Arduino uno மற்றும் lcd display ஐப் பயன்படுத்தி Ph மீட்டர்

ஒரு திரவத்தின் அமிலத்தன்மை மற்றும் அடிப்படையை அளவிட pH அளவு பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது 1-14 முதல் 1 வரை மிகவும் அமில திரவத்தையும் 14 அடிப்படை திரவத்தையும் காட்டுகிறது. 7 pH என்பது அமிலத்தன்மை அல்லது அடிப்படை இல்லாத நடுநிலை பொருட்களுக்கு. இப்போது, pH நம் வாழ்வில் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, இது பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, நீரின் தரத்தை சரிபார்க்க நீச்சல் குளத்தில் இதைப் பயன்படுத்தலாம். இதேபோல், விவசாயம், கழிவு நீர் சுத்திகரிப்பு, தொழில்கள், சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு போன்ற பல்வேறு வகையான பயன்பாடுகளில் pH அளவீட்டு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இந்த திட்டத்தில், நாங்கள் ஒரு Arduino pH மீட்டரை உருவாக்கப் போகிறோம் மற்றும் ஒரு ஈர்ப்பு pH சென்சார் மற்றும் Arduino ஐப் பயன்படுத்தி ஒரு திரவக் கரைசலின் pH ஐ எவ்வாறு அளவிடுவது என்பதை அறியப் போகிறோம். திரையில் pH மதிப்பைக் காட்ட 16x2 LCD பயன்படுத்தப்படுகிறது. சென்சாரின் துல்லியத்தை தீர்மானிக்க pH சென்சாரை எவ்வாறு அளவீடு செய்வது என்பதையும் கற்றுக்கொள்வோம். எனவே தொடங்குவோம்!

தேவையான கூறுகள்

அர்டுடினோ யூனோ
16 * 2 எண்ணெழுத்து எல்சிடி
எல்சிடிக்கான I2C தொகுதி
ஈர்ப்பு அனலாக் pH சென்சார்
கம்பிகளை இணைக்கிறது
ப்ரெட்போர்டு

PH மதிப்பு என்றால் என்ன?

ஒரு பொருளின் அமிலத்தன்மையை அளவிட நாம் பயன்படுத்தும் அலகு pH என அழைக்கப்படுகிறது . "எச்" என்ற சொல் ஹைட்ரஜன் அயன் செறிவின் எதிர்மறை பதிவாக வரையறுக்கப்படுகிறது. PH இன் வரம்பு 0 முதல் 14 வரையிலான மதிப்புகளைக் கொண்டிருக்கலாம், ஏனெனில் 7 இன் pH மதிப்பு நடுநிலையானது, ஏனெனில் தூய்மையான நீரின் pH மதிப்பு சரியாக 7 ஆகும். 7 ஐ விடக் குறைவான மதிப்புகள் அமிலத்தன்மை கொண்டவை மற்றும் 7 ஐ விட அதிகமான மதிப்புகள் அடிப்படை அல்லது காரத்தன்மை கொண்டவை.

ஈர்ப்பு அனலாக் pH சென்சார் எவ்வாறு செயல்படுகிறது?

அனலாக் pH சென்சார் ஒரு தீர்வின் pH மதிப்பை அளவிட வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் பொருளின் அமிலத்தன்மை அல்லது காரத்தன்மையைக் காட்டுகிறது. இது பொதுவாக வேளாண்மை, கழிவு நீர் சுத்திகரிப்பு, தொழில்கள், சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு போன்ற பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த தொகுதிக்கு ஆன்-போர்டு மின்னழுத்த சீராக்கி சிப் உள்ளது, இது 3.3-5.5 வி டிசியின் பரந்த மின்னழுத்த விநியோகத்தை ஆதரிக்கிறது, இது 5 வி மற்றும் இணக்கமானது Arduino போன்ற எந்த கட்டுப்பாட்டு வாரியத்தின் 3.3V. வெளியீட்டு சமிக்ஞை வன்பொருள் குறைந்த நடுக்கத்தால் வடிகட்டப்படுகிறது.

தொழில்நுட்ப அம்சங்கள்:

சிக்னல் மாற்று தொகுதி:

விநியோக மின்னழுத்தம்: 3.3 ~ 5.5 வி
பிஎன்சி ஆய்வு இணைப்பான்
அதிக துல்லியம்: ±0.1@25°C
கண்டறிதல் வரம்பு: 0 ~ 14

PH மின்முனை:

இயக்க வெப்பநிலை வரம்பு: 5 ~ 60 ° C.
பூஜ்ஜியம் (நடுநிலை) புள்ளி: 7 ± 0.5
எளிதான அளவுத்திருத்தம்
உள் எதிர்ப்பு: <250MΩ

pH சிக்னல் மாற்று வாரியம்:

முள் விளக்கம்:

வி +: 5 வி டிசி உள்ளீடு

ஜி: தரை முள்

போ: pH அனலாக் வெளியீடு

செய்யுங்கள்: 3.3 வி டிசி வெளியீடு

க்கு: வெப்பநிலை வெளியீடு

pH எலக்ட்ரோடு கட்டுமானம்:

