ARDUINO PH METER

In diesem Projekt werden wir ein Tisch-pH-Messgerät unter Verwendung des analogen Schwerkraft-pH-Schaltkreises und der Sonde von Atlas Scientific und eines Arduino Uno herstellen. Die Messwerte werden auf einem Flüssigkristalldisplay (LCD) angezeigt.

Hinweis:

- Dieses Messgerät wurde auf einem Windows-Computer entwickelt. Es wurde nicht auf dem Mac getestet.

- Das Gehäuse ist nicht wasserdicht.

MATERIALIEN

  • 1 - Arduino Uno
  • 1 - Analoger Schwerkraft-pH-Sensor
  • 1 - pH-Sonde
  • 1 - 20x4 LCD-Modul
  • 1 - 158x90x60mm Gehäuse
  • 1 - Mini-Steckbrett
  • Überbrückungsdrähte
  • Acrylplatte (Plexiglas)
  • 4 - 11 mm Abstandshalter und Schrauben (im Lieferumfang des pH-Sensors enthalten)
  • 1 - 220Ω und 1 - 1kΩ Widerstände

WERKZEUGE

Bohrer, Bohrer, Trockenbauer, Feilen, Schraubendreher, Tischschraubstock, Bandsäge, Klebepistole und Klebestift, Lötkolben und Lötmittel, digitaler Bremssattel, Lineal.

Schritt 1: Gehäuse vorbereiten

Sicherheit: Denken Sie daran, beim Umgang mit Werkzeugen / Maschinen vorsichtig zu sein und geeignete Sicherheitsausrüstung wie Schutzbrillen, Handschuhe und Atemschutzmasken zu tragen.

Das verwendete Gehäuse ist ein ABS-Kunststoffgehäuse. Es muss für das pH-Meter modifiziert werden.

Schneiden Sie die Öffnung für das LCD

a) Das LCD befindet sich im oberen Bereich (Abdeckung) des Gehäuses. Zentrieren Sie ein 98 x 40 mm großes Rechteck auf der Abdeckung.

b) Setzen Sie das Stück in den Schraubstock ein und bohren Sie ein 3, 2 mm (1/8 ") großes Pilotloch in das markierte Rechteck.

c) Verwenden Sie dieses Pilotloch als Startpunkt für den 3, 2 mm (1/8 ") Trockenbau-Schneideinsatz. Da dies eine kleine Aufgabe ist, verwenden wir den Bohrer eher auf der Handbohrmaschine als auf einer Trockenbau-Schneidemaschine. Arbeiten Sie an der Innenseite des Rechtecks ​​anstelle der Linien, da es etwas schwierig sein kann, mit diesem Bohrer auf dem Bohrer gerade zu schneiden.

d) Entfernen Sie anschließend mit einer Handfeile das überschüssige Material und formen Sie das Rechteck auf die gewünschte Größe.

Schneiden Sie die Öffnungen für den BNC-Stecker und die Arduino-Anschlüsse ab

Die Öffnungen für den BNC-Anschluss und die Arduino-Anschlüsse befinden sich an der Seite des unteren Teils des Gehäuses.

a) Markieren Sie mit den oben angegebenen Abmessungen den Mittelpunkt für den Kreis und die Umrisse für die beiden Rechtecke.

b) Setzen Sie das Stück in den Schraubstock und schneiden Sie die Öffnungen. Die kreisförmige Öffnung erfolgt mit Bohrern. Die rechteckigen werden nach einem ähnlichen Verfahren hergestellt, mit dem die Öffnung für das LCD hergestellt wird.

Rüsten Sie die Grundplatte aus, um Komponenten zu montieren

Die Grundplatte dient zur Montage des Arduino, des pH-Sensors und des Mini-Steckbretts. Es wird eine 6, 4 mm (1/4 ") dicke Acrylplatte verwendet.

a) Schneiden Sie die Acrylplatte mit einer Bandsäge auf 135 x 62, 5 mm.

b) Markieren Sie die Positionen für die vier Löcher wie gezeigt. Bohren Sie Löcher mit einem Durchmesser von 2, 38 mm (3/32 "). Senken Sie die Löcher auf einer Seite der Platte bis zu einer Tiefe von 3 mm und einem Durchmesser von 4, 4 mm (11/64") ab. Dies ist erforderlich, um eine flache Unterseite zu erhalten, wenn die Schrauben eingesetzt werden, um die Abstandshalter zu halten.

c) Befestigen Sie die 11-mm-Abstandshalter mit den mitgelieferten Schrauben. Der pH-Sensor wird mit 4 Abstandshaltern und Schrauben geliefert. Verwenden Sie zwei davon für das Arduino.

Schritt 2: Installieren Sie die Elektronik im Gehäuse

1) Setzen Sie die Grundplatte in den unteren Teil des Gehäuses ein. Mit Schrauben oder Heißkleber in Position halten.

2) Montieren Sie den pH-Sensor auf der Grundplatte. Mit Schrauben an den Abstandshaltern befestigen.

3) Montieren Sie den Arduino Uno auf der Grundplatte. An Abstandsschrauben befestigen.

4) Fügen Sie das Mini-Steckbrett auf die Grundplatte.

5) Löten Sie die Header-Pins auf das LCD (Pins mitgeliefert). Setzen Sie das LCD in den oberen Teil des Gehäuses ein und verwenden Sie etwas Heißkleber, um den Bildschirm an Ort und Stelle zu halten.

Schritt 3: Elektronik miteinander verbinden

Verdrahtung der Komponenten sind im obigen Schema dargestellt.

