Arduino Chemistry Probe Kit - อุณหภูมิและการนำไฟฟ้า: 8 ขั้นตอน

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

ครูสอนวิชาเคมีที่ฉันทำงานด้วยต้องการให้นักเรียนสร้างชุดเซ็นเซอร์เพื่อทดสอบค่าการนำไฟฟ้าและอุณหภูมิ เราดึงโปรเจ็กต์และทรัพยากรต่างๆ มาสองสามอย่าง แล้วรวมเป็นโปรเจ็กต์เดียว เรารวมโปรเจ็กต์ LCD, หัววัดค่าการนำไฟฟ้า และหัววัดเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

ภาพเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุสิ้นเปลือง

คุณจะต้องการ:

• Arduino Uno (ฉันใช้ Sparkfun Inventors Kit)
• เขียงหั่นขนม
• สายจัมเปอร์
• สายคลิปจระเข้
• ตัวต้านทาน 10K โอห์ม (x2)
• จอ LCD
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ (DS18B20)
• หัววัดค่าการนำไฟฟ้า (เวอร์ชัน DIY ในขั้นตอนที่ 6)
• เทปพันสายไฟ
• หัวแร้ง
• ประสาน
• เครื่องตัด/ปอกสายไฟ
• คีม

ขั้นตอนที่ 2: แผนภาพการเดินสายไฟ

ในการทำแผนที่ให้นักเรียนทำตาม ฉันต้องเรียนรู้วิธีสร้างแผนภาพการเดินสาย ฉันใช้ซอฟต์แวร์ชื่อ Fritzing

ขั้นตอนที่ 3: สร้างวงจร LCD

ตามแนวคิดแล้วฉันแบ่งสิ่งนี้ออกเป็น 3 ส่วน; LCD, เซ็นเซอร์อุณหภูมิ และหัววัดค่าการนำไฟฟ้า

ฉันสร้างวงจร LCD โดยทำตามคำแนะนำในคู่มือชุดนักประดิษฐ์ Sparkfun: Circuit #15 ฉันจะไม่พยายามพิมพ์การเชื่อมต่อพินทั้งหมด (ศึกษาแผนภาพวงจร)

Mods สู่การออกแบบดั้งเดิม:

• ฉันเลื่อน LCD ไปที่ปลายด้านบนของเขียงหั่นขนมเพื่อที่ฉันจะได้ประหยัดพื้นที่ที่ด้านล่างสุดของกระดาน
• ฉันหมุน trimpot สีน้ำเงิน 180* และสลับสายบวกและลบให้ตรงกัน

หลังจากเดินสายเสร็จแล้ว ฉันก็อัปโหลดภาพร่างการทดสอบ LCD พื้นฐาน

ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน โปรแกรมการเข้ารหัสโปรแกรมแรกๆ ทั้งหมดควรเป็น "HELLO WORLD"

ขั้นตอนที่ 4: เตรียมเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

ภาพสต็อกแสดงสายเปลือยเดิม สั้นเกินไปในการกำหนดค่าดั้งเดิม

ขั้นตอนในการทำให้ใช้งานได้:

1. ลอกปลอกสีดำออกอีกนิ้วหรือสองนิ้ว
2. ลอกสายไฟแต่ละเส้นออกเพื่อให้เห็นทองแดง 0.5 นิ้ว
3. ดีบุกทองแดงเปล่าเพื่อให้สามารถใส่ลงในเขียงหั่นขนมได้

ขั้นตอนที่ 5: ต่อสายเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

เซ็นเซอร์อุณหภูมิมี 3 สาย

• สีแดง = Vcc (บวก)
• สีดำ = พื้นดิน (เชิงลบ)
• สีขาว = สัญญาณ

สายสีแดงและสีดำเข้าไปในรางบวกและลบตามลำดับบนเขียงหั่นขนม เอกสารเกี่ยวกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิ (บนเว็บไซต์ Sparkfun) มีน้อย แต่บทวิจารณ์จำนวนมากให้ความเห็นว่าคุณต้องการตัวต้านทานแบบดึงขึ้น 10K Ohm หลังจากลองผิดลองถูก ฉันพบว่าสิ่งนี้ถูกต้อง นี่เป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบดิจิทัลด้วย ดังนั้นจึงต้องเสียบเข้ากับหมุดดิจิทัลบน Arduino

