Watersonde met Arduino Uno - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

In deze tutorial leer je hoe je je eigen doe-het-zelf watersonde in elkaar zet om de geleidbaarheid te meten, vandaar de mate van vervuiling van een vloeistof.

De watersonde is een relatief eenvoudig apparaat. De werking ervan berust op het feit dat zuiver water niet echt een elektrische lading draagt. Dus wat we echt met dit apparaat doen, is het beoordelen van de concentratie van geleidende deeltjes die in het (meestal niet-geleidende) water drijven.

Water is zelden slechts de som van zijn chemische basisformule: twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. Doorgaans is water een mengsel dat ook andere stoffen bevat die erin zijn opgelost, waaronder mineralen, metalen en zouten. In de chemie is water het oplosmiddel, de andere stoffen de opgeloste stoffen, en samen vormen ze een oplossing. Opgeloste stoffen creëren ionen: atomen die een elektrische lading dragen. Deze ionen zorgen ervoor dat elektriciteit door water wordt verplaatst. Daarom is het meten van geleidbaarheid een goede manier om erachter te komen hoe zuiver (echt, hoe onzuiver) een watermonster kan zijn: hoe meer dingen er in de waterige oplossing worden opgelost, hoe sneller elektriciteit er doorheen gaat.

Benodigdheden

• 1x Arduino Uno-bord
• 1x 5x7cm printplaat
• 1x bevestigingspaal voor chassismontage Massieve kerndraad
• 1x 10kOhm weerstand
• mannelijke headers-strips voor arduino

Stap 1: Monteer de sonde

Een video van het montageproces is hier beschikbaar.

Soldeer een strook mannelijke headers (ongeveer 10 pinnen) op de printplaat.

Pas op dat een pin in GND op het Arduino-bord moet gaan, een andere in A5 en een derde in A0. Pak de weerstand van 10kOhm. Soldeer het ene uiteinde op de header-pin die in GND op het Arduino-bord gaat, het andere uiteinde van de weerstand op de header-pin die eindigt op A0 in het Arduino-bord. Op deze manier zal de weerstand in feite een brug creëren tussen GND en A0 op het Arduino-bord.

Pak twee stukken draad met een vaste kern (elk ongeveer 30 cm lang) en strip beide uiteinden van elk stuk. Soldeer het ene uiteinde van de eerste draad op de koppen die eindigt in A5; soldeer het ene uiteinde van het tweede stuk draad op de header-pin die eindigt in A0 op het Arduino-bord.

Verbind de andere uiteinden van de stukken massieve kerndraad met de bindpaal. Het ene uiteinde gaat in het rode deel van de paal, het andere uiteinde gaat in het zwarte gedeelte van de inbindpaal.

Knip nu twee stukken draad met een vaste kern (elk ongeveer 10 cm lang) en strip beide uiteinden van elke draad. Sluit het ene uiteinde van elk stuk draad aan op de metalen uiteinden van de inbindpost. Gebruik de bouten om de massieve kerndraad op zijn plaats te bevestigen. Krul de andere uiteinden.

Probeer ten slotte de PCB op het Arduino-bord te plaatsen en zorg ervoor dat een pin in GND gaat, een andere in A0 en een derde pin in A5.

Stap 2: Programmeer het Arduino-bord

Om een werkende watersonde te hebben, moet je een specifiek programma uploaden naar het Arduino uno-bord.

Hier is de schets die je moet uploaden:

/* Watergeleidbaarheidsmonitor Schets voor een Arduino-gadget die de elektrische geleidbaarheid van water meet. Deze voorbeeldcode is gebaseerd op voorbeeldcode die zich in het publieke domein bevindt. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // WIJZIG DIT VOOR 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage/1024; const vlotterweerstand Waarde = 10000.0; int drempel = 3; int invoerPin = A0; int uitgangPin = A5; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode (outputPin, OUTPUT); pinMode (invoerPin, INPUT); } void loop() { int analogValue=0; int oldAnalogValue=1000; vlotter retourVoltage=0.0; vlotterweerstand = 0,0; dubbele Siemens; zweven TDS=0.0; while(((oldAnalogValue-analogValue)>threshold) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println("Weet je zeker dat dit geen metaal is?"); delay (5000); }

De volledige code is ook hier beschikbaar.

Stap 3: De watersonde gebruiken

Nadat je de code hebt geüpload, dompel je de twee gekrulde uiteinden van de watersonde in een vloeistof en open je de seriële monitor.

U zou metingen van de sonde moeten krijgen, die u een ruw idee geven van de weerstand van de vloeistof, vandaar de geleidbaarheid.

U kunt eenvoudig testen of uw sonde goed werkt, door de twee gekrulde uiteinden gewoon aan een stuk metaal te verbinden. Als de seriële monitor het volgende bericht retourneert: "Weet u zeker dat dit geen metaal is?", kunt u er zeker van zijn dat de sonde u nauwkeurige metingen geeft.

Voor kraanwater zou u een geleidbaarheid van ongeveer 60 microSiemens moeten krijgen.

Probeer nu wat afwasmiddel aan het water toe te voegen en kijk welke meetwaarden je krijgt.

Deze keer stijgt de geleidbaarheid van de vloeistof tot ongeveer 170 microSiemens.

Stap 4: Watervervuiling

Er is een duidelijk verband tussen watergeleiding en waterverontreiniging. Aangezien geleidbaarheid een indicatie is van de hoeveelheid vreemde stoffen die in water zijn opgelost, volgt hieruit dat hoe meer geleidend een vloeistof is, hoe meer vervuild deze ook is.

De gevolgen van waterverontreiniging zijn in veel opzichten negatief. Een voorbeeld houdt verband met het begrip oppervlaktespanning.

Door hun polariteit worden watermoleculen sterk tot elkaar aangetrokken, waardoor water een hoge oppervlaktespanning krijgt. De moleculen aan het wateroppervlak "kleven aan elkaar" om een soort "huid" op het water te vormen, sterk genoeg om zeer lichte voorwerpen te dragen. Insecten die over water lopen profiteren van deze oppervlaktespanning. Oppervlaktespanning zorgt ervoor dat water in druppels samenklontert in plaats van zich in een dunne laag uit te spreiden. Het zorgt er ook voor dat water door plantenwortels en -stengels en de kleinste bloedvaten in je lichaam kan stromen - als een molecuul door de boomwortel of door het haarvat beweegt, 'trekt' het de anderen mee.

Wanneer vreemde stoffen (bijv. afwasmiddel) echter in water worden opgelost, verandert dit de oppervlaktespanning van water volledig, wat een aantal problemen veroorzaakt.

Een experiment dat je thuis kunt uitvoeren, zal helpen om de oppervlaktespanning en de gevolgen van vervuilend water te illustreren.

Neem een paperclip en laat deze voorzichtig op een kom met water zakken. De paperclip moet dan op het oppervlak blijven en drijven.

Als er echter een enkele druppel afwasmiddel of een andere chemische stof in de kom met water wordt gedaan, zal de paperclip onmiddellijk zinken.

De analogie hier is tussen de paperclip en die insecten die profiteren van de oppervlaktespanning van water om erop te lopen. Als vreemde stoffen in een waterreservoir worden gebracht (of dit nu een meer, een beek, enz. is), verandert de oppervlaktespanning en kunnen deze insecten niet langer op het oppervlak drijven. Dit heeft uiteindelijk gevolgen voor hun levenscyclus.

Een video van dit experiment kun je hier bekijken.