Dự án phụ: Máy kiểm tra độ tinh khiết của nước: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Dự án này là một phần trong chương trình giảng dạy của tôi trong lớp Nguyên tắc Kỹ thuật của tôi với Cô Berbawy. Cô ấy phân bổ cho chúng tôi mỗi người một khoản ngân sách 50 đô la để đưa ra một đề xuất dự án hợp lý, một cái gì đó có thể đạt được, nhưng thử thách khả năng của chúng tôi.

Dự án này dựa trên mô hình này từ MakeMagezine.com. Nó đo độ dẫn điện của chất lỏng và phát âm thanh dựa trên độ dẫn điện. Âm thanh càng lớn thì nước càng tinh khiết. Điều này dựa trên khái niệm của một bộ chia điện áp. Mẫu càng dẫn điện thì điện áp càng bị kéo về phía trên của mạch, ra xa loa. Điều này làm cho loa nhận được điện áp thấp hơn làm giảm độ lớn của âm thanh mà nó tạo ra.

Arduino đóng vai trò như một phương tiện giữa mạch và máy tính, nơi ghi lại các bài đọc. Dự án này được lấy cảm hứng từ một dự án gần đây tôi đã thực hiện trong một lớp học đó là giới thiệu về Arduino và nội trú bánh mì. Như một bước tiến để thử thách bản thân và áp dụng các khái niệm đã học, tôi đã cố gắng thực hiện dự án phức tạp hơn này.

Quân nhu

1. Bus kép Breadboard

2. Arduino UNO

3. Dây nhảy

4. Bộ chip LM741

5. Chip hẹn giờ 555

6. Loa 2-3 inch

7. Chiết áp 10K ohm

8. ĐÈN LED

9. Vá dây bằng kẹp cá sấu

10. Các tông (Để xây dựng hộp)

11. Đồng xu (Điện cực đồng)

Bước 1: Xây dựng mạch

Bước đầu tiên là xây dựng mạch. Mạch được sử dụng cho bản dựng này ban đầu khá khó khăn đối với tôi do độ phức tạp của nó. Trước khi chạm vào mạch vật lý, sẽ tốt hơn nếu bạn có thể thực hiện một mô phỏng hoặc một số loại ánh xạ các thành phần của bạn trên một bảng mạch ảo sẽ giúp bạn tạo mạch vật lý dễ dàng hơn. Với mục đích này, tôi đã sử dụng TinkerCAD. Cách dễ nhất để phá vỡ mạch là chia nó thành 2 phần chính: Phần trên xung quanh chip LM741 và phần dưới xung quanh bộ đếm thời gian 555 và loa. Ban đầu, dây nhảy tạm thời được sử dụng trong dự án vì chúng dễ dàng di chuyển và xử lý. Chúng sau đó đã được thay thế bằng dây nhảy thẳng trong dự án cuối cùng. Điều này giúp cho việc khắc phục sự cố và theo dõi các phần tử trong mạch dễ dàng hơn. Giai đoạn này mất nhiều thời gian nhất và không được hoàn thành cho đến gần cuối dự án.

Bước 2: Điều chỉnh mạch (Tinh chỉnh)

Sau khi hoàn thành mạch thô sơ, vẫn cần phải thực hiện các điều chỉnh tốt hơn. Chiết áp cần được hiệu chỉnh để âm thanh phát ra từ loa không quá mờ hoặc quá lớn. Như đã đề cập trước đây, đây là bước mà các dây tạm thời được thay đổi thành dây cố định có trong mạch cuối cùng. Quá trình này mất khá nhiều thời gian do số lượng dây được sử dụng nhiều. Các dây dẫn đến loa cũng được cắt bớt để làm cho đường nối kết nối loa với breadboard càng nhỏ càng tốt. Ngoài ra để nâng cao tính thẩm mỹ của mạch cũng như giảm khả năng đứt điện trở và bị cắt LED.

Đã có kế hoạch tích hợp một cảm biến độ ồn để đo độ lớn của âm thanh do người nói phát ra. Cảm biến ban đầu sẽ được kết nối với cổng Arduino Analogue. Một chương trình Arduino sau đó sẽ được tạo để cảm biến nhận các kết quả đọc. Ý tưởng này sau đó đã bị loại bỏ vì cảm biến không hoạt động như dự kiến và được thay thế bằng một máy tính thu nhận kết quả đọc qua micrô. Điều này không lý tưởng, vì một máy tính lớn và cồng kềnh, nhưng nó là lựa chọn tốt nhất.

Bước 3: Giai đoạn thử nghiệm

Đây là một trong những giai đoạn quan trọng nhất trong vòng đời của bất kỳ dự án nào và đôi khi có thể rất khó chịu. Phát hiện các vấn đề trong một mạch như thế này có thể rất tốn thời gian và bực bội. Trong trường hợp này, sử dụng đèn LED có thể rất hữu ích. Đặt một đèn led vào bộ phận trên mỗi phần tử nối tiếp riêng lẻ có thể được sử dụng để kiểm tra xem dòng điện có chạy qua bộ phận đó của mạch hay không.

Giai đoạn này là thời gian mà hầu hết các thay đổi lớn đối với dự án đã được thực hiện. Những thay đổi như bao gồm đầu vào 5V thay vì đầu vào 9V là một trong những thay đổi được thực hiện trong giai đoạn này. Đầu vào 9V tạo ra âm thanh rất lớn từ loa. Bằng cách thay đổi đầu vào nguồn thành 5V từ Arduino, hoạt động tốt hơn nhiều.

Bước 4: Hộp

Phần này của dự án nhằm thẩm mỹ và làm cho nó nhỏ gọn hơn và dễ dàng xử lý. Bước này không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến chức năng của dự án. Hộp được làm bằng bìa cứng, với phần trên và một bên được để hở để trượt các thành phần vào và ra một cách dễ dàng. Điều này đã được thực hiện, hãy nhớ rằng cáp Arduino phải có thể được gắn vào mạch một cách dễ dàng. Ngoài ra, thiết kế này cũng làm cho mạch trực quan hơn. Đáng lẽ tôi nên làm một chiếc hộp cắt laser từ gỗ, nhưng đã hết thời gian trong lớp học vì Covid-19.

Bước 5: Tín dụng

Dự án này sẽ không thể thực hiện được nếu không có bà Berbawy, người đã cung cấp kinh phí và vật liệu để dự án này thành công. Tôi cũng rất biết ơn Sven và David, những người đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện dự án bằng cách đưa ra những lời khuyên hữu ích và hướng dẫn tôi về cách hoạt động của một số bộ phận.