Mesurador de Ph mitjançant pantalla arduino uno i lcd

L’escala de pH s’utilitza per mesurar l’acidesa i la basicitat d’un líquid. Pot tenir lectures que van des de l’1 al 14, on 1 mostra el líquid més àcid i 14 mostra el líquid més bàsic. 7 El pH és per a substàncies neutres que no són ni àcides ni bàsiques. Ara, el pH té un paper molt important a la nostra vida i s’utilitza en diverses aplicacions. Per exemple, es pot utilitzar en una piscina per comprovar la qualitat de l’aigua. De la mateixa manera, la mesura del pH s’utilitza en una àmplia varietat d’aplicacions com l’agricultura, el tractament d’aigües residuals, les indústries, el seguiment ambiental, etc.

En aquest projecte, farem un mesurador de pH Arduino i aprendrem a mesurar el pH d’una solució líquida mitjançant un sensor de gravetat i Arduino. S'utilitza una pantalla LCD de 16x2 per mostrar el valor del pH a la pantalla. També aprendrem a calibrar el sensor de pH per determinar la precisió del sensor. Comencem, doncs,

Components necessaris

• Arduino Uno
• 16 * 2 LCD alfanumèric
• Mòdul I2C per a LCD
• Sensor de pH analògic de gravetat
• Connexió de cables
• Taula de pa

Què és el valor del pH?

La unitat que fem servir per mesurar l’ acidesa d’una substància s’anomena pH . El terme "H" es defineix com el registre negatiu de la concentració d'ions hidrogen. L’interval de pH pot tenir valors de 0 a 14. Un valor de pH de 7 és neutre, ja que l’aigua pura té un valor de pH exactament de 7. Els valors inferiors a 7 són àcids i els valors superiors a 7 són bàsics o alcalins.

Com funciona el sensor analògic de gravetat?

El sensor de pH analògic està dissenyat per mesurar el valor de pH d’una solució i mostrar l’acidesa o alcalinitat de la substància. S’utilitza habitualment en diverses aplicacions, com ara l’agricultura, el tractament d’aigües residuals, les indústries, la vigilància del medi ambient, etc. 3,3 V de qualsevol placa de control com Arduino. El senyal de sortida s'està filtrant per la baixa fluctuació del maquinari.

Característiques tècniques:

Mòdul de conversió de senyal:

• Voltatge de subministrament: 3,3 ~ 5,5 V.
• Connector de sonda BNC
• Alta precisió: ± 0,1@25°C
• Rang de detecció: 0 ~ 14

Elèctrode PH:

• Rang de temperatura de funcionament: 5 ~ 60 ° C
• Punt zero (neutre): 7 ± 0,5
• Calibratge fàcil
• Resistència interna: <250MΩ

Tauler de conversió de senyal de pH:

Descripció del pin:

V +: entrada de 5V CC

G: passador de terra

Po: sortida analògica de pH

Feu: sortida de 3,3 V CC

A: Sortida de temperatura

Construcció d'elèctrodes de pH:

La construcció d’un sensor de pH es mostra a la part superior. El sensor de pH té l'aspecte d'una vareta generalment feta d'un material de vidre que té una punta anomenada "membrana de vidre". Aquesta membrana s’omple amb una solució tampó de pH conegut (típicament pH = 7). Aquest disseny d'elèctrodes garanteix un entorn amb la unió constant dels ions H + a l'interior de la membrana de vidre. Quan la sonda es submergeix a la solució a provar, els ions d’hidrogen de la solució de prova comencen a intercanviar-se amb altres ions carregats positivament a la membrana de vidre, cosa que crea un potencial electroquímic a través de la membrana que s’alimenta al mòdul amplificador electrònic que mesura el potencial entre els dos elèctrodes i el converteix en unitats de pH. La diferència entre aquests potencials determina el valor del pH basat en l'equació de Nernst.

