Sonda de água com Arduino Uno: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Neste tutorial, você aprenderá como montar sua própria sonda de água DIY para medir a condutividade, daí o grau de poluição de qualquer líquido.

A sonda de água é um dispositivo relativamente simples. Seu funcionamento se baseia no fato de que a água pura não carrega muito bem uma carga elétrica. Então, o que realmente estamos fazendo com este dispositivo é avaliar a concentração de partículas condutoras que estão flutuando na água (a maioria não condutiva).

A água raramente é apenas a soma de sua fórmula química básica: dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Normalmente, a água é uma mistura que também inclui outras substâncias que foram dissolvidas nela, incluindo minerais, metais e sais. Em química, a água é o solvente, as outras substâncias os solutos e, combinadas, formam uma solução. Os solutos criam íons: átomos que carregam uma carga elétrica. Esses íons são o que realmente move a eletricidade através da água. É por isso que medir a condutividade é uma boa maneira de aprender o quão pura (realmente, quão impura) uma amostra de água pode ser: quanto mais substância é dissolvida na solução aquosa, mais rápido a eletricidade se moverá por ela.

Suprimentos

• 1 placa Arduino Uno
• 1x 5x7cm PCB
• 1x Chassis mount binding post Fio de núcleo sólido
• 1 resistor de 10kOhm
• tiras de cabeçalhos masculinos para arduino

Etapa 1: montar a sonda

Um vídeo do processo de montagem está disponível aqui.

Solde uma tira de cabeçotes machos (cerca de 10 pinos) no PCB.

Esteja ciente de que um pino precisa ir para GND na placa arduino, outro para A5 e um terceiro para A0. Pegue o resistor de 10kOhm. Solde uma extremidade no pino do conector que vai para GND na placa arduino, a outra extremidade do resistor no pino do conector que termina em A0 na placa do arduino. Desta forma, o resistor basicamente criará uma ponte entre GND e A0 na placa arduino.

Pegue dois pedaços de fio de núcleo sólido (com cerca de 30 cm de comprimento cada) e descasque as duas pontas de cada pedaço. Solde uma extremidade do primeiro fio no pino do coletor que termina em A5; solde uma extremidade do segundo pedaço de fio no pino do conector que termina em A0 na placa arduino.

Conecte as outras extremidades dos pedaços de fio de núcleo sólido ao poste de ligação. Uma extremidade vai para a parte vermelha do poste, a outra ponta vai para a parte preta do poste de ligação.

Agora corte dois pedaços de fio de núcleo sólido (cerca de 10 cm de comprimento cada) e descasque as duas pontas de cada fio. Conecte uma extremidade de cada pedaço de fio às extremidades de metal do poste de ligação. Use os parafusos para prender o fio de núcleo sólido no lugar. Enrole as outras pontas.

Por último, tente colocar a PCB na placa arduino e certifique-se de que um pino vá para GND, outro para A0 e um terceiro pino para A5.

Etapa 2: programar a placa Arduino

Para ter uma sonda de água funcionando, você precisará carregar um programa específico na placa arduino uno.

Aqui está o esboço que você precisa fazer o upload:

/ * Water Conductivity Monitor Sketch para um dispositivo Arduino que mede a condutividade elétrica da água. Este código de exemplo é baseado em código de exemplo que é de domínio público. * / const float ArduinoVoltage = 5,00; // ALTERE ISSO PARA Arduinos 3.3v const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000.0; limite interno = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; void setup () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, OUTPUT); pinMode (inputPin, INPUT); } void loop () {int analogValue = 0; int oldAnalogValue = 1000; float returnVoltage = 0,0; resistência de flutuação = 0,0; Siemens dupla; float TDS = 0,0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> threshold) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("Tem certeza de que não é metal?"); delay (5000);}

O código completo também está disponível aqui.

Etapa 3: usando a sonda de água

Depois de carregar o código, mergulhe as duas pontas curvas da sonda de água em um líquido e abra o monitor serial.

Você deve obter leituras da sonda, que dão uma ideia aproximada da resistência do líquido, daí sua condutividade.

Você pode testar facilmente se sua sonda está funcionando corretamente, apenas conectando as duas pontas onduladas a um pedaço de metal. Se o monitor serial retornar a seguinte mensagem: “Tem certeza de que não é de metal?”, Você pode ter certeza de que a sonda está fornecendo leituras precisas.

Para água da torneira, você deve obter uma condutividade de cerca de 60 microSiemens.

Agora tente adicionar um pouco de detergente para a água e ver quais leituras você obtém.

Desta vez, a condutividade do líquido aumenta até cerca de 170 microSiemens.

Etapa 4: Poluição da Água

Existe uma conexão direta entre a condutividade da água e a poluição da água. Uma vez que a condutividade é uma indicação da quantidade de substâncias estranhas dissolvidas na água, segue-se que quanto mais condutivo um líquido é, mais poluído ele também é.

As consequências da poluição da água são negativas de várias maneiras. Um exemplo está relacionado ao conceito de tensão superficial.

Por causa de sua polaridade, as moléculas de água são fortemente atraídas umas pelas outras, o que dá à água uma alta tensão superficial. As moléculas na superfície da água "se unem" para formar um tipo de "pele" na água, forte o suficiente para suportar objetos muito leves. Os insetos que andam sobre a água estão aproveitando essa tensão superficial. A tensão superficial faz com que a água se acumule em gotas em vez de se espalhar em uma camada fina. Também permite que a água se mova pelas raízes e caules das plantas e pelos menores vasos sanguíneos do seu corpo - conforme uma molécula sobe pela raiz da árvore ou através do capilar, ela "puxa" as outras com ela.

No entanto, quando substâncias estranhas (ex. Detergente líquido) são dissolvidas na água, isso altera a tensão superficial da água por completo, causando uma série de problemas.

Um experimento que você pode fazer em casa ajudará a ilustrar a tensão superficial e as consequências da poluição da água.

Pegue um clipe de papel e coloque-o delicadamente em uma tigela cheia de água. O clipe de papel deve ficar na superfície e flutuar.

Se, no entanto, uma única gota de detergente ou outro produto químico for introduzida na tigela de água, isso fará com que o clipe de papel afunde imediatamente.

A analogia aqui é entre o clipe de papel e aqueles insetos que aproveitam a tensão superficial da água para caminhar sobre ele. À medida que substâncias estranhas são introduzidas em um reservatório de água (seja um lago, um riacho, etc.), a tensão superficial é alterada e esses insetos não poderão mais flutuar na superfície. Em última análise, isso afeta seu ciclo de vida.

Você pode assistir a um vídeo deste experimento aqui.