Sonda acqua con Arduino Uno: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

In questo tutorial imparerai come assemblare la tua sonda per l'acqua fai-da-te per misurare la conduttività, quindi il grado di inquinamento di qualsiasi liquido.

La sonda dell'acqua è un dispositivo relativamente semplice. Il suo funzionamento si basa sul fatto che l'acqua pura in realtà non trasporta molto bene una carica elettrica. Quindi quello che stiamo realmente facendo con questo dispositivo è valutare la concentrazione di particelle conduttive che galleggiano nell'acqua (per lo più non conduttiva).

L'acqua è molto raramente solo la somma della sua formula chimica di base: due atomi di idrogeno e uno di ossigeno. In genere, l'acqua è una miscela che include anche altre sostanze che si sono dissolte in essa, inclusi minerali, metalli e sali. In chimica, l'acqua è il solvente, le altre sostanze i soluti e combinate formano una soluzione. I soluti creano ioni: atomi che trasportano una carica elettrica. Questi ioni sono ciò che effettivamente muove l'elettricità attraverso l'acqua. Ecco perché misurare la conduttività è un buon modo per imparare quanto puro (in realtà, quanto impuro) può essere un campione d'acqua: più materiale si dissolve nella soluzione acquosa, più velocemente l'elettricità si muoverà attraverso di esso.

Forniture

• 1x scheda Arduino Uno
• 1x 5x7 cm PCB
• 1x post di rilegatura per montaggio su telaio Cavo a nucleo solido
• 1x resistenza da 10kOhm
• strisce di intestazioni maschili per arduino

Passaggio 1: assemblare la sonda

Un video del processo di assemblaggio è disponibile qui.

Saldare una striscia di connettori maschio (circa 10 pin) sul PCB.

Attenzione che un pin deve andare in GND sulla scheda arduino, un altro in A5 e un terzo in A0. Prendi il resistore da 10kOhm. Saldare un'estremità sul pin dell'intestazione che va in GND sulla scheda arduino, l'altra estremità del resistore sul pin dell'intestazione che termina su A0 nella scheda arduino. In questo modo il resistore creerà fondamentalmente un ponte tra GND e A0 sulla scheda arduino.

Prendi due pezzi di filo a nucleo solido (lungo circa 30 cm ciascuno) e spella entrambe le estremità di ogni pezzo. Saldare un'estremità del primo filo sul pin dell'intestazione che termina in A5; saldare un'estremità del secondo pezzo di filo sul pin dell'intestazione che termina in A0 sulla scheda arduino.

Collegare le altre estremità dei pezzi di filo a nucleo solido al perno di rilegatura. Un'estremità va nella parte rossa del palo, l'altra estremità va nella parte nera del palo di rilegatura.

Ora taglia due pezzi di filo pieno (lungo circa 10 cm ciascuno) e spella entrambe le estremità di ciascun filo. Collega un'estremità di ogni pezzo di filo alle estremità metalliche del perno di rilegatura. Utilizzare i bulloni per fissare il filo a nucleo solido in posizione. Arriccia le altre estremità.

Infine, prova a posizionare il PCB sulla scheda arduino e assicurati che un pin vada in GND, un altro in A0 e un terzo pin in A5.

Passaggio 2: programma la scheda Arduino

Per avere una sonda dell'acqua funzionante, dovrai caricare un programma specifico sulla scheda arduino uno.

Ecco lo schizzo che devi caricare:

/* Water Conductivity Monitor Sketch per un gadget Arduino che misura la conduttività elettrica dell'acqua. Questo codice di esempio si basa su un codice di esempio di dominio pubblico. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // CAMBIARE QUESTO PER Arduino 3.3v const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000.0; int soglia = 3; int inputPin = A0; int outputPin = A5; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(PinUscita, USCITA); pinMode(InputPin, INPUT); } void loop() { int AnalogValue=0; int oldAnalogValue=1000; float ritornoVoltage=0.0; resistenza galleggiante=0.0; doppia Siemens; float TDS=0.0; while(((oldAnalogValue-analogValue)>threshold) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println("Sei sicuro che questo non sia metallo?"); delay(5000); }

Il codice completo è disponibile anche qui.

Passaggio 3: utilizzo della sonda dell'acqua

Dopo aver caricato il codice, immergi le due estremità arricciate della sonda dell'acqua in un liquido e apri il monitor seriale.

Dovresti ricevere letture dalla sonda, che ti danno un'idea approssimativa della resistenza del liquido, quindi della sua conduttività.

Puoi facilmente verificare se la tua sonda funziona correttamente, semplicemente collegando le due estremità arricciate a un pezzo di metallo. Se il monitor seriale restituisce il seguente messaggio: "Sei sicuro che non sia di metallo?", puoi essere certo che la sonda ti fornisce letture accurate.

Per l'acqua del rubinetto, dovresti ottenere una conduttività di circa 60 microSiemens.

Ora prova ad aggiungere un po' di detersivo per piatti all'acqua e guarda quali letture ottieni.

Questa volta, la conduttività del liquido sale fino a circa 170 microSiemens.

Fase 4: Inquinamento idrico

Esiste una connessione diretta tra la conduttività dell'acqua e l'inquinamento dell'acqua. Poiché la conducibilità è un'indicazione della quantità di sostanze estranee disciolte nell'acqua, ne consegue che più un liquido è conduttivo, più è anche inquinato.

Le conseguenze dell'inquinamento idrico sono negative in molti modi. Un esempio è legato al concetto di tensione superficiale.

A causa della loro polarità, le molecole d'acqua sono fortemente attratte l'una dall'altra, il che conferisce all'acqua un'elevata tensione superficiale. Le molecole sulla superficie dell'acqua "si attaccano" per formare un tipo di "pelle" sull'acqua, abbastanza forte da sostenere oggetti molto leggeri. Gli insetti che camminano sull'acqua sfruttano questa tensione superficiale. La tensione superficiale fa sì che l'acqua si accumuli in gocce invece di diffondersi in uno strato sottile. Consente inoltre all'acqua di muoversi attraverso le radici e gli steli delle piante e i vasi sanguigni più piccoli del corpo: quando una molecola risale la radice dell'albero o attraverso il capillare, "tira" con sé le altre.

Tuttavia, quando sostanze estranee (ad es. detersivo per piatti) vengono disciolte nell'acqua, questo altera del tutto la tensione superficiale dell'acqua, causando una serie di problemi.

Un esperimento che puoi eseguire a casa ti aiuterà a illustrare la tensione superficiale e le conseguenze dell'inquinamento dell'acqua.

Prendi una graffetta e abbassala delicatamente su una ciotola piena d'acqua. La graffetta dovrebbe quindi rimanere sulla superficie e galleggiare.

Se, tuttavia, viene introdotta una sola goccia di detersivo per piatti o altro prodotto chimico nella ciotola dell'acqua, ciò farà affondare immediatamente la graffetta.

L'analogia qui è tra la graffetta e quegli insetti che sfruttano la tensione superficiale dell'acqua per camminarci sopra. Man mano che vengono introdotte sostanze estranee in un serbatoio d'acqua (sia esso un lago, un ruscello, ecc.) la tensione superficiale viene alterata e questi insetti non saranno più in grado di galleggiare in superficie. In definitiva, questo ha un impatto sul loro ciclo di vita.

Puoi guardare un video di questo esperimento qui.