми, что позволяет легко вставлять и выдвигать компоненты. Это было сделано с учетом того, что кабель Arduino должен легко подключаться к цепи. Кроме того, такая конструкция делает схему более привлекательной. Я должен был сделать коробку из дерева, вырезанную лазером, но на уроках не хватило времени из-за Covid-19.

Шаг 5: кредиты

Этот проект был бы невозможен без г-жи Бербави, которая предоставила финансирование и материалы для реализации этого проекта. Я также благодарен Свену и Дэвиду, которые помогали мне в процессе создания проекта, давая полезные советы и инструктируя меня о том, как работают определенные части.