Equació de Nernst:

L'equació de Nernst dóna una relació entre el potencial de la cèl·lula d'una cèl·lula electroquímica, la temperatura, el quocient de reacció i el potencial de la cèl·lula estàndard. En condicions no estàndard, l'equació de Nernst s'utilitza per calcular el potencial de les cèl·lules d'una cèl·lula electroquímica. L'equació de Nernst també es pot utilitzar per calcular la força electromotriu total (CEM) d'una cel·la electroquímica completa. Aquesta equació també s’utilitza per calcular el valor PH d’una solució. La resposta de l'elèctrode de vidre es regeix per l'equació de Nernst que es pot donar com:

E = E0 - 2,3 (RT / nF) ln Q On Q = Coeficient de reacció E = mV sortida de l'elèctrode E0 = Desplaçament zero per a l'elèctrode R = Constant de gas ideal = 8,314 J / mol-K T = Temperatura en ºK F = Constant de Faraday = 95.484,56 C / mol N = Càrrega iònica

Diagrama de circuits del mesurador de pH Arduino

A continuació es mostra el diagrama de circuits d’aquest projecte de mesurador de pH Arduino:

Connexió de la placa de conversió de senyal de pH amb Arduino:

La connexió entre Arduino i la placa de conversió de senyal PH es mostra a la taula següent.

Arduino	Taula de sensors PH
5V	V +
GND	G
A0	Po

Programació Arduino per a mesurador de pH

Després de les connexions de maquinari reeixides, ara és el moment de programar l'Arduino. El codi complet d’aquest mesurador de pH amb Arduino es dóna a la part inferior d’aquest tutorial. A continuació es dóna l’explicació gradual del projecte.

El primer que cal fer al programa és incloure totes les biblioteques necessàries. En el meu cas, he inclòs la biblioteca " LiquidCrystal_I2C.h" per utilitzar la interfície I2C d'una pantalla LCD i " Wire.h " per utilitzar la funcionalitat I2C a Arduino.

#incloure #incloure LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 16, 2);

A continuació, es defineix el valor de calibratge, que es pot modificar segons es requereixi per obtenir un valor de pH precís de les solucions. (Això s'explica més endavant a l'article)

flotació calibració_valor = 21,34;

A l’interior setup (), s’escriuen ordres LCD per mostrar un missatge de benvinguda a LCD.

lcd.init (); lcd.begin (16, 2); lcd.backlight (); lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("Benvingut a"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Circuit Digest"); endarreriment (2000); lcd.clear ();

Inside loop (), llegiu 10 exemples de valors analògics i emmagatzemeu-los en una matriu. Això és necessari per suavitzar el valor de sortida.

for (int i = 0; i <10; i ++) {buffer_arr = analogRead (A0); retard (30); }

A continuació, ordeneu els valors analògics rebuts en ordre ascendent. Això és necessari perquè hem de calcular la mitjana de mostres en la fase posterior.

for (int i = 0; i <9; i ++) {for (int j = i + 1; j <10; j ++) {if (buffer_arr> buffer_arr) {temp = buffer_arr; buffer_arr = buffer_arr; buffer_arr = temp; }}}

Finalment, calculeu la mitjana d’una mostra analògica de 6 centres. A continuació, aquest valor mitjà es converteix en valor de pH real i s’imprimeix en una pantalla LCD.

per a (int i = 2; i <8; i ++) avgval + = buffer_arr; voltatge flotant = (flotant) avgval * 5.0 / 1024/6; float ph_act = -5,70 * volt + valor_calibració; lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("pH Val:"); lcd.setCursor (8, 0); lcd.print (ph_act); retard (1000); }

Calibració de l'elèctrode de pH

La calibració de l'elèctrode PH és molt important en aquest projecte. Per a això, hem de tenir una solució el valor de la qual sigui conegut. Es pot prendre com a solució de referència per al calibratge del sensor.

Suposem que tenim una solució el valor de PH és 7 (aigua destil·lada). Ara, quan l'electrode es submergeix en la solució de referència i el valor de PH que es mostra a la pantalla LCD és de 6,5. A continuació, per calibrar-lo, només cal afegir 7-6,5 = 0,5 a la variable de calibració "calibration_value" al codi. és a dir, feu el valor 21,34 + 0,5 = 21,84 . Després de fer aquests canvis, torneu a carregar el codi a Arduino i torneu a comprovar el pH submergint l'elèctrode a la solució de referència. Ara, la pantalla LCD hauria de mostrar el valor de pH correcte, és a dir, 7 (les variacions són petites) . De la mateixa manera, ajusteu aquesta variable per calibrar el sensor. A continuació, comproveu si hi ha altres solucions per obtenir la sortida exacta.

Proves de Arduino pH Tester

Hem provat aquest mesurador de pH Arduino submergint-lo en aigua pura i aigua de llimona. Podeu veure el resultat a continuació.

Aigua pura:

Aigua de Llimona:

Així podem construir un sensor de pH mitjançant Arduino i utilitzar-lo per comprovar el nivell de pH de diversos líquids.

A continuació es mostra el codi complet i el vídeo de demostració.