Sonda de agua con Arduino Uno: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

En este tutorial aprenderá a montar su propia sonda de agua para medir la conductividad, de ahí el grado de contaminación de cualquier líquido.

La sonda de agua es un dispositivo relativamente simple. Su funcionamiento se basa en el hecho de que el agua pura en realidad no transporta muy bien una carga eléctrica. Entonces, lo que realmente estamos haciendo con este dispositivo es evaluar la concentración de partículas conductoras que flotan en el agua (en su mayoría no conductora).

El agua rara vez es la suma de su fórmula química básica: dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Normalmente, el agua es una mezcla que también incluye otras sustancias que se han disuelto en ella, incluidos minerales, metales y sales. En química, el agua es el solvente, las otras sustancias los solutos, y combinados forman una solución. Los solutos crean iones: átomos que llevan una carga eléctrica. Estos iones son los que realmente mueven la electricidad a través del agua. Es por eso que medir la conductividad es una buena manera de aprender cuán pura (realmente, cuán impura) puede ser una muestra de agua: cuantas más cosas se disuelvan en la solución acuosa, más rápido se moverá la electricidad a través de ella.

Suministros

• 1x placa Arduino Uno
• 1x PCB de 5x7 cm
• 1x poste de unión para montaje en chasis Cable de núcleo sólido
• 1 resistencia de 10 kOhmios
• tiras de encabezados masculinos para arduino

Paso 1: ensamble la sonda

Un video del proceso de montaje está disponible aquí.

Suelde una tira de conectores macho (aproximadamente 10 pines) en la PCB.

Tenga en cuenta que un pin debe entrar en GND en la placa arduino, otro en A5 y un tercero en A0. Coge la resistencia de 10 kOhmios. Suelde un extremo en el pin del encabezado que va a GND en la placa arduino, el otro extremo de la resistencia en el pin del encabezado que termina en A0 en la placa arduino. De esta manera, la resistencia básicamente creará un puente entre GND y A0 en la placa arduino.

Agarre dos trozos de alambre de núcleo sólido (de unos 30 cm de largo cada uno) y pele ambos extremos de cada trozo. Suelde un extremo del primer cable en la clavija del cabezal que termina en A5; suelde un extremo del segundo trozo de cable en el pin del cabezal que termina en A0 en la placa arduino.

Conecte los otros extremos de las piezas de alambre de núcleo sólido al poste de unión. Un extremo va a la parte roja del poste, el otro extremo va a la parte negra del poste de encuadernación.

Ahora corte dos trozos de alambre de núcleo sólido (de unos 10 cm de largo cada uno) y pele ambos extremos de cada alambre. Conecte un extremo de cada trozo de cable a los extremos metálicos del poste de enlace. Utilice los pernos para asegurar el cable de núcleo sólido en su lugar. Riza los otros extremos.

Por último, intente colocar el PCB en la placa arduino y asegúrese de que un pin entre en GND, otro en A0 y un tercer pin en A5.

Paso 2: programa la placa Arduino

Para tener una sonda de agua en funcionamiento, deberá cargar un programa específico en la placa arduino uno.

Aquí está el boceto que necesita cargar:

/ * Bosquejo del monitor de conductividad del agua para un dispositivo Arduino que mide la conductividad eléctrica del agua. Este código de ejemplo se basa en un código de ejemplo que es de dominio público. * / const float ArduinoVoltage = 5.00; // CAMBIAR ESTO POR 3.3v Arduinos const float ArduinoResolution = ArduinoVoltage / 1024; const float resistorValue = 10000.0; int umbral = 3; int inputPin = A0; int ouputPin = A5; configuración vacía () {Serial.begin (9600); pinMode (ouputPin, SALIDA); pinMode (inputPin, INPUT); } bucle vacío () {int analogValue = 0; int oldAnalogValue = 1000; Float returnVoltage = 0.0; resistencia a la flotación = 0.0; doble Siemens; flotador TDS = 0.0; while (((oldAnalogValue-analogValue)> umbral) || (oldAnalogValue4.9) Serial.println ("¿Estás seguro de que esto no es de metal?"); delay (5000);}

Los códigos completos también están disponibles aquí.

Paso 3: uso de la sonda de agua

Una vez que haya cargado el código, sumerja los dos extremos rizados de la sonda de agua en un líquido y abra el monitor en serie.

Debería obtener lecturas de la sonda, que le dan una idea aproximada de la resistencia del líquido, de ahí su conductividad.

Puede probar fácilmente si su sonda está funcionando correctamente, simplemente conectando los dos extremos rizados a una pieza de metal. Si el monitor en serie muestra el siguiente mensaje: "¿Está seguro de que no es de metal?", Puede estar seguro de que la sonda le está dando lecturas precisas.

Para el agua del grifo, debe obtener una conductividad de aproximadamente 60 microSiemens.

Ahora intente agregar un poco de detergente líquido al agua y vea qué lecturas obtiene.

Esta vez, la conductividad del líquido se eleva hasta unos 170 microSiemens.

Paso 4: Contaminación del agua

Existe una conexión directa entre la conductividad del agua y la contaminación del agua. Dado que la conductividad es una indicación de la cantidad de sustancias extrañas disueltas en el agua, se deduce que cuanto más conductor es un líquido, más contaminado también está.

Las consecuencias de la contaminación del agua son negativas en muchos sentidos. Un ejemplo está relacionado con el concepto de tensión superficial.

Debido a su polaridad, las moléculas de agua se atraen fuertemente entre sí, lo que le da al agua una alta tensión superficial. Las moléculas de la superficie del agua se "pegan" para formar una especie de "piel" en el agua, lo suficientemente fuerte como para soportar objetos muy ligeros. Los insectos que caminan sobre el agua se aprovechan de esta tensión superficial. La tensión superficial hace que el agua se acumule en gotas en lugar de esparcirse en una capa delgada. También permite que el agua se mueva a través de las raíces y los tallos de las plantas y los vasos sanguíneos más pequeños de su cuerpo: cuando una molécula se mueve hacia arriba por la raíz del árbol o atraviesa el capilar, "arrastra" a las otras.

Sin embargo, cuando se disuelven sustancias extrañas (p. Ej., Detergente líquido) en agua, esto altera por completo la tensión superficial del agua, lo que provoca una serie de problemas.

Un experimento que puede realizar en casa ayudará a ilustrar la tensión superficial y las consecuencias de contaminar el agua.

Tome un clip y bájelo con delicadeza sobre un recipiente lleno de agua. El clip debe permanecer en la superficie y flotar.

Sin embargo, si se introduce una sola gota de detergente líquido u otro producto químico en el recipiente con agua, esto hará que el clip se hunda inmediatamente.

La analogía aquí es entre el sujetapapeles y esos insectos que aprovechan la tensión superficial del agua para caminar sobre él. A medida que se introducen sustancias extrañas en un depósito de agua (ya sea un lago, un arroyo, etc.), la tensión superficial se altera y estos insectos ya no podrán flotar en la superficie. En última instancia, esto repercute en su ciclo de vida.

Puedes ver un video de este experimento aquí.