Zijproject: Waterzuiverheidstester - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Dit project maakte deel uit van mijn curriculum in mijn les Principles of Engineering bij mevrouw Berbawy. Ze wees ons elk een budget van $ 50 toe om met een redelijk projectvoorstel te komen, iets dat haalbaar zou zijn, maar toch onze capaciteiten zou uitdagen.

Dit project is gebaseerd op dit model van MakeMagezine.com. Het meet de elektrische geleidbaarheid van een vloeistof en speelt een geluid af op basis van de geleidbaarheid. Hoe harder het geluid, hoe zuiverder het water. Dit is gebaseerd op het concept van een spanningsdeler. Hoe meer geleidend het monster, hoe meer spanning naar het bovenste deel van het circuit wordt getrokken, weg van de luidspreker. Dit zorgt ervoor dat de luidspreker een lagere spanning ontvangt, waardoor de luidheid van het geluid dat hij produceert afneemt.

De Arduino dient als een medium tussen het circuit en de computer waar de metingen worden vastgelegd. Dit project is geïnspireerd op een recent project dat ik had gedaan in een klas die inleiding was tot Arduino en breadboarden. Als een stap voorwaarts om mezelf uit te dagen en de concepten toe te passen die ik had geleerd, probeerde ik dit ingewikkelder project te maken.

Benodigdheden

1. Breadboard dubbele bus

2. Arduino UNO

3. Doorverbindingsdraden

4. LM741-chipset

5. 555 timer-chip

6. 2-3 inch luidspreker

7. 10K ohm-potentiometer

8. LED

9. Patchsnoeren met krokodillenklemmen

10. Karton (voor doosconstructie)

11. Pennies (koperen elektroden)

Stap 1: Het circuit bouwen

De eerste stap is het bouwen van het circuit. Het circuit dat voor deze build werd gebruikt, was aanvankelijk behoorlijk ontmoedigend voor mij vanwege de complexiteit ervan. Voordat u het fysieke circuit aanraakt, is het beter als u een simulatie of een soort van mapping van uw componenten op een virtueel breadboard kunt maken, waardoor u het fysieke circuit gemakkelijker kunt maken. Hiervoor heb ik TinkerCAD gebruikt. De eenvoudigste manier om het circuit op te splitsen is door het in 2 hoofdsecties te verdelen: het bovenste gedeelte rond de LM741-chip en het onderste gedeelte rond de 555-timer en de luidspreker. Aanvankelijk werden tijdelijke jumperdraden in het project gebruikt omdat ze gemakkelijk te verplaatsen en te hanteren waren. Deze werden later vervangen door de rechte jumperdraden in het uiteindelijke project. Dit maakt het gemakkelijker om problemen op te lossen en de elementen in het circuit bij te houden. Deze fase nam de langste tijd in beslag en werd pas bijna aan het einde van het project voltooid.

Stap 2: Het circuit aanpassen (fijnafstemming)

Toen het rudimentaire circuit eenmaal was voltooid, moesten nog fijnere aanpassingen worden gedaan. De potentiometer moest zo worden gekalibreerd dat het geluid dat door de luidspreker wordt geproduceerd niet te zwak of te hard is. Zoals eerder vermeld, is dit de stap waarbij de tijdelijke draden werden gewijzigd in de permanente draden die aanwezig waren in het uiteindelijke circuit. Dit kostte nogal wat tijd vanwege het enorme aantal gebruikte draden. De draden naar de luidspreker werden ook geknipt om het apparaat dat de luidspreker met het breadboard verbindt zo klein mogelijk te maken. Om de esthetiek van het circuit te verbeteren en de kans op breuk te verkleinen, werden bovendien de weerstanden en de LED geknipt.

Er was een plan om ook een luidheidssensor te integreren om de luidheid van het geluid van de spreker te meten. De sensor zou oorspronkelijk zijn aangesloten op de Arduino Analogue-poort. Er zou dan een Arduino-programma worden gemaakt voor de sensor om metingen op te pikken. Dit idee werd later geschrapt omdat de sensor niet werkte zoals bedoeld en werd vervangen door een computer die metingen via de microfoon zou opnemen. Dit is niet ideaal, aangezien een computer groot en omvangrijk is, maar het was de beste optie.

Stap 3: Testfase

Dit is een van de meest vitale fasen in het leven van een project en kan soms erg vervelend zijn. Het opsporen van problemen in een circuit als dit kan erg tijdrovend en frustrerend zijn. In dit scenario kan het gebruik van een LED erg handig zijn. Door een led in het onderdeel op elk afzonderlijk serie-element te plaatsen, kan worden getest of er stroom door dat deel van het circuit vloeit.

Deze fase was de tijd waarin de meeste grote veranderingen aan het project werden aangebracht. Veranderingen zoals het opnemen van een 5V-ingang in plaats van een 9V-ingang was een van de veranderingen die tijdens deze fase tot stand werden gebracht. De ingang van 9V zorgde voor een zeer hard geluid uit de luidspreker. Door de invoer van stroom naar 5V van de Arduino te veranderen, werkte het veel beter.

Stap 4: De doos

Dit deel van het project was voor esthetiek en om het compacter en gebruiksvriendelijker te maken. Deze stap had op geen enkele manier enig effect op de functionaliteit van het project. De doos is gemaakt van karton, met de bovenkant en een van de zijkanten open om de componenten gemakkelijk in en uit te schuiven. Dit werd gedaan rekening houdend met het feit dat de Arduino-kabel gemakkelijk op het circuit moet kunnen worden aangesloten. Bovendien maakt dit ontwerp het circuit ook visueel aantrekkelijker. Ik had een lasergesneden doos van hout moeten maken, maar vanwege Covid-19 had ik geen tijd meer in de klas.

Stap 5: Tegoeden

Dit project zou niet mogelijk zijn geweest zonder mevrouw Berbawy, die de financiering en het materiaal heeft verstrekt om dit project te laten plaatsvinden. Ik ben bovendien Sven en David dankbaar die me hebben geholpen bij het maken van het project door nuttig advies te geven en me te instrueren hoe bepaalde onderdelen werkten.