Đầu dò nước với Arduino Uno: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Trong hướng dẫn này, bạn sẽ học cách lắp ráp đầu dò nước tự làm để đo độ dẫn điện, do đó mức độ ô nhiễm của bất kỳ chất lỏng nào.

Đầu dò nước là một thiết bị tương đối đơn giản. Hoạt động của nó dựa trên thực tế là nước tinh khiết thực sự không mang điện tích rất tốt. Vì vậy, những gì chúng tôi đang thực sự làm với thiết bị này là đánh giá nồng độ của các hạt dẫn điện trôi nổi trong nước (chủ yếu là không dẫn điện).

Nước rất hiếm khi chỉ là tổng của công thức hóa học cơ bản của nó: hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Thông thường, nước là một hỗn hợp bao gồm các chất khác đã hòa tan vào nó, bao gồm khoáng chất, kim loại và muối. Trong hóa học, nước là dung môi, các chất khác là chất hòa tan và kết hợp chúng tạo thành dung dịch. Chất tan tạo ra ion: nguyên tử mang điện tích. Các ion này thực sự chuyển điện qua nước. Đó là lý do tại sao đo độ dẫn điện là một cách tốt để tìm hiểu mức độ tinh khiết (thực sự, không tinh khiết) của một mẫu nước: càng nhiều chất hòa tan trong dung dịch nước, thì dòng điện sẽ di chuyển qua nó càng nhanh.

Quân nhu

• 1x bảng Arduino Uno
• 1x 5x7cm PCB
• 1x Trụ gắn kết khung xe Dây lõi rắn
• 1x điện trở 10kOhm
• dải tiêu đề nam cho arduino

Bước 1: Lắp ráp đầu dò

Video về quá trình lắp ráp có sẵn tại đây.

Hàn một dải tiêu đề đực (khoảng 10 chân) vào PCB.

Hãy lưu ý rằng một chân cần phải đi vào GND trên bảng arduino, một chân khác vào A5 và một chân thứ ba vào A0. Lấy điện trở 10kOhm. Hàn một đầu vào chân tiêu đề đi vào GND trên bảng arduino, đầu kia của điện trở vào chân tiêu đề kết thúc trên A0 trong bảng arduino. Bằng cách này, về cơ bản, điện trở sẽ tạo ra một cầu nối giữa GND và A0 trên bảng arduino.

Lấy hai đoạn dây lõi đặc (mỗi đoạn dài khoảng 30cm) và dải cả hai đầu của mỗi đoạn. Hàn một đầu của dây đầu tiên vào chốt tiêu đề kết thúc bằng A5; hàn một đầu của đoạn dây thứ hai vào chốt tiêu đề kết thúc ở A0 trên bo mạch arduino.

Nối các đầu còn lại của các đoạn dây lõi đặc vào trụ ràng buộc. Một đầu vào phần màu đỏ của cột, đầu kia vào phần đen của cột ràng buộc.

Bây giờ, cắt hai đoạn dây lõi đặc (mỗi đoạn dài khoảng 10 cm) và dải cả hai đầu của mỗi dây. Nối một đầu của mỗi đoạn dây với các đầu kim loại của trụ buộc. Sử dụng bu lông để cố định dây lõi rắn tại chỗ. Cuộn tròn các đầu còn lại.

Cuối cùng, hãy thử đặt PCB trên bo mạch arduino và đảm bảo rằng một chân vào GND, một chân khác vào A0 và một chân thứ ba vào A5.

Bước 2: Lập trình bảng Arduino

Để có một đầu dò nước hoạt động, bạn cần phải tải một chương trình cụ thể lên bo mạch arduino una.

Đây là bản phác thảo bạn cần tải lên:

/ * Bản phác thảo giám sát độ dẫn điện của nước cho một thiết bị Arduino đo độ dẫn điện của nước. Mã ví dụ này dựa trên mã ví dụ trong miền công cộng. * / const float ArduinoVoltage = 5,00; // ĐỔI ĐIỀU NÀY CHO 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float điện trởValue = 10000.0; ngưỡng int = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, OUTPUT); pinMode (inputPin, INPUT); } void loop () {int analogValue = 0; int oldAnalogValue = 1000; float returnVoltage = 0.0; lực cản phao = 0,0; đôi Siemens; float TDS = 0.0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> ngưỡng) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Bạn có chắc đây không phải là kim loại?"); delay (5000);}

Mã hoàn chỉnh cũng có sẵn ở đây.

