PH-метр ARDUINO: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

В этом проекте мы будем делать настольный pH-метр, используя аналоговую схему pH и датчик от Atlas Scientific и Arduino Uno. Показания будут отображаться на жидкокристаллическом дисплее (LCD).

Примечание:

- Этот счетчик был разработан на компьютере под управлением Windows. На Mac не тестировался. - Корпус не является водонепроницаемым.

МАТЕРИАЛЫ

• 1 - Arduino Uno
• 1 - Гравитационный аналоговый датчик pH
• 1 - зонд pH
• 1 - ЖК-модуль 20x4
• 1 - корпус 158x90x60 мм
• 1 - Мини-макет
• Провода перемычки
• Акриловый лист (оргстекло)
• 4-11 мм стойки и винты (в комплекте с датчиком pH)
• Резисторы 1-220 Ом и 1-1 кОм

ИНСТРУМЕНТЫ

Сверло, сверла, насадки для резки гипсокартона, напильники, отвертки, настольные тиски, ленточная пила, клеевой пистолет и клеевой стержень, паяльник и припой, цифровой штангенциркуль, линейка.

Шаг 1. Подготовка жилья

Безопасность: Не забывайте проявлять осторожность при обращении с инструментами / механизмами и носить надлежащее защитное снаряжение, такое как защитные очки, перчатки и респираторы.

Используемый корпус представляет собой корпус из АБС-пластика. Его необходимо модифицировать для pH-метра.

Вырезать отверстие для ЖК-дисплея

а) ЖК-дисплей расположен в верхней части (крышке) корпуса. Отцентрируйте прямоугольник 98x40 мм на крышке.

б) Поместите деталь в тиски и просверлите пилотное отверстие 3,2 мм (1/8 дюйма) в отмеченном прямоугольнике.

c) Используйте это пилотное отверстие в качестве начальной точки для сверла для резки гипсокартона 3,2 мм (1/8 дюйма). Поскольку это небольшая работа, мы будем использовать сверло на ручном сверле, а не на станке для резки гипсокартона. Работа внутри прямоугольника вместо линий, так как это может быть немного сложно резать прямолинейно этим сверлом на сверле.

г) Затем с помощью ручного напильника удалите излишки материала и придайте прямоугольнику формы требуемый размер.

Вырежьте отверстия для разъема BNC и портов Arduino

Отверстия для разъема BNC и портов Arduino находятся сбоку в нижней части корпуса.

a) Используя размеры, указанные выше, отметьте центральную точку круга и контуры двух прямоугольников.

б) Поместите деталь в тиски и прорежьте отверстия. Круглое отверстие делается с помощью сверл. Прямоугольные сделаны с помощью того же процесса, что и отверстие для ЖК-дисплея.

Используйте опорную пластину для установки компонентов

Базовая пластина используется для установки Arduino, датчика pH и мини-макета. Используется акриловый лист толщиной 6,4 мм (1/4 дюйма).

a) Используя ленточную пилу, отрежьте акриловый лист до 135x62,5 мм.

б) Отметьте позиции для четырех отверстий, как показано. Просверлите отверстия диаметром 2,38 мм (3/32 дюйма). Зенковайте отверстия на одной стороне пластины на глубину 3 мм и диаметр 4,4 мм (11/64 дюйма). Это необходимо для сохранения плоской нижней поверхности, когда винты вставляются для удержания стоек.

c) Прикрепите 11-миллиметровые стойки с помощью прилагаемых винтов. Датчик pH поставляется с 4 стойками и винтами. Используйте два из них для Arduino.

Шаг 2: Установите электронику в корпус

1) Вставьте опорную пластину в нижнюю часть корпуса. Держать на месте с помощью шурупов или горячего клея.

2) Установите датчик pH на опорную плиту. Закрепите на стойках винтами.

3) Установите Arduino Uno на опорную пластину. Закрепите на стойках винтами.

4) Добавьте мини-макетную плату на основание.

5) Припаяйте контакты заголовка к ЖК-дисплею (контакты входят в комплект). Вставьте ЖК-дисплей в верхнюю часть корпуса и используйте немного горячего клея, чтобы удерживать экран на месте.

Шаг 3: соедините электронику вместе

Подключите компоненты, как показано на схеме выше.

