PH MÈTRE ARDUINO : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Dans ce projet, nous allons fabriquer un pH-mètre de paillasse en utilisant le circuit de pH analogique à gravité et la sonde d'Atlas Scientific et un Arduino Uno. Les lectures seront affichées sur un écran à cristaux liquides (LCD).

Noter:

- Ce compteur a été développé sur un ordinateur Windows. Il n'a pas été testé sur Mac. - Le boîtier n'est pas étanche.

MATÉRIAUX

• 1 - Arduino Uno
• 1 - Capteur de pH analogique à gravité
• 1 - sonde pH
• 1 - Module LCD 20x4
• 1 - Boîtier 158x90x60mm
• 1 - Mini planche à pain
• Fils de cavalier
• Feuille acrylique (plexiglas)
• 4 - Entretoises et vis de 11 mm (fournies avec le capteur de pH)
• 1 - 220Ω et 1 - 1kΩ résistances

OUTILS

Perceuse, mèches, mèches pour cloisons sèches, limes, tournevis, étau de table, scie à ruban, pistolet à colle et bâton de colle, fer à souder et soudure, pied à coulisse numérique, règle.

Étape 1: Préparer le logement

Sécurité: N'oubliez pas de faire attention lorsque vous manipulez des outils/machines et de porter un équipement de sécurité approprié tel que des lunettes, des gants et des respirateurs.

Le boîtier utilisé est un boîtier en plastique ABS. Il doit être modifié pour le pH-mètre.

Ouverture coupée pour l'écran LCD

a) L'écran LCD est placé dans la partie supérieure (couvercle) du boîtier. Centrez un rectangle de 98x40mm sur le couvercle.

b) Mettez la pièce dans l'étau et percez un trou pilote de 3,2 mm (1/8 ) dans le rectangle qui a été délimité.

c) Utilisez ce trou pilote comme point de départ pour le foret de coupe pour cloison sèche de 3,2 mm (1/8 ). Comme il s'agit d'un petit travail, nous utiliserons le foret sur la perceuse à main plutôt que sur une machine de découpe pour cloison sèche. Travaillez à l'intérieur du rectangle au lieu des lignes car il peut être un peu difficile de couper de manière droite avec ce foret sur la perceuse.

d) Ensuite, utilisez une lime à main pour retirer l'excès de matériau et façonnez le rectangle à la taille requise.

Découpe des ouvertures pour le connecteur BNC et les ports Arduino

Les ouvertures pour le connecteur BNC et les ports Arduino se trouvent sur le côté de la partie inférieure du boîtier.

a) En utilisant les dimensions fournies ci-dessus, marque le point central du cercle et les contours des deux rectangles.

b) Mettez la pièce dans l'étau et découpez les ouvertures. L'ouverture circulaire est réalisée à l'aide de forets. Les rectangulaires sont fabriqués en suivant un processus similaire à celui utilisé pour faire l'ouverture de l'écran LCD.

Équipez la plaque de base pour monter les composants

La plaque de base est utilisée pour monter l'Arduino, le capteur de pH et la mini planche à pain. Une feuille acrylique de 6,4 mm (1/4 ) d'épaisseur est utilisée.

a) À l'aide d'une scie à ruban, coupez la feuille acrylique à 135x62,5 mm.

b) Marquez les positions des quatre trous comme indiqué. Percez des trous de 2,38 mm (3/32") de diamètre. Fraisez les trous sur un côté de la plaque à une profondeur de 3 mm et un diamètre de 4,4 mm (11/64"). Ceci est nécessaire pour garder une surface inférieure plane lorsque les vis sont insérées pour maintenir les entretoises.

c) Fixez les entretoises de 11 mm à l'aide des vis fournies. Le capteur de pH est livré avec 4 entretoises et vis. Utilisez-en deux pour l'Arduino.

Étape 2: Installer l'électronique dans le logement

1) Insérez la plaque de base dans la partie inférieure du boîtier. Maintenir en position avec des vis ou de la colle chaude.

2) Montez la sonde pH sur la plaque de base. Fixez aux entretoises avec des vis.

3) Montez l'Arduino Uno sur la plaque de base. Fixez aux vis des entretoises.

4) Ajoutez la mini planche à pain sur la plaque de base.

5) Soudez les broches de l'en-tête à l'écran LCD (broches fournies). Insérez l'écran LCD dans la partie supérieure du boîtier et utilisez de la colle chaude pour maintenir l'écran en place.

Étape 3: câbler l'électronique ensemble

Le câblage des composants est illustré dans le schéma ci-dessus.

Utilisez la mini planche à pain pour les 1kΩ et 220Ω et pour distribuer les broches 5V et de masse de l'Arduino.

