مقياس درجة الحموضة ARDUINO: 6 خطوات (بالصور)

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-23 12:53

في هذا المشروع ، سنقوم بصنع مقياس الأس الهيدروجيني على الطاولة باستخدام دائرة الأس الهيدروجيني التناظرية للجاذبية والمسبار من Atlas Scientific و Arduino Uno. سيتم عرض القراءات على شاشة عرض بلورية سائلة (LCD).

ملحوظة:

- تم تطوير هذا المقياس على جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows. لم يتم اختباره على نظام Mac. - العلبة غير مقاومة للماء.

المواد

• 1 - اردوينو اونو
• 1 - حساس الجاذبية التناظري للأس الهيدروجيني
• 1 - مسبار الأس الهيدروجيني
• 1 - وحدة 20x4 LCD
• 1 - 158x90x60mm الضميمة
• 1 - لوح توصيل صغير
• أسلاك العبور
• لوح أكريليك (زجاج شبكي)
• 4 - 11 مم المواجهات والمسامير (تأتي مع مستشعر الأس الهيدروجيني)
• مقاومات 1 - 220Ω و1 - 1kΩ

أدوات

مثقاب ، لقم الثقب ، لقم قاطع دريوال ، ملفات ، مفكات براغي ، ملزمة منضدة ، منشار شريطي ، مسدس غراء وعصا غراء ، مكواة لحام ولحام ، فرجار رقمي ، مسطرة.

الخطوة 1: تجهيز السكن

السلامة: تذكر توخي الحذر عند التعامل مع الأدوات / الآلات وارتداء معدات السلامة المناسبة مثل النظارات الواقية والقفازات وأجهزة التنفس الصناعي.

السكن المستخدم عبارة عن حاوية بلاستيكية ABS. يجب تعديله لمقياس الأس الهيدروجيني.

قطع فتحة لشاشة LCD

أ) يتم وضع شاشة LCD في الجزء العلوي (الغطاء) من العلبة. قم بتوسيط مستطيل مقاس 98x40 مم على الغلاف.

ب) ضع القطعة في الملزمة وحفر ثقبًا تجريبيًا مقاس 3.2 مم (1/8 بوصة) في المستطيل الذي تم وضع علامة عليه.

ج) استخدم هذه الفتحة التجريبية كنقطة بداية لقمة قطع الحوائط الجافة مقاس 3.2 مم (1/8 بوصة). نظرًا لأن هذه مهمة صغيرة ، سنستخدم المثقاب اليدوي بدلاً من آلة قطع الحوائط الجافة. العمل من الداخل من المستطيل بدلاً من الخطوط حيث قد يكون من الصعب بعض الشيء قصه بطريقة مستقيمة باستخدام هذا الجزء الصغير في المثقاب.

د) بعد ذلك ، استخدم ملفًا يدويًا لإزالة المادة الزائدة وشكل المستطيل بالحجم المطلوب.

قطع فتحات لموصل BNC ومنافذ Arduino

توجد فتحات موصل BNC ومنافذ Arduino على جانب الجزء السفلي من العلبة.

أ) باستخدام الأبعاد المذكورة أعلاه ، حدد النقطة المركزية للدائرة والخطوط العريضة للمستطيلين.

ب) ضع القطعة في الرذيلة واقطع الفتحات. الفتحة الدائرية مصنوعة باستخدام لقم الثقب. يتم صنع المستطيلات من خلال اتباع عملية مماثلة مستخدمة لفتح فتحة شاشة LCD.

جهز لوحة القاعدة لتركيب المكونات

تُستخدم اللوحة الأساسية لتركيب Arduino ومستشعر الأس الهيدروجيني ولوح التجارب الصغير. تم استخدام لوح أكريليك بسمك 6.4 مم (1/4 بوصة).

أ) باستخدام منشار شريطي ، قم بقطع لوح الأكريليك إلى 135 × 62.5 مم.

ب) قم بتمييز مواضع الثقوب الأربعة كما هو موضح. - حفر ثقوب بقطر 2.38 مم (3/32 بوصة) ، وربط الثقوب الموجودة على جانب واحد من اللوحة بعمق 3 مم وقطر 4.4 مم (11/64 بوصة). يعد ذلك ضروريًا للاحتفاظ بسطح سفلي مسطح عند إدخال المسامير لتثبيت المواجهات.

ج) قم بتوصيل المواجهات 11 مم باستخدام البراغي المتوفرة. يأتي مستشعر الأس الهيدروجيني مع 4 براغي ومسامير. استخدم اثنين منهم في Arduino.

الخطوة الثانية: تثبيت الإلكترونيات في السكن

1) أدخل لوحة القاعدة في الجزء السفلي من السكن. احتفظ بالمسامير أو الغراء الساخن.

2) قم بتركيب مستشعر الأس الهيدروجيني على اللوحة الأساسية. تأمين المواجهات مع البراغي.

3) قم بتركيب Arduino Uno على اللوحة الأساسية. تأمين مسامير المواجهة.

4) أضف اللوح الصغير إلى اللوح الأساسي.

5) قم بلحام دبابيس الرأس على شاشة LCD (يتم توفير المسامير). أدخل شاشة LCD في الجزء العلوي من الغلاف واستخدم بعض الغراء الساخن لإبقاء الشاشة في مكانها.

الخطوة 3: ربط الإلكترونيات معًا

يتم عرض المكونات الأسلاك في التخطيطي أعلاه.

