Projeto paralelo: Testador de pureza da água: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Este projeto fazia parte do meu currículo na minha aula de Princípios de Engenharia com a Sra. Berbawy. Ela concedeu a cada um de nós um orçamento de US $ 50 para chegarmos a uma proposta de projeto razoável, algo que seria alcançável, mas desafiaria nossas habilidades.

Este projeto é baseado neste modelo de MakeMagezine.com. Ele mede a condutividade elétrica de um líquido e reproduz um som com base na condutividade. Quanto mais alto o som, mais pura é a água. Isso se baseia no conceito de um divisor de tensão. Quanto mais condutora a amostra, mais voltagem é direcionada para a parte superior do circuito, longe do alto-falante. Isso faz com que o alto-falante receba menos voltagem, diminuindo o volume do som que ele produz.

O Arduino serve como um meio entre o circuito e o computador onde as leituras são capturadas. Este projeto foi inspirado por um projeto recente que fiz em uma aula de introdução ao Arduino e ao breadboarding. Como um passo à frente para me desafiar e aplicar os conceitos que havia aprendido, me esforcei para tornar este projeto mais complicado.

Suprimentos

1. Barramento duplo da placa de ensaio

2. Arduino UNO

3. Fios de ligação

4. Conjunto de chips LM741

5. 555 chip de temporizador

6. Alto-falante de 2-3 polegadas

7. Potenciômetro de 10K ohm

8. LED

9. Patch cords com pinças de crocodilo

10. Papelão (para construção de caixa)

11. Moedas (eletrodos de cobre)

Etapa 1: Construindo o circuito

O primeiro passo é construir o circuito. O circuito usado para esta construção foi inicialmente bastante assustador para mim devido à sua complexidade. Antes de tocar no circuito físico, é melhor se você puder fazer uma simulação ou algum tipo de mapeamento de seus componentes em uma placa de ensaio virtual que tornaria mais fácil para você fazer o circuito físico. Para isso, usei o TinkerCAD. A maneira mais fácil de quebrar o circuito é dividindo-o em 2 seções principais: a seção superior em torno do chip LM741 e a seção inferior em torno do temporizador 555 e do alto-falante. Fios de jumper inicialmente temporários foram usados no projeto, pois eram fáceis de mover e manusear. Posteriormente, eles foram substituídos por fios de jumpers retos no projeto final. Isso torna mais fácil solucionar problemas e controlar os elementos do circuito. Essa fase levou mais tempo e não foi concluída até quase o final do projeto.

Etapa 2: Ajuste do circuito (ajuste fino)

Uma vez que o circuito rudimentar foi concluído, ajustes mais finos ainda precisavam ser feitos. O potenciômetro precisava ser calibrado para que o som produzido pelo alto-falante não fosse muito fraco ou muito alto. Conforme mencionado anteriormente, esta é a etapa onde os fios temporários foram trocados pelos permanentes que estavam presentes no circuito final. Isso levou algum tempo devido ao grande número de fios usados. Os fios do alto-falante também foram presos para tornar a engenhoca que conecta o alto-falante à placa de ensaio o menor possível. Além de melhorar a estética do circuito, bem como reduzir a possibilidade de quebra, os resistores e o LED foram cortados.

Houve um plano para integrar também um sensor de volume para medir o volume do som produzido pelo alto-falante. O sensor seria originalmente conectado à porta analógica do Arduino. Um programa Arduino seria então criado para o sensor pegar as leituras. Essa ideia foi posteriormente descartada, pois o sensor não funcionou conforme o esperado e foi substituído por um computador que captava as leituras por meio de um microfone. Isso não é o ideal, já que um computador é grande e volumoso, mas foi a melhor opção.

Etapa 3: fase de teste

Este é um dos estágios mais vitais na vida de qualquer projeto e às vezes pode ser muito chato. Identificar problemas em um circuito como este pode consumir muito tempo e ser frustrante. Nesse cenário, usar um LED pode ser muito útil. Colocar um led na parte de cada elemento da série individual pode ser usado para testar se a corrente está fluindo por aquela parte do circuito.

Essa fase foi o tempo durante o qual a maioria das principais mudanças no projeto foi feita. Mudanças como incluir uma entrada de 5 V em vez de uma entrada de 9 V foi uma das mudanças ocorridas durante este estágio. A entrada de 9V estava criando um som muito alto no alto-falante. Ao alterar a entrada de alimentação do Arduino para 5V, funcionou muito melhor.

Etapa 4: a caixa

Essa parte do projeto foi para estética e torná-lo mais compacto e fácil de manusear. Esta etapa não teve nenhum efeito na funcionalidade do projeto. A caixa é construída em papelão, com a parte superior e uma das laterais deixadas abertas para deslizar os componentes para dentro e para fora com facilidade. Isso foi feito tendo em mente que o cabo do Arduino deve ser facilmente conectado ao circuito. Além disso, este design também torna o circuito mais atraente visualmente. Eu deveria ter feito uma caixa de madeira cortada a laser, mas fiquei sem tempo na sala de aula por causa da Covid-19.

Etapa 5: créditos

Este projeto não teria sido possível sem a Sra. Berbawy, que forneceu o financiamento e os materiais para que este projeto acontecesse. Agradeço também a Sven e David que me ajudaram na elaboração do projeto, dando conselhos úteis e me instruindo sobre como certas partes funcionavam.