Penyelidikan Air Dengan Arduino Uno: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Dalam tutorial ini Anda akan belajar cara merakit probe air DIY Anda sendiri untuk mengukur konduktivitas, sehingga tingkat polusi cairan apa pun.

Probe air adalah perangkat yang relatif sederhana. Cara kerjanya bergantung pada fakta bahwa air murni sebenarnya tidak membawa muatan listrik dengan baik. Jadi yang sebenarnya kami lakukan dengan perangkat ini adalah menilai konsentrasi partikel konduktif yang mengambang di air (kebanyakan nonkonduktif).

Air sangat jarang hanya jumlah dari rumus kimia dasarnya: dua atom hidrogen dan satu oksigen. Biasanya, air adalah campuran yang juga mencakup zat lain yang terlarut di dalamnya, termasuk mineral, logam, dan garam. Dalam kimia, air adalah pelarut, zat lain adalah zat terlarut, dan digabungkan menjadi larutan. Zat terlarut menciptakan ion: atom yang membawa muatan listrik. Ion-ion inilah yang sebenarnya menggerakkan listrik melalui air. Itulah mengapa mengukur konduktivitas adalah cara yang baik untuk mempelajari seberapa murni (sebenarnya, seberapa tidak murni) sampel air: semakin banyak bahan yang dilarutkan dalam larutan berair, semakin cepat listrik akan mengalir melaluinya.

Perlengkapan

• 1x papan Arduino Uno
• 1x5x7cm PCB
• 1x Chassis mount binding post Kawat inti padat
• 1x 10kOhm resistor
• strip header pria untuk arduino

Langkah 1: Pasang Probe

Video proses perakitan tersedia di sini.

Solder strip header laki-laki (sekitar 10 pin) ke PCB.

Hati-hati bahwa satu pin harus masuk ke GND di papan arduino, satu lagi ke A5 dan yang ketiga ke A0. Ambil resistor 10kOhm. Solder salah satu ujungnya ke pin header yang masuk ke GND di board arduino, ujung resistor yang lain ke pin header yang berakhir di A0 di board arduino. Dengan cara ini resistor pada dasarnya akan membuat jembatan antara GND dan A0 pada papan arduino.

Ambil dua potong kawat inti padat (panjang masing-masing sekitar 30cm) dan lepaskan kedua ujungnya. Solder salah satu ujung kabel pertama ke pin header yang berakhir di A5; solder salah satu ujung potongan kedua kawat ke pin header yang berakhir di A0 pada papan arduino.

Hubungkan ujung lain dari potongan kawat inti padat ke tiang pengikat. Salah satu ujungnya masuk ke bagian merah tiang, ujung lainnya masuk ke bagian hitam tiang pengikat.

Sekarang potong dua potong kawat inti padat (panjang masing-masing sekitar 10 cm), dan kupas kedua ujung setiap kawat. Hubungkan salah satu ujung setiap potongan kawat ke ujung logam dari tiang pengikat. Gunakan baut untuk mengamankan kawat inti padat di tempatnya. Keriting ujung lainnya.

Terakhir, coba letakkan PCB di papan arduino, dan pastikan satu pin masuk ke GND, pin lainnya ke A0 dan pin ketiga ke A5.

Langkah 2: Program Papan Arduino

Agar probe air berfungsi, Anda harus mengunggah program tertentu ke papan arduino uno.

Berikut sketsa yang perlu Anda unggah:

/* Sketsa Monitor Konduktivitas Air untuk gadget Arduino yang mengukur konduktivitas listrik air. Kode contoh ini didasarkan pada kode contoh yang ada di domain publik. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // GANTI INI UNTUK 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorNilai = 10000.0; int ambang = 3; int masukanPin = A0; int keluaranPin = A5; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(outputPin, OUTPUT); pinMode(inputPin, INPUT); } void loop() { int analogValue=0; int oldAnalogValue=1000; float returnVoltage=0.0; resistensi mengambang = 0,0; ganda Siemens; mengambang TDS = 0,0; while(((oldAnalogValue-analogValue)>threshold) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println("Apakah Anda yakin ini bukan logam?"); delay(5000); }

Kode lengkapnya juga tersedia di sini.

Langkah 3: Menggunakan Penyelidik Air

Setelah Anda mengunggah kode, celupkan kedua ujung keriting probe air ke dalam cairan dan buka monitor serial.

Anda harus mendapatkan pembacaan dari probe, yang memberi Anda gambaran kasar tentang resistansi cairan, karenanya konduktivitasnya.

Anda dapat dengan mudah menguji apakah probe Anda bekerja dengan benar, hanya dengan menghubungkan kedua ujung keriting ke sepotong logam. Jika monitor serial menampilkan pesan berikut: "Apakah Anda yakin ini bukan logam?", Anda dapat yakin bahwa probe memberikan pembacaan yang akurat.

Untuk air keran, Anda harus mendapatkan konduktivitas sekitar 60 mikroSiemens.

Sekarang coba tambahkan sedikit cairan pembersih ke dalam air dan lihat bacaan apa yang Anda dapatkan.

Kali ini, konduktivitas cairan meningkat hingga sekitar 170 microSiemens.

Langkah 4: Polusi Air

Ada hubungan langsung antara konduktivitas air dan polusi air. Karena konduktivitas merupakan indikasi jumlah zat asing yang terlarut dalam air, maka semakin konduktif suatu cairan, semakin tercemar juga.

Konsekuensi dari pencemaran air adalah negatif dalam banyak hal. Salah satu contohnya terkait dengan konsep tegangan permukaan.

Karena polaritasnya, molekul air sangat tertarik satu sama lain, yang memberi air tegangan permukaan yang tinggi. Molekul-molekul di permukaan air “menempel” untuk membentuk sejenis 'kulit' di atas air, cukup kuat untuk menopang benda-benda yang sangat ringan. Serangga yang berjalan di atas air memanfaatkan tegangan permukaan ini. Tegangan permukaan menyebabkan air menggumpal dalam tetesan daripada menyebar dalam lapisan tipis. Hal ini juga memungkinkan air untuk bergerak melalui akar dan batang tanaman dan pembuluh darah terkecil di tubuh Anda – saat satu molekul bergerak ke akar pohon atau melalui kapiler, ia 'menarik' yang lain bersamanya.

Namun, ketika zat asing (mis. cairan pembersih) dilarutkan ke dalam air, ini akan mengubah tegangan permukaan air sama sekali, menyebabkan sejumlah masalah.

Satu eksperimen yang dapat Anda lakukan di rumah akan membantu menggambarkan tegangan permukaan dan konsekuensi dari pencemaran air.

Ambil klip kertas dan turunkan dengan hati-hati ke dalam mangkuk berisi air. Klip kertas kemudian harus tetap berada di permukaan dan mengapung.

Namun, jika setetes cairan pembersih atau bahan kimia lainnya dimasukkan ke dalam mangkuk berisi air, ini akan menyebabkan klip kertas langsung tenggelam.

Analogi di sini adalah antara penjepit kertas dan serangga yang memanfaatkan tegangan permukaan air untuk berjalan di atasnya. Saat zat asing dimasukkan ke dalam reservoir air (baik ini danau, sungai, dll.) tegangan permukaan berubah, dan serangga ini tidak akan lagi dapat mengapung di permukaan. Pada akhirnya ini berdampak pada siklus hidup mereka.

Anda dapat menonton video percobaan ini di sini.