Verwenden Sie das Mini-Steckbrett für 1 kΩ und 220 Ω und zum Verteilen der 5 V- und Erdungsstifte des Arduino.

Mit den beiden Widerständen wird der Bildschirmkontrast eingestellt.

Datenblätter

Schwerkraft-pH-Sensor, pH-Sonde

Schritt 4: Schließen Sie die Montage ab

Nach Abschluss der Verkabelung:

a) Setzen Sie den oberen und unteren Teil des Gehäuses mit den mitgelieferten Schrauben zusammen.

b) Schließen Sie die Sonde an den BNC-Stecker an.

Schritt 5: Laden Sie den Code auf Arduino Uno hoch

Der Code für dieses Projekt verwendet angepasste Bibliotheken und Header-Dateien. Sie müssen sie Ihrer Arduino IDE hinzufügen, um den Code verwenden zu können. Die folgenden Schritte umfassen den Vorgang des Hinzufügens zur IDE.

a) Schließen Sie das Arduino an Ihren Computer an und öffnen Sie die IDE. Die IDE kann von diesem LINK heruntergeladen werden, wenn Sie sie nicht haben. Gehen Sie zu Tools -> Board -> Wählen Sie Arduino / Genuino Uno . Gehen Sie zu Extras -> Port -> wählen Sie den Port aus, an den das Arduino angeschlossen ist.

b) Flüssigkristallanzeigebibliothek hinzufügen: Gehen Sie in der IDE zu Skizze -> Bibliothek einschließen -> Bibliotheken verwalten . Geben Sie in der Suchleiste des Bibliotheksverwalters "Flüssigkristall" ein. Suchen Sie nach dem Paket mit dem Titel "LiquidCrystal Built-in von Arduino, Adafruit". Es kann installiert sein oder nicht. Wenn nicht, wählen Sie das Paket aus und klicken Sie auf Installieren .

c) Hinzufügen einer Atlas-Schwerkraftsensorbibliothek: Laden Sie die Zip-Datei über den folgenden LINK herunter. Die Datei wird als "Atlas_gravity.zip" gespeichert. Gehen Sie in der IDE zu Skizze -> Bibliothek einschließen -> ZIP-Bibliothek hinzufügen . Suchen Sie die Datei "Atlas_gravity.zip" und wählen Sie zum Hinzufügen aus.

d) Als nächstes müssen wir den Code für das pH-Meter hinzufügen. Kopieren Sie den Code von diesem LI NK in das IDE-Arbeitsfeld.

e) Kompilieren Sie den Code und laden Sie ihn auf das Arduino hoch.

f) Die pH-Werte werden dann auf dem LCD angezeigt. Sie können die Messwerte auch auf dem seriellen Monitor anzeigen. Um den seriellen Monitor zu öffnen, gehen Sie zu Extras -> Serieller Monitor oder drücken Sie Strg + Umschalt + M auf Ihrer Tastatur. Stellen Sie die Baudrate auf 9600 ein und wählen Sie "Wagenrücklauf".

Schritt 6: Kalibrieren Sie den PH-Sensor

Hinweis: Wenn Sie ein externes Netzteil für das Arduino verwenden möchten, schließen Sie es an das Arduino an, bevor Sie die Kalibrierung durchführen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Referenzwerte angemessen eingestellt sind, was die korrekte Kalibrierung erleichtert.

Dieses pH-Messgerät kann auf eine, zwei oder drei Punkte kalibriert werden. Standardpufferlösungen (pH 4, 7 und 10) sind erforderlich

Der serielle Monitor wird für den Kalibrierungsprozess verwendet. Der Benutzer kann die allmähliche Änderung der Messwerte bei der Stabilisierung beobachten und die entsprechenden Befehle senden.

Kalibrierungsdaten werden im EEPROM des Arduino gespeichert.

Kalibrierungsbefehle

Tiefpunkt: cal, 4

Mittelpunkt: cal, 7

Höhepunkt: cal, 10

Klare Kalibrierung: kal, klar

Schritte

a) Entfernen Sie die Tränkflasche und spülen Sie die pH-Sonde ab.

b) Gießen Sie einen Teil der pH 4-Lösung in eine Tasse. Stellen Sie sicher, dass genügend Platz vorhanden ist, um den Erfassungsbereich der Sonde abzudecken.

c) Setzen Sie die Sonde in den Becher und rühren Sie sie um, um eingeschlossene Luft zu entfernen. Beachten Sie die Messwerte auf dem seriellen Monitor. Lassen Sie die Sonde in der Lösung sitzen, bis sich die Messwerte stabilisiert haben (eine kleine Bewegung von einem Messwert zum nächsten ist normal).

d) Geben Sie nach der Stabilisierung der Messwerte den Befehl cal 4 in den seriellen Monitor ein. Die Kalibrierung auf pH 4 ist nun abgeschlossen.

Wiederholen Sie die Schritte ad für pH7 und pH10. Denken Sie daran, die Sonde zu spülen, während Sie mit verschiedenen Pufferlösungen fortfahren.

Was ist mit der Temperaturkompensation?

Der in diesem Projekt verwendete Sensor hat eine Genauigkeit von +/- 0, 2%. Das pH-Messgerät arbeitet mit dieser Genauigkeit im Temperaturbereich von 7 - 46 ° C. Außerhalb dieses Bereichs muss das Messgerät zur Temperaturkompensation modifiziert werden. Hinweis: Die pH-Sonde kann einem Bereich von 1 - 60 ° C ausgesetzt werden.

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