PH சென்சாரின் கட்டுமானம் மேலே காட்டப்பட்டுள்ளது. பி.எச் சென்சார் பொதுவாக "கண்ணாடி சவ்வு" என்று ஒரு முனை கொண்ட ஒரு கண்ணாடி பொருட்களால் உருவாக்கப்படும் ஒரு கோலை தெரிகிறது. இந்த சவ்வு அறியப்பட்ட pH இன் இடையக கரைசலில் நிரப்பப்படுகிறது (பொதுவாக pH = 7). இந்த மின்முனை வடிவமைப்பு கண்ணாடி சவ்வின் உட்புறத்தில் H + அயனிகளின் நிலையான பிணைப்புடன் ஒரு சூழலை உறுதி செய்கிறது. சோதனை செய்யப்பட வேண்டிய கரைசலில் ஆய்வு நீராடப்படும் போது, சோதனை கரைசலில் உள்ள ஹைட்ரஜன் அயனிகள் கண்ணாடி சவ்வு மீது நேர்மறையான சார்ஜ் செய்யப்பட்ட பிற அயனிகளுடன் பரிமாறத் தொடங்குகின்றன, இது சவ்வு முழுவதும் ஒரு மின் வேதியியல் திறனை உருவாக்குகிறது, இது மின்னணு பெருக்கி தொகுதிக்கு அளிக்கப்படுகிறது, இது திறனை அளவிடும் இரண்டு மின்முனைகளுக்கும் இடையில் மற்றும் அதை pH அலகுகளாக மாற்றுகிறது. இந்த ஆற்றல்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாட்டின் அடிப்படையில் pH மதிப்பை தீர்மானிக்கிறது.

நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு:

நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு ஒரு மின் வேதியியல் கலத்தின் செல் ஆற்றல், வெப்பநிலை, எதிர்வினை அளவு மற்றும் நிலையான செல் ஆற்றல் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவை வழங்குகிறது. தரமற்ற நிலைமைகளில், ஒரு மின் வேதியியல் கலத்தில் செல் ஆற்றல்களைக் கணக்கிட நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு முழு மின் வேதியியல் கலத்திற்கான மொத்த எலக்ட்ரோமோட்டிவ் சக்தியை (ஈ.எம்.எஃப்) கணக்கிடவும் நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாடு பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த சமன்பாடு ஒரு தீர்வின் PH மதிப்பைக் கணக்கிடப் பயன்படுகிறது. கண்ணாடி எலக்ட்ரோடு பதிலை நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாட்டால் நிர்வகிக்கப்படுகிறது:

E = E0 - 2.3 (RT / nF) ln Q எங்கே Q = எதிர்வினை குணகம் மின்முனையிலிருந்து E = mV வெளியீடு E0 = மின்முனையின் பூஜ்ஜிய ஆஃப்செட் R = சிறந்த வாயு மாறிலி = 8.314 J / mol-K T = ºK F = வெப்பநிலை ஃபாரடே மாறிலி = 95,484.56 சி / மோல் என் = அயனி கட்டணம்

Arduino pH மீட்டர் சுற்று வரைபடம்

இந்த Arduino pH மீட்டர் திட்டத்திற்கான சுற்று வரைபடம் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது:

Arduino உடன் pH சிக்னல் மாற்று வாரியத்தின் இணைப்பு:

Arduino மற்றும் PH சமிக்ஞை மாற்று வாரியத்திற்கு இடையிலான இணைப்பு கீழே உள்ள அட்டவணையில் காட்டப்பட்டுள்ளது.

அர்டுயினோ	PH சென்சார் போர்டு
5 வி	வி +
ஜி.என்.டி.	ஜி
அ 0	போ

PH மீட்டருக்கான புரோகிராமிங் Arduino

வெற்றிகரமான வன்பொருள் இணைப்புகளுக்குப் பிறகு, இப்போது Arduino ஐ நிரலாக்க நேரம் வந்துவிட்டது. Arduino உடன் இந்த pH மீட்டருக்கான முழுமையான குறியீடு இந்த டுடோரியலின் கீழ் பகுதியில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. திட்டத்தின் படிப்படியான விளக்கம் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

நிரலில் முதலில் செய்ய வேண்டியது தேவையான அனைத்து நூலகங்களையும் சேர்க்க வேண்டும். இங்கே என் விஷயத்தில், எல்சிடி டிஸ்ப்ளேவின் I2C இடைமுகத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கு “ LiquidCrystal_I2C.h” நூலகத்தையும், Arduino இல் I2C செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்துவதற்கு “ Wire.h ” ஐயும் சேர்த்துள்ளேன் .

