สร้างระบบตรวจสอบค่า PH และความเค็มของคุณเองด้วยไฟ LED แสดงสถานะ: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ในโครงการนี้ เราจะสร้างระบบตรวจสอบค่า pH และความเค็ม/การนำไฟฟ้าด้วยไฟ LED ใช้เซ็นเซอร์วัดค่า pH และความเค็มจาก Atlas Scientific การทำงานผ่านโปรโตคอล I2C และการอ่านจะแสดงบนจอภาพอนุกรม Arduino

ไฟ LED จะเปิดขึ้นหากการอ่านเซ็นเซอร์เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ในกรณีนี้ ขีดจำกัดจะเป็นดังนี้: หากการอ่านค่าการนำไฟฟ้าเกิน 500 μS/ซม. ไฟ LED สีเหลืองจะเปิดขึ้น หากการอ่านค่า pH มากกว่า 10 ไฟ LED สีแดงจะเปิดขึ้น การใช้ไฟ LED เป็นการสาธิตวิธีการใช้การอ่านค่าเซ็นเซอร์เพื่อกระตุ้นฮาร์ดแวร์อื่นๆ

คำเตือน:

Atlas Scientific ไม่ได้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์นี้มีไว้สำหรับวิศวกรไฟฟ้า หากคุณไม่คุ้นเคยกับวิศวกรรมไฟฟ้าหรือการเขียนโปรแกรมระบบฝังตัว ผลิตภัณฑ์เหล่านี้อาจไม่เหมาะกับคุณ

อุปกรณ์นี้ได้รับการพัฒนาและทดสอบโดยใช้คอมพิวเตอร์ Windows มันไม่ได้ทดสอบบน Mac Atlas Scientific ไม่ทราบว่าคำแนะนำเหล่านี้เข้ากันได้กับระบบ Mac หรือไม่

ข้อดี:

• การอ่านค่า pH และความเค็มตามเวลาจริง
• สามารถขยายให้รวมเซ็นเซอร์ EZO ของ Atlas ประเภทต่างๆ ได้มากขึ้น
• ความสามารถในการใช้การอ่านเซ็นเซอร์เพื่อควบคุมฮาร์ดแวร์อื่น ๆ
• ทักษะการเขียนโปรแกรมขั้นต่ำที่จำเป็นเว้นแต่คุณวางแผนที่จะแก้ไขโครงการ

วัสดุ:

• 1- บอร์ด Arduino Uno หรือ STEMTera
• เขียงหั่นขนม (หากไม่ได้ใช้บอร์ด STEMTera)
• สายจัมเปอร์
• 1- ชุดเซ็นเซอร์ pH
• 1- ชุดเซ็นเซอร์ความเค็ม
• 1- ตัวแยกแรงดันไฟฟ้าแบบอินไลน์
• 2- LEDs
• 2- ตัวต้านทาน 220 Ω

ขั้นตอนที่ 1: ข้อกำหนดก่อนการประกอบ

ก) ปรับเทียบเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์แต่ละตัวมีกระบวนการสอบเทียบที่ไม่ซ้ำกัน อ้างถึงข้อมูลต่อไปนี้: แผ่นข้อมูล Ezo pH, แผ่นข้อมูล Ezo EC

b) ตั้งค่าโปรโตคอลของเซ็นเซอร์เป็น I2C เซ็นเซอร์แต่ละตัวต้องมีที่อยู่ I2C ที่ไม่ซ้ำกัน ตามโค้ดตัวอย่างสำหรับโครงการนี้ มีการใช้ที่อยู่ต่อไปนี้: ที่อยู่เซ็นเซอร์ pH คือ 99 และที่อยู่เซ็นเซอร์ความเค็มคือ 100 สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการเปลี่ยนระหว่างโปรโตคอลและการกำหนดที่อยู่ โปรดดูที่ LINK นี้

การสอบเทียบและการเปลี่ยนไปใช้ I2C ต้องทำก่อนนำเซ็นเซอร์ไปใช้งานในโครงการนี้

ขั้นตอนที่ 2: ประกอบฮาร์ดแวร์

เชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ตามที่แสดงในแผนผังด้านบน

คุณสามารถใช้ทั้งบอร์ด Arduino UNO หรือ STEMTera โปรเจ็กต์นี้ใช้บอร์ด STEMTERA สำหรับการออกแบบที่กะทัดรัด โดยนำ Arduino มารวมกับเขียงหั่นขนม

ตัวต้านทาน220Ωจะจำกัดกระแสไฟไว้ที่ LED เพื่อป้องกันไม่ให้ไฟดับ

Inline Voltage Isolator แยกวงจร pH ออกจากวงจรความเค็ม ซึ่งจะป้องกันจากการรบกวนทางไฟฟ้า (สัญญาณรบกวน) ที่อาจเกิดจากเซ็นเซอร์วัดความเค็มหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ในระบบ

ขั้นตอนที่ 3: โหลดโปรแกรมไปที่ ARDUINO

รหัสสำหรับโครงการนี้ใช้ไลบรารีที่กำหนดเองและไฟล์ส่วนหัวสำหรับวงจร EZO ในโหมด I2C คุณจะต้องเพิ่มลงใน Arduino IDE ของคุณเพื่อใช้โค้ด ขั้นตอนด้านล่างรวมถึงกระบวนการในการเพิ่ม IDE นี้

a) ดาวน์โหลด Ezo_I2c_lib ซึ่งเป็นโฟลเดอร์ zip จาก GitHub ลงในคอมพิวเตอร์ของคุณ

b) บนคอมพิวเตอร์ของคุณ เปิด Arduino IDE (คุณสามารถดาวน์โหลด IDE ได้จากที่นี่ หากคุณไม่มี) ใน IDE ให้ไปที่ Sketch -> รวมไลบรารี -> เพิ่ม. ZIP Library -> เลือกโฟลเดอร์ Ezo_I2c_lib ที่คุณเพิ่งดาวน์โหลด รวมไฟล์ที่เหมาะสมแล้ว

c) คัดลอกโค้ดจาก pH_EC_led_indicator ไปยังแผงงาน IDE ของคุณ คุณสามารถเข้าถึงได้จากโฟลเดอร์ zip Ezo_I2c_lib ที่ดาวน์โหลดด้านบน

d) รวบรวมและอัปโหลดโค้ด pH_EC_led_indicator ไปยังบอร์ด Arduino Uno หรือ StemTera ของคุณ

e) ใน IDE ของคุณ ไปที่ Tools -> Serial Monitor หรือกด Ctrl+Shift+M บนแป้นพิมพ์ของคุณ จอภาพอนุกรมจะเปิดขึ้น ตั้งค่าอัตราบอดเป็น 9600 และเลือก "การคืนรถ"

ขั้นตอนที่ 4: การสาธิต

สรุปการทดลองที่แสดงในวิดีโอ:

• วัดค่า pH และ EC เริ่มต้นของน้ำ
• เติม NaCl (เกลือ) ลงในน้ำ ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น และทันทีที่ผ่าน 500μS/cm ไฟ LED สีเหลืองจะเปิดขึ้น
• จากนั้นจึงเทสารละลาย pH UP ลงในบีกเกอร์ ค่า pH จะเพิ่มขึ้นและเมื่อข้าม 10 และไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้น
• ในที่สุด สารละลาย pH DOWN บางส่วนจะถูกเติมเข้าไปและค่า pH จะลดลง เมื่อค่าที่อ่านได้น้อยกว่า 10 ไฟ LED สีแดงจะดับลง