Используйте мини-плату для 1 кОм и 220 Ом, а также для распределения контактов 5 В и заземления Arduino.

Два резистора используются для настройки контрастности экрана.

Даташиты

Датчик pH силы тяжести, зонд pH

Шаг 4: Завершите сборку

После завершения электромонтажа:

a) Соедините верхнюю и нижнюю части корпуса вместе с помощью прилагаемых винтов.

б) Подключите зонд к разъему BNC.

Шаг 5: Загрузите код на Arduino Uno

В коде этого проекта используются настраиваемые библиотеки и файлы заголовков. Вам нужно будет добавить их в вашу Arduino IDE, чтобы использовать код. Приведенные ниже шаги включают процесс внесения этого дополнения в среду IDE.

а) Подключите Arduino к компьютеру и откройте IDE. IDE можно загрузить по этой ССЫЛКЕ, если у вас ее нет. Перейдите в Инструменты -> Плата -> Выберите Arduino / Genuino Uno. Перейдите в Инструменты -> Порт -> выберите порт, к которому подключен Arduino.

б) Добавить библиотеку жидкокристаллического дисплея: в среде IDE выберите «Скетч» -> «Включить библиотеку» -> «Управление библиотеками». В строке поиска Менеджера библиотеки введите «жидкий кристалл». Ищите пакет под названием «LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit». Он может быть установлен, а может и не быть. Если нет, выберите пакет и нажмите «Установить».

c) Добавьте библиотеку датчиков силы тяжести Atlas: загрузите zip-файл по следующей ССЫЛКЕ. Файл будет сохранен как «Atlas_gravity.zip». В среде IDE выберите Sketch -> Включить библиотеку -> Добавить. ZIP-библиотеку. Найдите файл «Atlas_gravity.zip» и выберите его, чтобы добавить.

г) Затем мы должны добавить код для pH-метра. Скопируйте код из этой ССЫЛКИ на рабочую панель IDE.

д) Скомпилируйте и загрузите код в Arduino.

f) Показания pH будут отображаться на ЖК-дисплее. Вы также можете просмотреть показания на последовательном мониторе. Чтобы открыть монитор последовательного порта, перейдите в Инструменты -> Монитор последовательного порта или нажмите Ctrl + Shift + M на клавиатуре. Установите скорость передачи 9600 и выберите «Возврат каретки».

Шаг 6: откалибруйте датчик pH

Примечание. Если вы планируете использовать внешний источник питания для Arduino, подключите его к Arduino перед выполнением калибровки. Это обеспечит правильную установку опорных уровней, что поможет в правильной калибровке.

Этот pH-метр может быть откалиброван для калибровки по одной, двум или трем точкам. Требуются стандартные буферные растворы (pH 4, 7 и 10).

Монитор последовательного порта используется для процесса калибровки. Пользователь сможет наблюдать постепенное изменение показаний по мере их стабилизации и отправлять соответствующие команды.

Данные калибровки хранятся в EEPROM Arduino.

Обратите внимание, что сначала необходимо выполнить калибровку pH 7.

Команды калибровки

Средняя точка: кал, 7

Низкая точка: кал, 4

Высшая точка: кал, 10

Четкая калибровка: калибровка, очистка

Шаги

а) Удалите бутыль для замачивания и промойте зонд pH.

б) Налейте немного раствора с pH 7 в чашку. Убедитесь, что этого достаточно, чтобы покрыть чувствительную область зонда.

c) Поместите зонд в чашку и перемешайте, чтобы удалить захваченный воздух. Наблюдайте за показаниями на серийном мониторе. Оставьте зонд в растворе, пока показания не стабилизируются (небольшое перемещение от одного показания к другому является нормальным).

d) После стабилизации показаний введите команду cal, 7 в монитор последовательного порта. Калибровка pH 7 завершена.

Повторите шаги a-d для pH4 и pH10. Не забудьте промыть зонд при переходе к другим буферным растворам.

А как насчет температурной компенсации?

Датчик, используемый в этом проекте, имеет точность +/- 0,2%. PH-метр будет работать с этой точностью в диапазоне температур 7–46 ° C. За пределами этого диапазона измеритель необходимо будет модифицировать для компенсации температуры. Примечание. Датчик pH может работать в диапазоне от 1 до 60 ° C.