#சேர்க்கிறது #சேர்க்கிறது லிக்விட் கிரிஸ்டல்_ஐ 2 சி எல்சிடி (0x27, 16, 2);

அடுத்து, அளவுத்திருத்த மதிப்பு வரையறுக்கப்படுகிறது, இது தீர்வுகளின் துல்லியமான pH மதிப்பைப் பெறுவதற்குத் தேவையானதாக மாற்றப்படலாம். (இது பின்னர் கட்டுரையில் விளக்கப்பட்டுள்ளது)

மிதவை அளவுத்திருத்தம்_ மதிப்பு = 21.34;

அமைவு () உள்ளே , எல்சிடி கட்டளைகள் எல்சிடியில் வரவேற்பு செய்தியைக் காண்பிப்பதற்காக எழுதப்பட்டுள்ளன.

lcd.init (); lcd.begin (16, 2); lcd.backlight (); lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("வரவேற்கிறோம்"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("சர்க்யூட் டைஜஸ்ட்"); தாமதம் (2000); lcd.clear ();

லூப் () இன் உள்ளே , 10 மாதிரி அனலாக் மதிப்புகளைப் படித்து அவற்றை ஒரு வரிசையில் சேமிக்கவும். வெளியீட்டு மதிப்பை மென்மையாக்க இது தேவை.

(int i = 0; i <10; i ++) {buffer_arr = அனலாக் ரீட் (A0); தாமதம் (30); }

பின்னர், பெறப்பட்ட அனலாக் மதிப்புகளை ஏறுவரிசையில் வரிசைப்படுத்தவும். இது தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் பிந்தைய கட்டத்தில் மாதிரிகளின் இயங்கும் சராசரியை நாம் கணக்கிட வேண்டும்.

(int i = 0; i <9; i ++) {for (int j = i + 1; j <10; j ++) {if (buffer_arr> buffer_arr) {temp = buffer_arr; buffer_arr = buffer_arr; buffer_arr = தற்காலிக; }}}

இறுதியாக, 6 மைய மாதிரி அனலாக் மதிப்புகளின் சராசரியைக் கணக்கிடுங்கள். இந்த சராசரி மதிப்பு உண்மையான pH மதிப்பாக மாற்றப்பட்டு எல்சிடி டிஸ்ப்ளேயில் அச்சிடப்படுகிறது.

(int i = 2; i <8; i ++) avgval + = buffer_arr; மிதவை வோல்ட் = (மிதவை) சராசரி * 5.0 / 1024/6; மிதவை ph_act = -5.70 * வோல்ட் + அளவுத்திருத்தம்_ மதிப்பு; lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("pH Val:"); lcd.setCursor (8, 0); lcd.print (ph_act); தாமதம் (1000); }

PH எலக்ட்ரோடின் அளவுத்திருத்தம்

இந்த திட்டத்தில் PH மின்முனையின் அளவுத்திருத்தம் மிகவும் முக்கியமானது. இதற்காக, அதன் மதிப்பு நமக்குத் தெரிந்த ஒரு தீர்வைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். சென்சாரின் அளவுத்திருத்தத்திற்கான குறிப்பு தீர்வாக இதை எடுத்துக் கொள்ளலாம்.

PH மதிப்பு 7 (காய்ச்சி வடிகட்டிய நீர்) ஒரு தீர்வு எங்களிடம் உள்ளது என்று வைத்துக்கொள்வோம். இப்போது எலக்ட்ரோடு குறிப்பு கரைசலில் தோய்த்து எல்.சி.டி.யில் காட்டப்படும் PH மதிப்பு 6.5 ஆக இருக்கும். அதை அளவீடு செய்ய, குறியீட்டில் உள்ள அளவுத்திருத்த மாறி “ அளவுத்திருத்த_ மதிப்பு” இல் 7-6.5 = 0.5 ஐச் சேர்க்கவும். அதாவது 21.34 + 0.5 = 21.84 மதிப்பை உருவாக்குங்கள். இந்த மாற்றங்களைச் செய்தபின், மீண்டும் குறியீட்டை Arduino இல் பதிவேற்றி, குறிப்பு தீர்வில் மின்முனையை நனைத்து pH ஐ மீண்டும் சரிபார்க்கவும். இப்போது எல்சிடி சரியான pH மதிப்பைக் காட்ட வேண்டும், அதாவது 7 (சிறிய வேறுபாடுகள் கணிசமானவை) . இதேபோல், சென்சார் அளவீடு செய்ய இந்த மாறியை சரிசெய்யவும். சரியான வெளியீட்டைப் பெற மற்ற எல்லா தீர்வுகளையும் சரிபார்க்கவும்.

Arduino pH சோதனையாளரை சோதித்தல்

இந்த Arduino pH மீட்டரை தூய நீர் மற்றும் எலுமிச்சை நீரில் நனைத்து முயற்சித்தோம், அதன் முடிவை கீழே காணலாம்.

சுத்தமான தண்ணீர்:

எலுமிச்சை நீர்:

Arduino ஐப் பயன்படுத்தி நாம் ஒரு pH சென்சார் உருவாக்க முடியும் மற்றும் பல்வேறு திரவங்களின் pH அளவை சரிபார்க்க இதைப் பயன்படுத்தலாம்.

முழுமையான குறியீடு மற்றும் ஆர்ப்பாட்டம் வீடியோ கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.