Sonda d'aigua amb Arduino Uno: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

En aquest tutorial aprendreu com muntar la vostra pròpia sonda d’aigua de bricolatge per mesurar la conductivitat, d’aquí el grau de contaminació de qualsevol líquid.

La sonda d’aigua és un dispositiu relativament senzill. El seu funcionament es basa en el fet que l’aigua pura no realitza una càrrega elèctrica molt bé. Per tant, el que realment fem amb aquest dispositiu és avaluar la concentració de partícules conductores que suren a l’aigua (majoritàriament no conductora).

Molt poques vegades l’aigua és només la suma de la seva fórmula química bàsica: dos àtoms d’hidrogen i un d’oxigen. Normalment, l’aigua és una barreja que també inclou altres substàncies que s’hi han dissolt, inclosos minerals, metalls i sals. En química, l’aigua és el dissolvent, les altres substàncies els soluts i, combinades, formen una solució. Els soluts creen ions: àtoms que porten una càrrega elèctrica. Aquests ions són els que realment mouen l’electricitat a través de l’aigua. Per això, mesurar la conductivitat és una bona manera d’aprendre fins a quin punt pot ser pura (realment, tan impura) una mostra d’aigua: com més coses es dissolguin en la solució aquosa, més ràpida electricitat es desplaçarà per ella.

Subministraments

• 1 placa Arduino Uno
• 1x PCB de 5x7cm
• 1x muntatge de xassís fixació de filferro de nucli sòlid
• 1x resistència de 10kOhm
• tires de capçaleres masculines per a arduino

Pas 1: munteu la sonda

Un vídeo del procés de muntatge està disponible aquí.

Soldeu una tira de capçaleres masculines (uns 10 pins) al PCB.

Tingueu en compte que un pin ha d’entrar a GND a la placa arduino, un altre a A5 i un tercer a A0. Agafa la resistència de 10kOhm. Soldeu un extrem al pin de capçalera que entra a GND a la placa arduino, l’altre extrem de la resistència al pin de capçalera que finalitza a A0 a la placa arduino. D'aquesta manera, la resistència crearà bàsicament un pont entre GND i A0 a la placa arduino.

Agafeu dos trossos de filferro de nucli sòlid (uns 30cm de llargada cadascun) i retireu els dos extrems de cada peça. Soldeu un extrem del primer cable al passador de capçalera que acaba en A5; soldeu un extrem del segon tros de cable al passador de capçalera que acaba en A0 a la placa arduino.

Connecteu els altres extrems de les peces de filferro de nucli sòlid al pal d’unió. Un extrem entra a la part vermella del pal, l’altre extrem entra a la part negra del pal d’unió.

Ara talla dos trossos de filferro de nucli sòlid (uns 10 cm de llargada cadascun) i tira els dos extrems de cada filferro. Connecteu un extrem de cada tros de fil als extrems metàl·lics del pal d’unió. Utilitzeu els perns per fixar el cable de nucli sòlid al seu lloc. Arrisseu els altres extrems.

Per últim, proveu de col·locar el PCB a la placa arduino i assegureu-vos que un pin entra a GND, un altre a A0 i un tercer pin a A5.

Pas 2: programa la placa Arduino

Per tenir una sonda d’aigua en funcionament, haureu de penjar un programa específic a la placa arduino uno.

Aquí teniu l’esbós que heu de penjar:

/ * Esbós del monitor de conductivitat de l'aigua per a un gadget Arduino que mesura la conductivitat elèctrica de l'aigua. Aquest codi d'exemple es basa en un codi d'exemple que es troba en domini públic. * / const float ArduinoVoltage = 5,00; // CANVI AIX FOR PER 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000,0; llindar int = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; configuració nul·la () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, OUTPUT); pinMode (inputPin, INPUT); } bucle buit () {int valor Analògic = 0; int oldAnalogValue = 1000; float returnVoltage = 0,0; resistència al flotador = 0,0; doble Siemens; TDS flotant = 0,0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> llindar) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Esteu segur que això no és metall?"); delay (5000);}

El codi complet també està disponible aquí.

Pas 3: utilitzar la sonda d'aigua

Després de penjar el codi, submergiu els dos extrems arrissats de la sonda d'aigua en un líquid i obriu el monitor sèrie.

Haureu d’obtenir lectures de la sonda, que us donen una idea aproximada de la resistència del líquid, d’aquí la seva conductivitat.

Podeu provar fàcilment si la sonda funciona correctament, simplement connectant els dos extrems arrissats a una peça de metall. Si el monitor sèrie retorna el següent missatge: "Esteu segur que això no és metàl·lic?", Podeu estar segur que la sonda us proporciona lectures precises.

Per a l’aigua de l’aixeta, hauríeu d’obtenir una conductivitat d’uns 60 microSiemens.

Ara intenteu afegir líquid per rentar a l’aigua i veure quines lectures obteniu.

Aquesta vegada, la conductivitat del líquid augmenta fins a uns 170 microSiemens.

Pas 4: Contaminació de l'aigua

Hi ha una connexió directa entre la conductivitat de l’aigua i la contaminació de l’aigua. Com que la conductivitat és una indicació de la quantitat de substàncies estranyes dissoltes a l'aigua, es dedueix que com més líquid és conductor, més contaminat també és.

Les conseqüències de la contaminació de les aigües són negatives en molts aspectes. Un exemple està relacionat amb el concepte tensió superficial.

A causa de la seva polaritat, les molècules d’aigua s’atrauen fortament entre si, cosa que dóna a l’aigua una alta tensió superficial. Les molècules de la superfície de l’aigua “s’uneixen” per formar un tipus de ‘pell’ a l’aigua, prou forta per suportar objectes molt lleugers. Els insectes que caminen sobre l’aigua aprofiten aquesta tensió superficial. La tensió superficial fa que l’aigua s’agrupi en gotes en lloc d’estendre’s en una capa fina. També permet que l’aigua es mogui a través de les arrels i tiges de les plantes i dels vasos sanguinis més petits del cos: a mesura que una molècula es mou cap amunt de l’arrel de l’arbre o a través del capil·lar, “tira” de les altres.

No obstant això, quan les substàncies estranyes (per exemple, líquids per rentar) es dissolen en aigua, això altera la tensió superficial de l’aigua, causant diversos problemes.

Un experiment que podeu fer a casa us ajudarà a il·lustrar la tensió superficial i les conseqüències de l’aigua contaminant.

Agafeu un clip i baixeu-lo delicadament sobre un bol ple d’aigua. El clip ha de quedar-se a la superfície i flotar.

Tanmateix, si s’introdueix una sola gota de líquid per rentar o d’altres productes químics al bol d’aigua, això provocarà que el clip s’enfonsi immediatament.

L’analogia aquí es troba entre el clip de paper i aquells insectes que aprofiten la tensió superficial de l’aigua per caminar-hi. A mesura que s’introdueixen substàncies estranyes en un dipòsit d’aigua (ja sigui un llac, un rierol, etc.), la tensió superficial s’altera i aquests insectes ja no podran surar a la superfície. En última instància, això afecta el seu cicle de vida.

Podeu veure un vídeo d’aquest experiment aquí.