مشروع جانبي: جهاز اختبار نقاء الماء: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

كان هذا المشروع جزءًا من منهجي الدراسي في فصل مبادئ الهندسة مع السيدة بيرباوي. لقد خصصت لكل منا ميزانية قدرها 50 دولارًا للتوصل إلى مقترح مشروع معقول ، وهو أمر يمكن تحقيقه ، لكنه يتحدى قدراتنا.

يعتمد هذا المشروع على هذا النموذج من MakeMagezine.com. يقيس الموصلية الكهربائية للسائل ويلعب صوتًا بناءً على الموصلية. وكلما ارتفع الصوت زادت نقاء الماء. يعتمد هذا على مفهوم مقسم الجهد. وكلما كانت العينة موصلة أكثر ، زاد الجهد الموجه نحو الجزء العلوي من الدائرة ، بعيدًا عن السماعة. يؤدي هذا إلى تلقي السماعة لجهد أقل مما يقلل من جهارة الصوت الذي تنتجه.

يعمل Arduino كوسيط بين الدائرة والكمبيوتر حيث يتم التقاط القراءات. استلهم هذا المشروع من مشروع قمت به مؤخرًا في فصل دراسي كان بمثابة مقدمة لـ Arduino وتناول الخبز. كخطوة للأمام لتحدي نفسي وتطبيق المفاهيم التي تعلمتها ، حاولت أن أجعل هذا المشروع أكثر تعقيدًا.

اللوازم

1. الحافلة المزدوجة اللوح

2. Arduino UNO

3. أسلاك العبور

4. مجموعة شرائح LM741

5. 555 الموقت رقاقة

6. مكبر صوت 2-3 بوصة

7. 10 كيلو أوم الجهد

8. LED

9. ربط الحبال بمشابك التمساح

10. الورق المقوى (لبناء الصندوق)

11. بنسات (أقطاب نحاسية)

الخطوة 1: بناء الدائرة

الخطوة الأولى هي بناء الدائرة. كانت الدائرة المستخدمة لهذا البناء في البداية شاقة للغاية بالنسبة لي بسبب تعقيدها. قبل لمس الدائرة المادية ، من الأفضل أن تقوم بمحاكاة أو نوع من رسم الخرائط لمكوناتك على لوحة توصيل افتراضية مما يسهل عليك إنشاء الدائرة المادية. لهذا الغرض ، استخدمت TinkerCAD. أسهل طريقة لتقسيم الدائرة هي تقسيمها إلى قسمين رئيسيين: القسم العلوي حول شريحة LM741 والقسم السفلي حول المؤقت 555 ومكبر الصوت. في البداية تم استخدام أسلاك العبور المؤقتة في المشروع حيث كان من السهل تحريكها والتعامل معها. تم استبدال هذه فيما بعد بأسلاك العبور المستقيمة في المشروع النهائي. هذا يجعل من السهل استكشاف الأخطاء وإصلاحها وتتبع العناصر في الدائرة. استغرقت هذه المرحلة أطول فترة زمنية ، ولم تكتمل حتى نهاية المشروع تقريبًا.

الخطوة 2: ضبط الدائرة (ضبط دقيق)

بمجرد اكتمال الدائرة الأولية ، لا يزال يتعين إجراء تعديلات دقيقة. يجب معايرة مقياس الجهد بحيث لا يكون الصوت الناتج عن السماعة خافتًا جدًا أو مرتفعًا جدًا. كما ذكرنا سابقًا ، هذه هي الخطوة التي تم فيها تغيير الأسلاك المؤقتة إلى الأسلاك الدائمة التي كانت موجودة في الدائرة النهائية. استغرق هذا بعض الوقت بسبب العدد الهائل من الأسلاك المستخدمة. تم أيضًا قطع الأسلاك إلى السماعة لجعل الأداة الغريبة التي تربط السماعة باللوحة صغيرة بقدر الإمكان. بالإضافة إلى تحسين جماليات الدائرة وتقليل احتمالية كسر المقاومات والصمام الثنائي الباعث للضوء.

كانت هناك خطة أيضًا لدمج مستشعر ارتفاع الصوت لقياس جهارة الصوت الناتج عن السماعة. سيتم توصيل المستشعر في الأصل بمنفذ Arduino Analogue. سيتم بعد ذلك إنشاء برنامج Arduino للمستشعر لالتقاط القراءات. تم إلغاء هذه الفكرة لاحقًا لأن المستشعر لم يعمل على النحو المنشود وتم استبداله بجهاز كمبيوتر يلتقط القراءات عبر الميكروفون. هذا ليس مثاليًا ، حيث أن الكمبيوتر كبير وضخم ، لكنه كان الخيار الأفضل.

الخطوة الثالثة: مرحلة الاختبار

هذه واحدة من أكثر المراحل حيوية في حياة أي مشروع وقد تكون مزعجة للغاية في بعض الأحيان. يمكن أن يكون اكتشاف المشكلات في دائرة كهذه مضيعة للوقت ومحبطًا. في هذا السيناريو ، يمكن أن يكون استخدام LED مفيدًا جدًا. يمكن استخدام وضع مؤشر LED في الجزء الموجود على كل عنصر من عناصر السلسلة الفردية لاختبار ما إذا كان التيار يتدفق عبر هذا الجزء من الدائرة.

كانت هذه المرحلة هي الفترة التي تم خلالها إجراء معظم التغييرات الرئيسية على المشروع. كانت التغييرات مثل تضمين إدخال 5V بدلاً من إدخال 9V أحد التغييرات التي حدثت خلال هذه المرحلة. كان دخل 9V يخلق صوتًا عاليًا جدًا من السماعة. عن طريق تغيير مدخلات الطاقة إلى 5 فولت من Arduino ، عملت بشكل أفضل.

الخطوة 4: الصندوق

كان هذا الجزء من المشروع مخصصًا للجمال ولجعله أكثر إحكاما وسهولة في التعامل معه. لم يكن لهذه الخطوة بأي حال من الأحوال أي تأثير على وظائف المشروع. تم تصنيع الصندوق من الورق المقوى ، مع ترك الجزء العلوي والأحد الجانبي مفتوحًا لتحريك المكونات للداخل وللخارج بسهولة. تم ذلك مع الأخذ في الاعتبار أن كبل Arduino يجب أن يكون قادرًا على توصيله بالدائرة بسهولة. بالإضافة إلى ذلك ، يجعل هذا التصميم الدائرة أكثر جاذبية من الناحية المرئية. كان يجب أن أصنع صندوقًا لقطع الليزر من الخشب ، لكن الوقت قد نفد في الفصل الدراسي بسبب Covid-19.

الخطوة 5: الاعتمادات

لم يكن هذا المشروع ممكناً لولا السيدة بيرباوي التي قدمت التمويل والمواد اللازمة لهذا المشروع. كما أنني ممتن أيضًا لسفين وديفيد اللذين ساعداني في تنفيذ المشروع من خلال تقديم نصائح مفيدة وإرشادي حول كيفية عمل أجزاء معينة.