Projecte secundari: Tester de puresa de l'aigua: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Aquest projecte formava part del meu pla d’estudis a la classe de Principis d’enginyeria amb la senyora Berbawy. Ens va assignar a cadascun un pressupost de 50 dòlars per presentar una proposta de projecte raonable, cosa que seria assolible, tot i que desafia les nostres capacitats.

Aquest projecte es basa en aquest model de MakeMagezine.com. Mesura la conductivitat elèctrica d’un líquid i reprodueix un so basat en la conductivitat. Com més fort és el so, més aigua és pura. Això es basa en el concepte de divisor de tensió. Com més conductora és la mostra, més tensió s’obté cap a la part superior del circuit, lluny de l’altaveu. Això fa que l’altaveu rebi una tensió menor del so que produeix, disminuint el voltatge.

L'Arduino serveix de mitjà entre el circuit i l'ordinador on es capturen les lectures. Aquest projecte es va inspirar en un projecte recent que havia fet en una classe que era la introducció a Arduino i l’abordatge del pa. Com a pas endavant per desafiar-me i aplicar els conceptes que havia après, em vaig esforçar per fer aquest projecte més complicat.

Subministraments

1. Tauler de pa dual bus

2. Arduino UNO

3. Cables de pont

4. Conjunt de xips LM741

5. Xip de temporitzador 555

6. Altaveu de 2-3 polzades

7. Potenciòmetre de 10K ohm

8. LED

9. Patch cordons amb clips de cocodril

10. Cartró (per a la construcció de caixes)

11. Cèntims (elèctrodes de coure)

Pas 1: Construir el circuit

El primer pas és construir el circuit. El circuit utilitzat per a aquesta compilació va ser inicialment força descoratjador per la seva complexitat. Abans de tocar el circuit físic, és millor que pugueu fer una simulació o algun tipus de mapatge dels components en una taula virtual que us faciliti la realització del circuit físic. Amb aquest propòsit vaig utilitzar TinkerCAD. La forma més senzilla de descompondre el circuit és dividint-lo en 2 seccions principals: la secció superior al voltant del xip LM741 i la secció inferior al voltant del temporitzador 555 i l’altaveu. Inicialment, s’utilitzaven cables jumper temporals al projecte, ja que eren fàcils de moure i manipular. Aquests van ser substituïts posteriorment pels cables rectes del pont en el projecte final. Això facilita la solució de problemes i el seguiment dels elements del circuit. Aquesta fase va trigar més temps i no es va completar fins gairebé al final del projecte.

Pas 2: ajust del circuit (afinació fina)

Un cop finalitzat el rudimentari circuit, encara calia fer ajustaments més fins. Calia calibrar el potenciòmetre perquè el so produït per l’altaveu no sigui ni massa feble ni massa fort. Com es va esmentar anteriorment, aquest és el pas en què els cables temporals es van canviar pels permanents que estaven presents al circuit final. Això va trigar força temps a causa del gran nombre de cables utilitzats. També es van retallar els cables de l’altaveu per fer que l’aparell que connectés l’altaveu a la taula de treball fos el més petit possible. A més, per millorar l'estètica del circuit, així com reduir la possibilitat de trencament, es van retallar les resistències i el LED.

Hi havia un pla per integrar també un sensor de sonoritat per mesurar la intensitat del so produït per l’altaveu. El sensor es connectaria originalment al port analògic Arduino. A continuació, es crearia un programa Arduino perquè el sensor recollís les lectures. Aquesta idea es va raspar posteriorment, ja que el sensor no funcionava com es volia i es va substituir per un ordinador que recollia les lectures mitjançant el micròfon. Això no és ideal, ja que un ordinador és gran i voluminós, però era la millor opció.

Pas 3: Fase de proves

Aquesta és una de les etapes més vitals de la vida de qualsevol projecte i de vegades pot resultar molt molesta. Trobar problemes en un circuit com aquest pot costar molt de temps i frustrar-se. En aquest escenari, l'ús d'un LED pot ser molt útil. Posant un led a la peça a cada element de sèrie individual es pot utilitzar per comprovar si hi circula corrent per aquesta part del circuit.

Aquesta fase va ser el temps durant el qual es van fer la majoria dels canvis importants del projecte. Canvis com la inclusió d’una entrada de 5V en lloc d’una entrada de 9V va ser un dels canvis produïts durant aquesta etapa. L’entrada de 9V creava un so molt fort des de l’altaveu. En canviar l’entrada de potència a 5V de l’Arduino, funcionava molt millor.

Pas 4: la caixa

Aquesta part del projecte era per a l’estètica i per fer-lo més compacte i fàcil de manejar. Aquest pas no va tenir cap efecte en la funcionalitat del projecte. La caixa està construïda amb cartró, deixant la part superior i un dels laterals oberts per lliscar els components cap a dins i cap a fora amb facilitat. Això es va fer tenint en compte que el cable Arduino ha de poder connectar-se fàcilment al circuit. A més, aquest disseny també fa que el circuit sigui més atractiu visualment. Hauria d’haver fet una caixa tallada amb làser amb fusta, però m’havia quedat sense temps a l’aula a causa del Covid-19.

Pas 5: Crèdits

Aquest projecte no hauria estat possible sense la senyora Berbawy, que va proporcionar el finançament i els materials perquè aquest projecte es dugués a terme. També estic agraït a Sven i David que m’han ajudat en la realització del projecte donant consells útils i donant-me instruccions sobre el funcionament de determinades parts.