Les deux résistances sont utilisées pour régler le contraste de l'écran.

Feuilles de données

Capteur de pH par gravité, sonde de pH

Étape 4: Finaliser l'assemblage

Une fois le câblage terminé:

a) Assemblez les parties supérieure et inférieure du boîtier à l'aide des vis fournies.

b) Connectez la sonde au connecteur BNC.

Étape 5: Téléchargez le code sur Arduino Uno

Le code de ce projet utilise des bibliothèques personnalisées et des fichiers d'en-tête. Vous devrez les ajouter à votre IDE Arduino pour utiliser le code. Les étapes ci-dessous incluent le processus de création de cet ajout à l'IDE.

a) Connectez l'Arduino à votre ordinateur et ouvrez l'IDE. L'IDE peut être téléchargé à partir de ce LIEN si vous ne l'avez pas. Allez dans Outils -> Carte -> Sélectionnez Arduino/Genuino Uno. Allez dans Outils -> Port -> sélectionnez le port auquel l'Arduino est connecté.

b) Ajouter une bibliothèque d'affichage à cristaux liquides: dans l'IDE, accédez à Sketch -> Inclure la bibliothèque -> Gérer les bibliothèques. Dans la barre de recherche du gestionnaire de bibliothèque, saisissez "liquidcrystal". Recherchez le package intitulé "LiquidCrystal Built-in par Arduino, Adafruit". Il peut être installé ou non. Sinon, sélectionnez le package et cliquez sur installer.

c) Ajouter la bibliothèque de capteurs Atlas Gravity: téléchargez le fichier zip à partir du LIEN suivant. Le fichier sera enregistré sous le nom "Atlas_gravity.zip". Dans l'IDE, allez dans Sketch -> Inclure la bibliothèque -> Ajouter une bibliothèque. ZIP. Localisez le fichier "Atlas_gravity.zip" et sélectionnez-le pour l'ajouter.

d) Ensuite, nous devons ajouter le code du pH-mètre. Copiez le code de ce LIEN sur le panneau de travail IDE.

e) Compilez et téléchargez le code sur l'Arduino.

f) Les lectures de pH seront alors affichées sur l'écran LCD. Vous pouvez également afficher les lectures sur le moniteur série. Pour ouvrir le moniteur série, allez dans Outils -> Moniteur série ou appuyez sur Ctrl+Maj+M sur votre clavier. Réglez le débit en bauds sur 9600 et sélectionnez "Retour chariot".

Étape 6: Calibrer le capteur de pH

Remarque: si vous prévoyez d'utiliser une alimentation externe pour l'Arduino, connectez-la à l'Arduino avant de procéder à l'étalonnage. Cela garantira que les niveaux de référence sont correctement définis, ce qui aidera à un étalonnage correct.

Ce pH-mètre peut être calibré sur un, deux ou trois points. Des solutions tampons standard (pH 4, 7 et 10) sont nécessaires

Le moniteur série est utilisé pour le processus d'étalonnage. L'utilisateur pourra observer le changement progressif des lectures au fur et à mesure qu'elles arrivent à la stabilisation et envoyer les commandes appropriées.

Les données d'étalonnage sont stockées dans l'EEPROM de l'Arduino.

Notez que l'étalonnage du pH 7 doit être effectué en premier.

Commandes d'étalonnage

Point médian: cal, 7

Point bas: cal, 4

Point culminant: cal, 10

Effacer l'étalonnage: cal, effacer

Pas

a) Retirez le flacon de trempage et rincez la sonde pH.

b) Versez une partie de la solution pH 7 dans une tasse. Assurez-vous qu'il y en a assez pour couvrir la zone de détection de la sonde.

c) Placez la sonde dans la coupelle et remuez-la pour éliminer l'air emprisonné. Observez les lectures sur le moniteur série. Laissez la sonde reposer dans la solution jusqu'à ce que les lectures se stabilisent (un petit mouvement d'une lecture à l'autre est normal)

d) Une fois les lectures stabilisées, entrez la commande cal, 7 dans le moniteur série. L'étalonnage à pH 7 est maintenant terminé.

Répétez les étapes a-d pour pH4 et pH10. N'oubliez pas de rincer la sonde lorsque vous procédez à différentes solutions tampons.

Et la compensation de température ?

Le capteur utilisé dans ce projet a une précision de +/- 0,2%. Le pH-mètre fonctionnera avec cette précision dans la plage de température de 7 à 46 °C. En dehors de cette plage, le compteur devra être modifié pour la compensation de température. Remarque: La sonde de pH peut être soumise à une plage de 1 à 60 °C.