Progetto collaterale: tester per la purezza dell'acqua: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Questo progetto faceva parte del mio curriculum nella mia classe di Principi di Ingegneria con la signora Berbawy. Ha assegnato a ciascuno di noi un budget di $ 50 per elaborare una proposta di progetto ragionevole, qualcosa che sarebbe realizzabile, ma sfida le nostre capacità.

Questo progetto è basato su questo modello di MakeMagezine.com. Misura la conduttività elettrica di un liquido e riproduce un suono basato sulla conduttività. Più forte è il suono, più pura è l'acqua. Questo si basa sul concetto di partitore di tensione. Più il campione è conduttivo, più tensione viene attirata verso la parte superiore del circuito, lontano dall'altoparlante. Ciò fa sì che l'altoparlante riceva una tensione minore diminuendo il volume del suono che produce.

L'Arduino funge da mezzo tra il circuito e il computer in cui vengono acquisite le letture. Questo progetto è stato ispirato da un progetto recente che avevo fatto in una classe che era introduzione ad Arduino e breadboard. Come passo in avanti per mettermi alla prova e applicare i concetti che avevo imparato, ho cercato di rendere questo progetto più complicato.

Forniture

1. Doppio bus breadboard

2. Arduino UNO

3. Ponticelli

4. Chipset LM741

5. Chip timer 555

6. Altoparlante da 2-3 pollici

7. Potenziometro da 10K ohm

8. LED

9. Patch cord con clip a coccodrillo

10. Cartone (per la costruzione di scatole)

11. Penny (elettrodi di rame)

Passaggio 1: costruzione del circuito

Il primo passo è costruire il circuito. Il circuito utilizzato per questa build è stato inizialmente piuttosto scoraggiante per me a causa della sua complessità. Prima di toccare il circuito fisico è meglio se puoi fare una simulazione o una sorta di mappatura dei tuoi componenti su una breadboard virtuale che ti renderebbe più facile realizzare il circuito fisico. A questo scopo ho utilizzato TinkerCAD. Il modo più semplice per scomporre il circuito è dividerlo in 2 sezioni principali: la sezione superiore attorno al chip LM741 e la sezione inferiore attorno al timer 555 e all'altoparlante. Inizialmente nel progetto sono stati utilizzati cavi di collegamento temporanei poiché erano facili da spostare e maneggiare. Questi sono stati successivamente sostituiti con i ponticelli dritti nel progetto finale. Ciò semplifica la risoluzione dei problemi e il monitoraggio degli elementi nel circuito. Questa fase ha richiesto il tempo più lungo e non è stata completata fino quasi alla fine del progetto.

Passaggio 2: regolazione del circuito (sintonizzazione fine)

Una volta completato il circuito rudimentale, restavano ancora da fare aggiustamenti più fini. Il potenziometro doveva essere calibrato in modo che il suono prodotto dall'altoparlante non fosse né troppo debole né troppo forte. Come accennato in precedenza, questo è il passaggio in cui i fili temporanei sono stati sostituiti con quelli permanenti che erano presenti nel circuito finale. Ciò ha richiesto un po' di tempo a causa dell'enorme numero di fili utilizzati. Anche i fili dell'altoparlante sono stati tagliati per rendere il più piccolo possibile l'aggeggio che collega l'altoparlante alla breadboard. Inoltre per migliorare l'estetica del circuito e ridurre la possibilità di rottura le resistenze e il LED sono stati tagliati.

C'era un piano per integrare anche un sensore di volume per misurare il volume del suono prodotto dall'altoparlante. Il sensore sarebbe originariamente collegato alla porta analogica di Arduino. Verrebbe quindi creato un programma Arduino per consentire al sensore di rilevare le letture. Questa idea è stata successivamente scartata poiché il sensore non ha funzionato come previsto ed è stato sostituito con un computer che avrebbe rilevato le letture tramite microfono. Questo non è l'ideale, poiché un computer è grande e ingombrante, ma era l'opzione migliore.

Passaggio 3: fase di test

Questa è una delle fasi più vitali nella vita di qualsiasi progetto e a volte può essere molto fastidiosa. Individuare problemi in un circuito come questo può richiedere molto tempo e frustrare. In questo scenario l'utilizzo di un LED può essere molto utile. Mettere un led nella parte su ogni singolo elemento della serie può essere utilizzato per verificare se la corrente scorre attraverso quella parte del circuito.

Questa fase è stata il periodo durante il quale sono state apportate la maggior parte delle modifiche principali al progetto. Modifiche come l'inclusione di un ingresso a 5 V invece di un ingresso a 9 V è stato uno dei cambiamenti apportati durante questa fase. L'ingresso di 9V creava un suono molto forte dall'altoparlante. Modificando l'ingresso di alimentazione a 5 V da Arduino, ha funzionato molto meglio.

Passaggio 4: la scatola

Questa parte del progetto era per l'estetica e per renderlo più compatto e maneggevole. Questo passaggio non ha avuto alcun effetto sulla funzionalità del progetto. La scatola è costruita in cartone, con la parte superiore e uno dei lati lasciati aperti per far scorrere i componenti dentro e fuori con facilità. Ciò è stato fatto tenendo presente che il cavo Arduino deve poter essere collegato facilmente al circuito. Inoltre, questo design rende anche il circuito visivamente più accattivante. Avrei dovuto realizzare una scatola di legno tagliata al laser, ma ho finito il tempo in classe a causa del Covid-19.

Passaggio 5: crediti

Questo progetto non sarebbe stato possibile senza la signora Berbawy che ha fornito i fondi ei materiali per realizzarlo. Sono inoltre grato a Sven e David che mi hanno aiutato nel corso della realizzazione del progetto dando consigli utili e istruendomi su come funzionavano alcune parti.