การเดินสายไฟสีขาว

• เสียบสายเซ็นเซอร์สีขาวเข้ากับแถว 25 บนกระดานขนมปัง (แถวใดก็ได้)
• เสียบตัวต้านทาน 10K Ohm เข้ากับแถวที่ 25 และราง Positive (นี่คือตัวต้านทานแบบดึงขึ้น)

• เสียบสายจัมเปอร์สีขาวเข้ากับ Row 25 และ Digital Pin 7 บน Arduino

  ฉันพยายามทำให้สายจัมเปอร์สัญญาณเป็นสีขาวเพื่อความเรียบง่าย แต่สีใดก็ได้

ขั้นตอนที่ 6: โพรบวัดค่าการนำไฟฟ้า DIY

ฉันทำตามคำแนะนำในตัวอย่างนี้เพื่อสร้างเซ็นเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า

ฉันใช้ลวดนิกโครมชิ้นหนึ่ง (ได้มาจากครูสอนวิชาเคมี) ฉันตัดสองความยาวเท่ากันประมาณ 6 นิ้ว ฉันงอมันตามที่เห็นในรูปถ่ายแล้วแปะไว้ในส่วนที่เป็นปากกา Bic (ที่เหลือจาก Perfect Pocket Pen 'ible ของฉัน)) ด้วยเทปพันสายไฟ ด้วยห่วงบนสายโพรบ ฉันสามารถใช้คลิปจระเข้เพื่อเชื่อมต่อโพรบกับเขียงหั่นขนม

ทางเลือก:

เราทดสอบแนวคิดของหัววัดค่าการนำไฟฟ้านี้โดยใช้ "ลวด" ที่ทำโดยคลิปหนีบกระดาษที่ไม่ดัดงอ นั่นทำให้เราอ่านคล้ายกันและเรามักจะใช้คลิปหนีบกระดาษกับนักเรียน ลวดหนีบกระดาษอาจจะสึกกร่อนเร็วกว่ามาก แต่สิ่งเหล่านี้เป็นวัสดุสิ้นเปลืองแบบใช้แล้วทิ้ง

ขั้นตอนที่ 7: ต่อสายโพรบวัดค่าการนำไฟฟ้า

เราทำตามคำแนะนำเหล่านี้อีกครั้งเพื่อต่อสายโพรบเข้ากับเขียงหั่นขนมและอาร์ดิโน

ต่อสายโพรบ:

• เสียบสายจัมเปอร์สีแดงเข้ากับราง Positive

  คลิปจระเข้สีแดงเชื่อมต่อสายสีแดงนี้เข้ากับด้านหนึ่งของหัววัดค่าการนำไฟฟ้า

• เสียบตัวต้านทาน 10k Ohm เข้ากับแถวที่ 28 และรางลบ
• เสียบสายจัมเปอร์ WHITE เข้ากับแถวที่ 28 และ Analog Pin A0 บน Arduino

• เสียบสายจัมเปอร์สีดำเข้ากับแถว 28

  คลิปจระเข้สีดำเชื่อมต่อสาย BLACK นี้กับอีกด้านหนึ่งของหัววัดค่าการนำไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 8: การเข้ารหัส

อีกครั้ง ฉันรวมรหัสจาก 3 โครงการ; LCD อุณหภูมิ และการนำไฟฟ้า มันค่อนข้างตรงไปตรงมาและรหัสก็แสดงความคิดเห็นได้ดี คุณจะต้องดาวน์โหลดและติดตั้งไลบรารีเพิ่มเติมเพื่อให้ใช้งานได้ คุณจะต้องใช้ไลบรารี DallasTemperature และ OneWire