Messen der Salzkonzentration mit AC basierend auf die Leitfähigkeit
Für den Kurs Messungen für Wasser an der TU Delft erfolgt ein Gerät zum Messen der Salzkonzentration basierend auf die Leitfähigkeit des Wassers mit einem Arduino UNO R3. Dieser Artikel enthält Hintergrund Theorie das Prinzip der Messung der elektrischen Leitfähigkeit und auch eine Schritt für Schritt wie man ein ähnliches Gerät zu bauen.
Hintergrund-Theorie
Eine Salz ist eine chemische Bindung zwischen positiven und negativen Ionen. Ionen sind positiv oder negativ geladene Moleküle. Ionen sind erforderlich, um Strom in Wasser leiten. Dies bedeutet, dass reines Wasser (H2O) nicht Elektrizität leiten wird. In die andere Richtung, es bedeutet, dass mehr Salz aufgelöst ist, desto besser das Wasser leitet, damit das Wasser liefert eine niedrigere resistent. Dieses Gerät nutzt die Variation der Widerstand des Wassers die gelöste Konzentration des Salzes bestimmt.
Das Gerät
Dieses Gerät verwendet Wechselstrom (AC) in 2 Bars, die mit dem Wasser verbunden sind. AC wird zur Verringerung der Redoxreaktion Auftritt auf die Balken, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Außerdem ist die Messung durch 2 weitere Bars ausgeübt, sind auch in Kontakt mit dem Wasser, aber nicht in direkten Kontakt mit den Stäben mit AC für kontinuierliche und verlässliche Messung.
Aufgrund der Tatsache, dass AC verwendet wird, gibt es eine Diodenbrücke eingeführt, wie in Abbildung 1 dargestellt. Diese Diodenbrücke ruft AC als Eingabe und wandelt es in ein Gleichstrom (DC) als Ausgang. Die Umrechnung ist erforderlich für die Messungen. Das Gerät wird ohne die Umwandlung ergänzende messen. Zum Beispiel wenn 5 Volt versorgt in der ersten Richtung 3 Volt gemessen werden. In die andere Richtung 5: 3 = 2 Volt gemessen werden.
Um die Messung auf dem Arduino zeigen können eine RGB-LED um zu zeigen, in welchem Intervall die Messung liegt. In diesem Beispiel sind 3 Intervalle verwendet. Diese können mit 4 Messung kalibriert werden. Erste Maßnahme mit demineralisiertem Wasser. Dann messen Sie 3 Mal mit bekannten Konzentrationen. Dies ist Ihre Kalibrierung.
Bauen das Gerät
Die Anforderungen an dieses Gerät zu bauen sind unten aufgeführt.
· Arduino UNO R3
· Steckbrett
· 1 x 35v 470μf Rubycon Kondensator
· 4 x 1N007 Dioden
· 1 x 100 kΩ Widerstand
· 1 x 100 Ω Widerstand
· 3 x 220 Ω Widerstand
· 1 x RGB-LED
· 10 x männliche Jumper Kabel
· 4 x 120 mm Ø 5 mm Edelstahl
· 4 x Kabel 5 mm2 mit Stecker
· 12 X Mutter Ø 5 mm
· 1 x 180 mL Glas
Bars - haben Sie die Anforderungen, können Sie beginnen, den Gebäudeteil hat Kontakt mit dem Wasser. Man muss die Bars an der Abdeckung zu befestigen, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Stangen 1 und 2 verbunden sind AC Bar 1 verbunden ist, auf dem Steckbrett und in Reihe mit einem Widerstand von 100 Ω. Nach der Widerstand geht eine Drahtbrücke an digitalen Port 13. Bar 2 steht in direktem Zusammenhang mit digitalen Anschluss 12. Dies ist der Wechselstromkreis.
Diodenbrücke – die Diodenbrücke ist in Abbildung 3 dargestellt. Die Punkte A de B in Abbildung 1 und 3 entsprechen. An diesen Punkten sind jeweils die springenden Drähte Bars 3 und 4 mit dem Steckbrett verbunden.
Messung – wie gesagt das springen Drähte sind in den Punkten A und B. Von Punkt C reist der Strom in den Kondensator. An dieser Stelle wird der Strom in Gleichstrom umgewandelt. Deshalb hier die Messung beendet ist. Für diese Messung der Positive Pol ist an den analogen Anschluss (A0) auf dem Arduino mit einem springenden Draht verbunden.
Boden - nach der Messung der Strom durch den Kondensator nach Punkt D reist. Von Punkt D reist es in Punkt A oder B, abhängig von der Situation und zurück zum Hafen 12 oder 13, ist abhängig von dem man der Boden in diesem Moment.
Sowohl die Situation A, in welchem Port 13 LOW und B, in denen 12 ist deshalb niedrig am Boden, wie in Abbildung 4 gezeigt.
RGB-LED – die RGB-LED ist separat auf dem Arduino wie in Abbildung 5 und 6 verbunden. Die Anoden sind mit digitalen ports5, 6 und 7 verbunden. Die Kathode ist mit Masse verbunden.
Der Arduino code
Der Code basiert auf Arduino Beispiele > 01.com Grundlagen > ReadAnalogVoltage aber wird erweitert, um AC, nach 2 Sekunden zu messen und zeigen das Ergebnis als eine bestimmte Farbe zu erkennen. Diese 3 Teile sind im Skript getrennt.
Boolesche FlipFlop = True;
Int Tw = 10,0;
Int tm = 2000.0;
Int rot = 7;
Int grün = 6;
Int blau = 5;
void Setup () {}
PinMode (13, OUTPUT);
PinMode (12, OUTPUT);
pinMode(RED,OUTPUT);
pinMode(GREEN,OUTPUT);
pinMode(BLUE,OUTPUT);
Serial.Begin(9600);
}
void loop() {}
Wechselstrom
Wenn (FlipFlop == True) {}
DigitalWrite (13, HIGH);
DigitalWrite (12, LOW);
FlipFlop = False;
}
Else {}
DigitalWrite (13, LOW);
DigitalWrite (12, HIGH);
FlipFlop = True;
}
Nach 2 Sekunden messen
Wenn ((millis() % tm) < 20) {}
Int SensorValue = analogRead(A0);
Float Spannung = SensorValue * (5.0 / 1023.0);
Serial.println(Voltage);
Delay(20);
Zeigen Sie das Ergebnis als eine bestimmte Farbe
Wenn (Spannung < 2,5) {/ / Konzentration < 1 Gr / 100ml Rot
digitalWrite(RED,HIGH);
digitalWrite(GREEN,LOW);
digitalWrite(BLUE,LOW);
}
Wenn (Spannung > 2,5 und Spannung < 3,9) {}
Konzentration zwischen 1 und 2 Gr / 100mL (Leitungswasser in den Niederlanden) grün
digitalWrite(RED,LOW);
digitalWrite(GREEN,HIGH);
digitalWrite(BLUE,LOW);
}
Wenn (Spannung > 3.9) {/ / Konzentration > 2 Gr / 100ml blau
digitalWrite(RED,LOW);
digitalWrite(GREEN,LOW);
digitalWrite(BLUE,HIGH);
}
}
}
Datum: 28.11.2014
Autoren: Jef Vleugels & Grigor Ayvazyan
