Wassersonde mit Arduino Uno - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie Ihre eigene DIY-Wassersonde zusammenbauen, um die Leitfähigkeit und damit den Verschmutzungsgrad einer Flüssigkeit zu messen.

Die Wassersonde ist ein relativ einfaches Gerät. Seine Funktionsweise beruht auf der Tatsache, dass reines Wasser eine elektrische Ladung nicht sehr gut trägt. Was wir mit diesem Gerät also wirklich tun, ist die Konzentration von leitfähigen Partikeln zu beurteilen, die im (meist nicht leitfähigen) Wasser schwimmen.

Wasser ist selten nur die Summe seiner chemischen Grundformel: zwei Wasserstoffatome und eines Sauerstoffatoms. Typischerweise ist Wasser eine Mischung, die auch andere Substanzen enthält, die sich darin gelöst haben, einschließlich Mineralien, Metalle und Salze. In der Chemie ist Wasser das Lösungsmittel, die anderen Stoffe die gelösten Stoffe und zusammen ergeben sie eine Lösung. Gelöste Stoffe erzeugen Ionen: Atome, die eine elektrische Ladung tragen. Diese Ionen sind es, die Elektrizität durch Wasser bewegen. Aus diesem Grund ist die Messung der Leitfähigkeit ein guter Weg, um zu erfahren, wie rein (wirklich, wie unrein) eine Wasserprobe sein kann: Je mehr Stoffe in der wässrigen Lösung gelöst sind, desto schneller fließt Strom durch sie hindurch.

Lieferungen

• 1x Arduino Uno-Board
• 1x 5x7cm Platine
• 1x Chassis Mount Binding Post Massiver Kerndraht
• 1x 10kOhm Widerstand
• Steckerleisten für arduino

Schritt 1: Montieren Sie die Sonde

Ein Video des Montageprozesses finden Sie hier.

Löten Sie einen Streifen von Stiftleisten (ca. 10 Pins) auf die Platine.

Beachten Sie, dass ein Pin auf dem Arduino-Board in GND gehen muss, ein anderer in A5 und ein dritter in A0. Schnappen Sie sich den 10kOhm-Widerstand. Löten Sie ein Ende auf den Kopfstift, der auf der Arduino-Platine in GND geht, das andere Ende des Widerstands auf den Kopfstift, der auf A0 in der Arduino-Platine endet. Auf diese Weise bildet der Widerstand im Grunde eine Brücke zwischen GND und A0 auf der Arduino-Platine.

Nehmen Sie zwei Stücke massiven Kerndraht (jeweils ca. 30 cm lang) und streifen Sie beide Enden jedes Stücks ab. Löten Sie ein Ende des ersten Drahtes auf den Kopfstift, der in A5 endet; Löten Sie ein Ende des zweiten Drahtstücks auf den Kopfstift, der in A0 auf der Arduino-Platine endet.

Verbinden Sie die anderen Enden der massiven Kerndrahtstücke mit dem Bindepfosten. Ein Ende geht in den roten Teil des Pfostens, das andere Ende in den schwarzen Teil des Bindepfostens.

Schneiden Sie nun zwei Stücke massiven Kerndraht (jeweils ca. 10 cm lang) ab und streifen Sie beide Enden jedes Drahtes ab. Verbinden Sie ein Ende jedes Drahtstücks mit den Metallenden des Bindepfostens. Verwenden Sie die Schrauben, um den massiven Kerndraht zu befestigen. Die anderen Enden kräuseln.

Versuchen Sie schließlich, die Platine auf der Arduino-Platine zu platzieren, und stellen Sie sicher, dass ein Pin in GND, ein anderer in A0 und ein dritter Pin in A5 geht.

Schritt 2: Programmieren Sie das Arduino-Board

Um eine funktionierende Wassersonde zu haben, müssen Sie ein bestimmtes Programm auf das Arduino-Uno-Board hochladen.

