Kit sonda chimica Arduino - Temperatura e conducibilità: 8 passaggi

2025 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2025-01-23 14:49

Un insegnante di chimica con cui lavoro voleva lasciare che i suoi studenti costruissero un kit di sensori per testare la conduttività e la temperatura. Abbiamo raccolto alcuni progetti e risorse diversi e li ho combinati in un unico progetto. Abbiamo combinato un progetto LCD, una sonda di conducibilità e una sonda del sensore di temperatura.

Nella foto è il prodotto finale.

Passaggio 1: materiali di consumo

Avrai bisogno:

• Arduino Uno (ho usato il kit Sparkfun Inventors)
• tagliere
• Cavi per ponticelli
• Fili a coccodrillo
• Resistori da 10K Ohm (x2)
• Display LCD
• Sensore di temperatura (DS18B20)
• Sonda di conducibilità (versione fai da te al punto 6)
• Nastro elettrico
• Saldatore
• Saldare
• Tagliafili/Spelafili
• Pinze

Passaggio 2: schema elettrico

Per creare un piano che gli studenti potessero seguire, ho imparato a creare uno schema elettrico. Ho usato il software chiamato Fritzing.

Passaggio 3: costruire il circuito LCD

Concettualmente ho diviso questo in 3 parti; LCD, sensore di temperatura e sonda di conducibilità.

Ho costruito il circuito LCD seguendo le istruzioni nella guida del kit per inventori di Sparkfun: Circuit #15. Non ho intenzione di tentare di digitare tutte le connessioni dei pin (studiare lo schema elettrico).

Modifiche al design originale:

• Ho spostato l'LCD all'estremità superiore della breadboard in modo da poter risparmiare spazio sull'estremità inferiore della scheda.
• Ho ruotato il trimpot blu di 180* e ho scambiato i fili positivo e negativo in modo che corrispondano.

Dopo che il cablaggio è stato completato, ho caricato uno schizzo di prova LCD di base.

Da tempo immemorabile, tutti i primi programmi di codifica dovrebbero essere "HELLO WORLD".

Passaggio 4: preparare il sensore di temperatura

La foto di serie mostra i fili scoperti originali. Sono troppo corti nella configurazione originale.

Passaggi per rendere utilizzabili le estremità:

1. Striscia la guaina nera di un pollice o due in più
2. Spelare i singoli fili per esporre 0,5 pollici di rame
3. Stagnare il rame nudo in modo che possano essere inseriti nella breadboard

Passaggio 5: collegare il sensore di temperatura

Il sensore di temperatura ha 3 fili

• Rosso = Vcc (positivo)
• Nero = Massa (Negativo)
• Bianco = Segnale

I fili Rosso e Nero vanno nei rispettivi binari Positivo e Negativo sulla breadboard. La documentazione sul sensore di temperatura (sul sito Web Sparkfun) è scarsa. Ma molte delle recensioni hanno commentato che è necessario un resistore di pull-up da 10K Ohm. Dopo tentativi ed errori ho scoperto che questo era corretto. Questo è anche un sensore di temperatura digitale, quindi deve essere collegato ai pin digitali di Arduino.

Cablaggio del filo bianco

• Il filo del sensore bianco è inserito nella riga 25 sulla breadboard (qualsiasi riga va bene)
• Un resistore da 10K Ohm è collegato alla riga 25 e al binario positivo (questo è il resistore di pull-up)

• Un ponticello bianco è collegato alla riga 25 e al pin digitale 7 sull'Arduino.

  Ho cercato di mantenere i cavi dei ponticelli del segnale bianchi per semplicità, ma qualsiasi colore funzionerà

Passaggio 6: sonda di conducibilità fai-da-te

Ho seguito le istruzioni su questo esempio per costruire un sensore di conduttività.

Usando un pezzo di filo di nichelcromo (acquistato dall'insegnante di chimica), ho tagliato due lunghezze uguali lunghe circa 6 pollici. Le ho piegate come si vede nelle foto e le ho fissate a una sezione di una penna Bic (avanti dalla mia Perfect Pocket Pen 'ible) con nastro isolante. Con i cappi sui fili della sonda, posso usare i coccodrilli per collegare la sonda alla breadboard.

Alternative:

Abbiamo testato questo concetto di sonda di conduttività utilizzando un "filo" formato da graffette inflessibili. Questo ci ha fornito letture simili e molto probabilmente useremo le graffette con gli studenti. Il filo della graffetta probabilmente si corroderà molto più velocemente, ma questi sono essenzialmente materiali di consumo usa e getta.

Passaggio 7: cablare la sonda di conduttività

Anche in questo caso abbiamo seguito queste istruzioni per collegare la sonda alla breadboard e all'arduino.

Cablare la sonda:

• Un ponticello ROSSO è collegato alla guida Positiva

  Una clip a coccodrillo ROSSA collega questo filo ROSSO a un lato della sonda di conduttività

• Un resistore da 10k Ohm è collegato alla riga 28 e al binario negativo
• Un ponticello BIANCO è collegato alla riga 28 e al pin analogico A0 sull'Arduino

• Un ponticello NERO è inserito nella riga 28

  Una clip a coccodrillo NERA collega questo filo NERO all'altro lato della sonda di conduttività

Passaggio 8: codifica

Ancora una volta, ho combinato il codice dei 3 progetti; LCD, temperatura e conducibilità. È abbastanza semplice e il codice è commentato bene. Dovrai scaricare e installare alcune librerie extra per farlo funzionare. Avrai bisogno delle librerie DallasTemperature e OneWire.