Bước 3: Sử dụng đầu dò nước

Sau khi bạn đã tải mã lên, hãy nhúng hai đầu xoăn của đầu dò nước vào chất lỏng và mở màn hình nối tiếp.

Bạn sẽ nhận được các kết quả đọc từ đầu dò, giúp bạn có một ý tưởng sơ bộ về điện trở của chất lỏng, do đó độ dẫn điện của nó.

Bạn có thể dễ dàng kiểm tra xem đầu dò của mình có hoạt động bình thường hay không, bằng cách chỉ cần kết nối hai đầu xoăn với một miếng kim loại. Nếu màn hình nối tiếp trả về thông báo sau: “Bạn có chắc đây không phải là kim loại?”, Bạn có thể chắc chắn rằng đầu dò đang cung cấp cho bạn các kết quả đọc chính xác.

Đối với nước máy, bạn phải có độ dẫn điện khoảng 60 microSiemens.

Bây giờ, hãy thử thêm một ít nước giặt vào nước và xem bạn nhận được kết quả nào.

Lần này, độ dẫn của chất lỏng tăng lên đến khoảng 170 microSiemens.

Bước 4: Ô nhiễm nước

Có một mối liên hệ đơn giản giữa độ dẫn nước và ô nhiễm nước. Vì độ dẫn điện là biểu thị số lượng các chất lạ hòa tan trong nước, nên chất lỏng càng dẫn điện thì chất lỏng đó càng bị ô nhiễm.

Hậu quả của ô nhiễm nước là tiêu cực theo nhiều cách. Một ví dụ liên quan đến khái niệm sức căng bề mặt.

Do tính phân cực của chúng, các phân tử nước bị hút mạnh vào nhau, làm cho nước có sức căng bề mặt cao. Các phân tử ở bề mặt nước “dính vào nhau” để tạo thành một loại “da” trên mặt nước, đủ mạnh để nâng đỡ các vật rất nhẹ. Côn trùng đi trên mặt nước đang tận dụng sức căng bề mặt này. Sức căng bề mặt làm cho nước tụ lại thành từng giọt thay vì lan ra thành một lớp mỏng. Nó cũng cho phép nước di chuyển qua rễ và thân cây cũng như các mạch máu nhỏ nhất trong cơ thể bạn - khi một phân tử di chuyển lên rễ cây hoặc qua mao quản, nó sẽ "kéo" những phân tử khác theo.

Tuy nhiên, khi các chất lạ (ví dụ như chất lỏng rửa) được hòa tan vào nước, điều này làm thay đổi hoàn toàn sức căng bề mặt của nước, gây ra một số vấn đề.

Một thí nghiệm bạn có thể thực hiện tại nhà sẽ giúp minh họa sức căng bề mặt và hậu quả của việc ô nhiễm nước.

Lấy một chiếc kẹp giấy và nhẹ nhàng hạ nó xuống một bát đầy nước. Sau đó, kẹp giấy sẽ ở trên bề mặt và nổi lên.

Tuy nhiên, nếu nhỏ một giọt nước giặt tẩy hoặc hóa chất khác vào bát nước, điều này sẽ khiến kẹp giấy chìm ngay lập tức.

Sự tương đồng ở đây là giữa cái kẹp giấy và những con côn trùng tận dụng sức căng bề mặt của nước để đi trên nó. Khi các chất lạ được đưa vào hồ chứa nước (có thể là hồ, suối, v.v.), sức căng bề mặt bị thay đổi và những côn trùng này sẽ không thể nổi trên bề mặt được nữa. Cuối cùng điều này ảnh hưởng đến vòng đời của chúng.

Bạn có thể xem video về thử nghiệm này tại đây.