MÁY ĐO PH ARDUINO: 6 bước (có hình ảnh)

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-23 15:14

Trong dự án này, chúng tôi sẽ chế tạo một máy đo pH để bàn bằng cách sử dụng đầu dò và mạch pH tương tự trọng lực từ Atlas Scientific và Arduino Uno. Kết quả đọc sẽ được hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng (LCD).

Ghi chú:

- Máy đo này được phát triển trên máy tính Windows. Nó không được thử nghiệm trên Mac. - Vỏ máy không bị thấm nước.

VẬT LIỆU

• 1 - Arduino Uno
• 1 - Cảm biến pH tương tự trọng lực
• 1 - Đầu dò pH
• Mô-đun LCD 1 - 20x4
• Bao vây 1 - 158x90x60mm
• 1 - breadboard mini
• Dây nhảy
• Tấm acrylic (plexiglass)
• Chân đế và vít 4 - 11mm (đi kèm với cảm biến pH)
• Điện trở 1 - 220Ω và 1 - 1kΩ

CÔNG CỤ

Máy khoan, mũi khoan, mũi khoét vách thạch cao, dũa, tua vít, vise để bàn, cưa vòng, súng bắn keo và keo dính, mỏ hàn và dụng cụ hàn, thước cặp kỹ thuật số, thước kẻ.

Bước 1: Chuẩn bị nhà ở

An toàn: Hãy nhớ cẩn thận khi thao tác với các dụng cụ / máy móc và mặc đồ an toàn thích hợp như kính bảo hộ, găng tay và mặt nạ phòng độc.

Vỏ được sử dụng là một vỏ bọc bằng nhựa ABS. Nó phải được sửa đổi cho máy đo pH.

Cắt mở màn hình LCD

a) Màn hình LCD được đặt ở phần trên cùng (nắp) của vỏ máy. Căn giữa một hình chữ nhật 98x40mm trên bìa.

b) Đặt mảnh vào vise và khoan một lỗ thí điểm 3,2 mm (1/8 ) trong hình chữ nhật đã được đánh dấu.

c) Sử dụng lỗ thí điểm này làm điểm bắt đầu cho mũi cắt vách thạch cao 3.2mm (1/8 ). Vì đây là một công việc nhỏ nên chúng tôi sẽ sử dụng mũi khoan trên máy khoan cầm tay hơn là máy cắt vách thạch cao. Làm việc bên trong của hình chữ nhật thay vì các đường vì có thể hơi khó cắt theo cách thẳng bằng mũi khoan này.

d) Tiếp theo, dùng dũa tay loại bỏ phần thừa và tạo hình hình chữ nhật theo kích thước yêu cầu.

Cắt lỗ cho đầu nối BNC và cổng Arduino

Các lỗ mở cho đầu nối BNC và cổng Arduino nằm ở bên cạnh phần dưới cùng của vỏ.

a) Sử dụng các kích thước được cung cấp ở trên, đánh dấu điểm chính giữa của hình tròn và phác thảo cho hai hình chữ nhật.

b) Đặt mảnh ghép vào cơ phó và cắt các lỗ hở. Lỗ tròn được thực hiện bằng cách sử dụng các mũi khoan. Các hình chữ nhật được tạo ra bằng cách tuân theo một quy trình tương tự được sử dụng để tạo lỗ mở cho màn hình LCD.

Trang bị tấm nền để gắn các thành phần

Tấm đế được sử dụng để gắn Arduino, cảm biến pH và breadboard mini. Tấm acrylic dày 6,4mm (1/4 ) được sử dụng.

a) Dùng cưa vòng, cắt tấm acrylic có kích thước 135x62,5mm.

b) Đánh dấu vị trí của bốn lỗ như hình minh họa. Khoan các lỗ có đường kính 2,38mm (3/32 "). Đếm các lỗ trên một mặt của tấm với độ sâu 3mm và đường kính 4,4mm (11/64"). Điều này là cần thiết để giữ bề mặt dưới phẳng khi các vít được lắp vào để giữ chân đế.

c) Gắn chân đế 11mm bằng các vít được cung cấp. Cảm biến pH đi kèm với 4 giá đỡ và vít. Sử dụng hai trong số chúng cho Arduino.

Bước 2: Cài đặt thiết bị điện tử trong nhà ở

1) Chèn tấm đế vào phần dưới cùng của vỏ. Giữ cố định bằng vít hoặc keo nóng.

2) Gắn cảm biến pH trên tấm đế. Đảm bảo an toàn với các điểm dừng bằng vít.

3) Gắn Arduino Uno lên tấm đế. Giữ chặt các vít chờ.

4) Thêm breadboard mini lên tấm đế.

5) Hàn các chân tiêu đề vào màn hình LCD (các chân được cung cấp). Chèn màn hình LCD vào phần trên của vỏ và sử dụng một ít keo nóng để giữ cho màn hình cố định.

Bước 3: Kết nối điện tử với nhau

Nối dây các thành phần được hiển thị trong sơ đồ trên.

Sử dụng bảng mạch mini cho 1kΩ và 220Ω và để phân phối chân 5V và chân nối đất của Arduino.