استخدم اللوح الصغير لـ 1kΩ و 220Ω ولتوزيع دبابيس Arduino's 5V والأرضية.

يتم استخدام المقاومين لضبط تباين الشاشة.

جداول البيانات

حساس الأس الهيدروجيني للجاذبية ، مسبار الأس الهيدروجيني

الخطوة 4: إنهاء التجميع

بعد الانتهاء من توصيل الأسلاك:

أ) ضع الأجزاء العلوية والسفلية من الهيكل معًا باستخدام البراغي المتوفرة.

ب) قم بتوصيل المجس بموصل BNC.

الخطوة 5: قم بتحميل الكود إلى Arduino Uno

يستخدم رمز هذا المشروع المكتبات المخصصة وملفات الرأس. سيكون عليك إضافتها إلى Arduino IDE الخاص بك لاستخدام الكود. تتضمن الخطوات أدناه عملية إجراء هذه الإضافة إلى IDE.

أ) قم بتوصيل Arduino بجهاز الكمبيوتر الخاص بك وافتح IDE. يمكن تنزيل IDE من هذا الرابط إذا لم يكن لديك. انتقل إلى Tools -> Board -> حدد Arduino / Genuino Uno. انتقل إلى Tools -> Port -> حدد المنفذ الذي يتصل به Arduino.

ب) إضافة مكتبة العرض البلوري السائل: في IDE ، انتقل إلى Sketch -> Include library -> Manage libraries. في شريط البحث في مدير المكتبة ، أدخل "liquidcrystal". ابحث عن الحزمة التي تحمل عنوان "LiquidCrystal المدمج من Arduino ، Adafruit". قد يتم تثبيته أو لا يتم تثبيته. إذا لم يكن كذلك ، فحدد الحزمة وانقر فوق تثبيت.

ج) إضافة مكتبة مستشعرات Atlas Gravity: قم بتنزيل الملف المضغوط من الرابط التالي. سيتم حفظ الملف باسم "Atlas_gravity.zip". في IDE ، انتقل إلى Sketch -> Include library -> Add. ZIP Library. حدد موقع ملف "Atlas_gravity.zip" وحدد للإضافة.

د) بعد ذلك ، يتعين علينا إضافة رمز مقياس الأس الهيدروجيني. انسخ الرمز من هذا الرابط إلى لوحة عمل IDE.

ه) تجميع وتحميل الكود إلى Arduino.

و) سيتم بعد ذلك عرض قراءات الأس الهيدروجيني على شاشة LCD. يمكنك أيضًا عرض القراءات على الشاشة التسلسلية. لفتح الشاشة التسلسلية ، انتقل إلى Tools -> Serial Monitor أو اضغط على Ctrl + Shift + M على لوحة المفاتيح. قم بتعيين سرعة البث بالباود على 9600 وحدد "إرجاع السطر".

الخطوة 6: معايرة مستشعر الأس الهيدروجيني

ملاحظة: إذا كنت تخطط لاستخدام مصدر طاقة خارجي لـ Arduino ، فقم بتوصيله بـ Arduino قبل إجراء المعايرة. سيضمن ذلك ضبط المستويات المرجعية بشكل مناسب ، مما سيساعد في المعايرة الصحيحة.

يمكن معايرة مقياس الأس الهيدروجيني هذا لمعايرة نقطة واحدة أو نقطتين أو ثلاث نقاط. المحاليل المعيارية القياسية (الأس الهيدروجيني 4 و 7 و 10) مطلوبة

يتم استخدام جهاز العرض التسلسلي في عملية المعايرة. سيتمكن المستخدم من ملاحظة التغيير التدريجي في القراءات عند وصولها إلى الاستقرار وإرسال الأوامر المناسبة.

يتم تخزين بيانات المعايرة في ذاكرة EEPROM الخاصة بـ Arduino.

لاحظ أنه يجب إجراء معايرة الأس الهيدروجيني 7 أولاً.

أوامر المعايرة

منتصف النقطة: كال ، 7

النقطة المنخفضة: كال ، 4

النقطة العالية: كال ، 10

معايرة واضحة: معايرة ، واضحة

خطوات

أ) قم بإزالة زجاجة معتاد على الثمالة وشطف مسبار الأس الهيدروجيني.

ب) صب بعضًا من محلول الأس الهيدروجيني 7 في كوب. تأكد من أن هناك ما يكفي لتغطية منطقة الاستشعار للمسبار.

ج) ضع المسبار في الكوب وقلبه لإزالة الهواء المحبوس. راقب القراءات على الشاشة التسلسلية. دع المجس يجلس في المحلول حتى تستقر القراءات (الحركة الصغيرة من قراءة إلى أخرى طبيعية)

د) بعد استقرار القراءات ، أدخل الأمر cal ، 7 في الشاشة التسلسلية. اكتملت الآن المعايرة إلى الرقم الهيدروجيني 7.

كرر الخطوات من a-d لـ pH4 و pH10. تذكر أن تشطف المسبار وأنت تشرع في استخدام محاليل عازلة مختلفة.

ماذا عن تعويض درجة الحرارة؟

تبلغ دقة المستشعر المستخدم في هذا المشروع +/- 0.2٪. سيعمل مقياس الأس الهيدروجيني ضمن هذه الدقة في نطاق درجة حرارة 7 - 46 درجة مئوية. خارج هذا النطاق ، يجب تعديل العداد لتعويض درجة الحرارة. ملاحظة: يمكن أن يخضع مسبار الأس الهيدروجيني لنطاق من 1-60 درجة مئوية.