Hier ist die Skizze, die Sie hochladen müssen:

/* Water Conductivity Monitor Sketch für ein Arduino-Gadget, das die elektrische Leitfähigkeit von Wasser misst. Dieser Beispielcode basiert auf Beispielcode, der gemeinfrei ist. */ const float ArduinoVoltage = 5,00; // ÄNDERN SIE DIES FÜR 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float WiderstandWert = 10000,0; int-Schwellenwert = 3; int inputPin = A0; int AusgabePin = A5; Void setup () { Serial.begin (9600); pinMode (AusgabePin, AUSGANG); pinMode (inputPin, INPUT); aufrechtzuerhalten. Void Schleife () { Int analogValue = 0; int altAnalogValue=1000; float returnVoltage=0.0; Schwimmerwiderstand = 0,0; Doppel-Siemens; Gleitkomma-TDS = 0,0; while(((oldAnalogValue-analogValue)>threshold) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println("Bist du sicher, dass das kein Metall ist?"); delay(5000); }

Der vollständige Code ist auch hier verfügbar.

Schritt 3: Verwenden der Wassersonde

Nachdem Sie den Code hochgeladen haben, tauchen Sie die beiden geschweiften Enden der Wassersonde in eine Flüssigkeit und öffnen Sie den seriellen Monitor.

Sie sollten Messwerte von der Sonde erhalten, die Ihnen eine ungefähre Vorstellung vom Widerstand der Flüssigkeit und damit ihrer Leitfähigkeit geben.

Sie können ganz einfach testen, ob Ihre Sonde richtig funktioniert, indem Sie einfach die beiden geschweiften Enden mit einem Stück Metall verbinden. Wenn der serielle Monitor die folgende Meldung zurückgibt: „Sind Sie sicher, dass dies kein Metall ist?“, können Sie sicher sein, dass die Sonde Ihnen genaue Messwerte liefert.

Für Leitungswasser sollten Sie eine Leitfähigkeit von etwa 60 MikroSiemens erreichen.

Versuchen Sie nun, etwas Spülmittel in das Wasser zu geben und sehen Sie, welche Messwerte Sie erhalten.

Diesmal steigt die Leitfähigkeit der Flüssigkeit auf etwa 170 MikroSiemens.

Schritt 4: Wasserverschmutzung

Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Wasserleitfähigkeit und Wasserverschmutzung. Da die Leitfähigkeit ein Maß für die Menge der im Wasser gelösten Fremdstoffe ist, folgt daraus, dass eine Flüssigkeit umso stärker verschmutzt ist, je leitfähiger sie ist.

Die Folgen der Wasserverschmutzung sind in vielerlei Hinsicht negativ. Ein Beispiel bezieht sich auf das Konzept der Oberflächenspannung.

Aufgrund ihrer Polarität werden Wassermoleküle stark voneinander angezogen, was dem Wasser eine hohe Oberflächenspannung verleiht. Die Moleküle an der Wasseroberfläche „kleben zusammen“und bilden eine Art „Haut“auf dem Wasser, die stark genug ist, um sehr leichte Gegenstände zu tragen. Insekten, die auf dem Wasser laufen, machen sich diese Oberflächenspannung zunutze. Die Oberflächenspannung bewirkt, dass Wasser in Tropfen verklumpt, anstatt sich in einer dünnen Schicht auszubreiten. Es ermöglicht auch, dass Wasser durch Pflanzenwurzeln und -stängel und die kleinsten Blutgefäße in Ihrem Körper fließen kann – wenn sich ein Molekül die Baumwurzel oder durch die Kapillare hinaufbewegt, „zieht“es die anderen mit.

Wenn jedoch Fremdstoffe (z. B. Spülmittel) in Wasser gelöst werden, verändert dies die Oberflächenspannung des Wassers insgesamt, was zu einer Reihe von Problemen führt.

Ein Experiment, das Sie zu Hause durchführen können, wird Ihnen helfen, die Oberflächenspannung und die Folgen von Wasserverschmutzung zu veranschaulichen.

Nehmen Sie eine Büroklammer und senken Sie sie vorsichtig auf eine Schüssel mit Wasser. Die Büroklammer sollte dann auf der Oberfläche bleiben und schwimmen.

Wird jedoch ein einziger Tropfen Spülmittel oder eine andere Chemikalie in die Schüssel mit Wasser gegeben, sinkt die Büroklammer sofort.

Die Analogie besteht hier zwischen der Büroklammer und jenen Insekten, die die Oberflächenspannung des Wassers nutzen, um darauf zu laufen. Durch das Einbringen von Fremdstoffen in ein Wasserreservoir (sei es ein See, ein Bach usw.) wird die Oberflächenspannung verändert und diese Insekten können nicht mehr auf der Oberfläche schwimmen. Dies wirkt sich letztendlich auf ihren Lebenszyklus aus.

Hier können Sie sich ein Video zu diesem Experiment ansehen.