Meten van de zoutconcentratie met AC op basis van de geleidbaarheid
Voor de cursus metingen voor water aan de TU Delft, is een apparaat voor het meten van de zoutconcentratie op basis van de geleidbaarheid van het water met behulp van een Arduino UNO R3 gemaakt. Dit artikel bevat theorie van de achtergrond van het principe van de meting van de elektrische geleidbaarheid en ook een stapsgewijze regeling hoe het bouwen van een soortgelijk apparaat.
Achtergrond theorie
Een zout is een chemische binding tussen positieve en negatieve ionen. Ionen zijn positief of negatief geladen moleculen. Ionen zijn nodig om het gedrag van de elektriciteit in water. Dit betekent dat zuiver water (H2O) niet van elektriciteit voeren doet. In de andere kant betekent dit dat het meer zout is opgelost, hoe beter het water voert, dus het water levert een lagere resistent. Dit apparaat maakt gebruik van de variatie van de weerstand van het water om te bepalen van de opgeloste concentratie zout.
Het apparaat
Dit apparaat maakt gebruik van wisselstroom (AC) in 2 bars die zijn aangesloten op het water. AC is gebruikt ter vermindering van de redoxreactie die zich voordoen op de balken te krijgen meer betrouwbare resultaten. Bovendien is de meting wordt uitgeoefend door 2 andere bars die ook in contact met het water, maar niet in direct contact met de staven met AC voor meer continue en betrouwbare meting.
Wijten aan het feit dat de AC wordt gebruikt er is een diode brug ingevoerd zoals aangegeven in figuur 1. Deze diode brug krijgt AC als input en converteert deze naar een gelijkstroom (DC) als output. De conversie is nodig voor de metingen. Dus zonder omzetting zal het apparaat complementaire meten. Bijvoorbeeld wanneer 5 volt wordt geleverd in de eerste richting 3 volt zal worden gemeten. In de andere richting 5-3 = 2 volt zal worden gemeten.
Om aan te tonen van de meting op de Arduino kan men gebruik maken van een RGB-LED om te laten zien in welke interval ligt de meting. In dit voorbeeld worden 3 intervallen gebruikt. Dit kunnen worden gekalibreerd met 4 meting. Eerste maatregel met gedemineraliseerd water. Meet vervolgens 3 keer met een bekende concentratie. Dit is uw kalibratie.
Bouw van het apparaat
Hieronder staan de eisen om te bouwen van dit apparaat.
· Arduino UNO R3
· Breadboard
· 1 x 35v 470μf Rubycon condensator
· 4 x 1N007 Diodes
· 1 x 100 kΩ weerstand
· 1 x 100 Ω weerstand
· 3 x 220 Ω weerstand
· 1 x RGB-LED
· 10 x mannelijke jumper draden
· 4 x 120 mm Ø 5 mm roestvrij staal
· 4 x kabel 5 mm2 met connector
· 12 x moer Ø 5 mm
· 1 x 180 mL pot
Bars - als u eenmaal de vereisten die u kunt beginnen met het opbouwen van het deel dat heeft contact met het water. Men moet hechten de bars aan de cover zoals weergegeven in figuur 2.
Bars 1 en 2 zijn verbonden met AC. Bar 1 is aangesloten op het breadbord en in serie met een weerstand van 100 Ω. Na de weerstand gaat een jumper draad naar digitale poort 13. Bar 2 is rechtstreeks aangesloten op digitale poort 12. Dit is het AC-circuit.
Diode brug – de brug diode is weergegeven in figuur 3. De punten A en B in figuur 1 en 3 stroken. Op deze punten zijn respectievelijk de springen draden aan bars 3 en 4 verbonden met het breadboard.
Meting – zoals gezegd de jumping kabels zijn aangesloten in de punten A en B. Van punt C wordt de huidige reist naar de condensator. Op dit punt wordt het huidige geconverteerd naar directe stroom. Dat is de reden waarom de meting gebeurt hier. Om deze meting de pluspool is aangesloten op de analoge poort (A0) van de Arduino met een springende draad.
Grond - na de meting de huidige via de condensator naar punt d reist Van punt D die wordt gezonden aan punt A of B, afhankelijk van de situatie, en terug naar poort 12 of 13, is afhankelijk van welke de grond op dat moment.
Zowel de situatie A, in welke poort 13 laag en B, in welke 12 is is laag dus de grond, is weergegeven in figuur 4.
RGB-LED -The RGB-LED is apart aangesloten op de Arduino zoals weergegeven in figuur 5 en 6. De anoden zijn verbonden met de digitale ports5, 6 en 7. De kathode is aangesloten op de grond.
De code van de Arduino
De code is gebaseerd op de Arduino voorbeelden > 01. basics > ReadAnalogVoltage maar wordt uitgebreid tot het realiseren van AC, te meten na 2 seconden en te tonen van het resultaat als een specifieke kleur. Deze 3 delen worden gescheiden in het script.
Booleaanse flipFlop = true;
int tw = 10,0;
int tm = 2000.0;
int rood = 7;
int groen = 6;
int blauw = 5;
void setup () {}
pinMode (13, OUTPUT);
pinMode (12, OUTPUT);
pinMode(RED,OUTPUT);
pinMode(GREEN,OUTPUT);
pinMode(BLUE,OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop {}
Wisselstroom
Als (flipFlop == true) {}
digitalWrite (13, hoge);
digitalWrite (12, laag);
flipFlop = false;
}
else {}
digitalWrite (13, laag);
digitalWrite (12, hoge);
flipFlop = true;
}
Meten na 2 seconden
Als ((millis() % tm) < 20) {}
int sensorValue = analogRead(A0);
zweven spanning = sensorValue * (5.0 / 1023.0);
Serial.println(voltage);
vertraging(20);
Het resultaat als een specifieke kleur weergeven
Als (spanning < 2.5) {/ / concentratie < 1 gr / 100ml rood
digitalWrite(RED,HIGH);
digitalWrite(GREEN,LOW);
digitalWrite(BLUE,LOW);
}
Als (spanning > 2.5 en spanning < 3.9) {}
concentratie tussen 1 en 2 gr / 100mL (leidingwater in Nederland) groen
digitalWrite(RED,LOW);
digitalWrite(GREEN,HIGH);
digitalWrite(BLUE,LOW);
}
Als (spanning > 3.9) {/ / concentratie > 2 gr / 100ml blauw
digitalWrite(RED,LOW);
digitalWrite(GREEN,LOW);
digitalWrite(BLUE,HIGH);
}
}
}
Datum: 28-11-2014
Auteurs: Jef Vleugels & Grigor Ayvazyan