Hai điện trở được sử dụng để thiết lập độ tương phản của màn hình.

Bảng dữ liệu

Cảm biến pH trọng lực, đầu dò pH

Bước 4: Hoàn thiện Assembly

Sau khi đấu dây xong:

a) Đặt các phần trên và dưới của vỏ lại với nhau bằng các vít được cung cấp.

b) Kết nối đầu dò với đầu nối BNC.

Bước 5: Tải mã lên Arduino Uno

Mã cho dự án này sử dụng các thư viện tùy chỉnh và tệp tiêu đề. Bạn sẽ phải thêm chúng vào IDE Arduino của mình để sử dụng mã. Các bước dưới đây bao gồm quá trình thực hiện việc bổ sung này vào IDE.

a) Kết nối Arduino với máy tính của bạn và mở IDE. IDE có thể được tải xuống từ LINK này nếu bạn chưa có. Vào Tools -> Board -> Chọn Arduino / Genuino Uno. Vào Công cụ -> Cổng -> chọn cổng kết nối Arduino.

b) Thêm thư viện Màn hình tinh thể lỏng: Trong IDE, đi tới Sketch -> Bao gồm thư viện -> Quản lý thư viện. Trong thanh tìm kiếm của Trình quản lý thư viện, hãy nhập "liquidcrystal". Tìm gói có tiêu đề "LiquidCrystal được tích hợp sẵn bởi Arduino, Adafruit". Nó có thể được cài đặt hoặc không. Nếu không, hãy chọn gói và nhấp vào cài đặt.

c) Thêm thư viện cảm biến trọng lực của Atlas: Tải xuống tệp zip từ LINK sau. Tệp sẽ được lưu dưới dạng "Atlas_gravity.zip". Trong IDE, đi tới Sketch -> Bao gồm thư viện -> Thêm Thư viện. ZIP. Tìm tệp "Atlas_gravity.zip" và chọn để thêm.

d) Tiếp theo, chúng ta phải thêm mã cho máy đo pH. Sao chép mã từ LINK này vào bảng điều khiển IDE.

e) Biên dịch và tải mã lên Arduino.

f) Các kết quả đo pH sau đó sẽ được hiển thị trên màn hình LCD. Bạn cũng có thể xem các kết quả đọc trên màn hình nối tiếp. Để mở màn hình nối tiếp, đi tới Công cụ -> Màn hình nối tiếp hoặc nhấn Ctrl + Shift + M trên bàn phím của bạn. Đặt tốc độ truyền là 9600 và chọn "Vận chuyển trở lại".

Bước 6: Hiệu chỉnh cảm biến PH

Lưu ý: Nếu bạn định sử dụng nguồn điện bên ngoài cho Arduino, hãy kết nối nó với Arduino trước khi thực hiện hiệu chuẩn. Điều này sẽ đảm bảo rằng các mức tham chiếu được thiết lập thích hợp, điều này sẽ hỗ trợ việc hiệu chuẩn chính xác.

Máy đo pH này có thể được hiệu chuẩn theo hiệu chuẩn một, hai hoặc ba điểm. Cần có các dung dịch đệm tiêu chuẩn (pH 4, 7 và 10)

Màn hình nối tiếp được sử dụng cho quá trình hiệu chuẩn. Người dùng sẽ có thể quan sát sự thay đổi dần dần của các bài đọc khi họ ổn định và gửi các lệnh thích hợp.

Dữ liệu hiệu chuẩn được lưu trữ trong EEPROM của Arduino.

Lưu ý rằng hiệu chuẩn pH 7 nên được thực hiện trước.

Các lệnh hiệu chỉnh

Điểm giữa: cal, 7

Điểm thấp: cal, 4

Điểm cao: cal, 10

Hiệu chuẩn rõ ràng: cal, clear

Các bước

a) Tháo chai soaker và rửa sạch đầu dò pH.

b) Đổ một ít dung dịch có pH = 7 vào cốc. Đảm bảo rằng có đủ để che vùng cảm biến của đầu dò.

c) Đặt đầu dò vào cốc và khuấy xung quanh để loại bỏ không khí bị mắc kẹt. Quan sát kết quả đọc trên màn hình nối tiếp. Đặt đầu dò trong dung dịch cho đến khi các số đọc ổn định (chuyển động nhỏ từ số đọc này sang số đọc tiếp theo là bình thường)

d) Sau khi các số đọc ổn định, nhập lệnh cal, 7 vào màn hình nối tiếp. Hiện đã hoàn tất việc hiệu chuẩn đến pH 7.

Lặp lại các bước a-d cho pH4 và pH10. Hãy nhớ rửa sạch đầu dò khi bạn tiếp tục với các dung dịch đệm khác nhau.

Còn bù nhiệt độ thì sao?

Cảm biến được sử dụng trong dự án này có độ chính xác +/- 0,2%. Máy đo pH sẽ hoạt động với độ chính xác này trong khoảng nhiệt độ từ 7 - 46 ° C. Ngoài phạm vi này, đồng hồ sẽ phải được sửa đổi để bù nhiệt độ. Lưu ý: Đầu dò pH có thể nằm trong phạm vi từ 1 - 60 ° C.