Улучшение проекта: устранение изменчивости внешнего освещения

После нескольких дней работы с моим проектом я нашел способ его улучшить.

Я заметил, что с этими недорогими компонентами (мы используем только светодиоды и фотодиод!) Меры слишком сильно зависят от окружающего света, и это нехорошо, если мы хотим правильно читать данные в настоящая рабочая среда. Поскольку я заметил, что в солнечный день результаты лучше, чем при облачном свете или вечером, когда я использую электрическую лампу, я решил добавить третий светодиод, который всегда включен и обеспечивает только свет на палец. .

Датчик с тремя светодиодами (красный и белый)

С этим 3-светодиодным датчиком меры также принимаются под черной тканью, чтобы исключить окружающий свет, который всегда может измениться.

Теперь результаты лучше и больше не зависят от окружающего освещения.

Мне также пришлось повторно откалибровать оксиметр, как вы можете видеть из видео, через несколько секунд он правильно обнаруживает ударов в минуту и SpO2% :

DIY Air Sensor Now доступен для Использование преподавателями и гражданскими учеными

Опубликовано 14 сентября 2020 г.

Заинтересованы в проекте DIY, который поможет вам узнать о качестве воздуха? Исследователи из EPA опубликовали инструкции по созданию портативного датчика воздуха с батарейным питанием, названного AirMapper, который можно использовать в образовательных программах. Устройство предназначено для измерения двух загрязнителей воздуха, твердых частиц и углекислого газа, а также других условий окружающей среды. AirMapper также может выполнять измерения на заданном маршруте, например, на тропинке, идущей по соседству, во время прогулки или езды на велосипеде.

«Создание датчика может помочь студентам и другим людям узнать о том, как работают датчики воздуха, и дать им опыт работы в качестве гражданских ученых путем сбора научных данных», - говорит Сью Кимбро, инженер EPA на пенсии, которая вместе с коллегами работала над разработкой AirMapper. «Проект DIY может предоставить образовательные возможности для понимания концепций инженерии, технологий датчиков воздуха и атмосферных наук».

AirMapper был разработан в 2016 году как дополнение к станции Village Green, установленной в то же время в Чикаго, штат Иллинойс.Региональный офис EPA в Чикаго сотрудничал с городской начальной школой Джейн Аддамс и предоставлял AirMappers учителям и ученикам для использования при сборе данных о качестве воздуха в их районе. Они также использовали инструмент отображения данных Агентства по охране окружающей среды под названием RETIGO и вели научный журнал результатов. В рамках проекта планы уроков с интеграцией AirMapper были разработаны для классов с третьего по восьмой в качестве бесплатного ресурса для преподавателей, которые могут узнать о качестве воздуха.

Совсем недавно EPA сделало AirMappers доступными для членов сообщества в Канзас-Сити, штат Канзас, во время проекта KC-TRAQS - большого исследования по мониторингу воздуха, проводившегося с 2017 по 2018 год для получения информации о пространственной и временной изменчивости местного качества воздуха от близлежащих железнодорожных станций. , дорожное движение и другие источники загрязнения воздуха.Местные школы и общественные группы в пострадавших районах собирали измерения качества воздуха с помощью AirMappers.

Информация об AirMapper и инструкции по сборке и эксплуатации устройства доступны в отчете AirMapper Design, Operation and Maintenance. AirMapper измеряет твердые частицы, распространенный загрязнитель воздуха, выбрасываемый автомобилями, промышленными предприятиями, лесными пожарами и другими источниками, а также углекислый газ. Устройство может проводить измерения в режиме реального времени (с интервалом 10 секунд).Другие датчики, включенные в AirMapper, регистрируют температуру, влажность и уровни внешнего шума. В состав картографической составляющей системы входит датчик GPS.

Основная цель AirMapper - просветительская работа, повышение осведомленности о качестве воздуха и деятельность в области гражданской науки.

Чтобы узнать больше о других исследованиях, мероприятиях и образовательных ресурсах EPA, посетите Air Sensor Toolbox.

Узнать больше

Образовательные ресурсы, связанные с технологией датчиков воздуха

Как сделать до смешного дешевый аналоговый датчик давления

Сегодня я узнал, как сделать дешевый аналоговый датчик давления. Устали платить непомерные суммы за простой аналоговый датчик давления? Вот простой и легкий способ сделать невероятно дешевый аналоговый датчик давления. Этот датчик давления не будет очень точным с точки зрения измерения точного веса или подобных вещей, хотя его можно немного откалибровать, и если вы решите покрыть его чем-то вроде Plasti Dip, некоторые переменные, такие как влажность и т. быть минимизированным. Однако этот аналоговый датчик давления лучше всего подходит для создания таких вещей, как датчики на бампере, которые могут считывать переменные уровни давления, и различные другие приложения для датчиков касания / давления.

Материалы:

• Любая пена, рассеивающая статическое электричество (если вы когда-либо заказывали какие-либо микросхемы микросхем, вероятно, некоторые из них валяются. ИС часто устанавливаются в эту пену для транспортировки.) Или, если у вас ее нет, вы можете забрать ее из множество мест, например, этот
• Проволока
• (опция) Plasti Dip Rubber Coating

Инструкции

Шаг 1:

Отрежьте пену до нужного размера. Вы можете сократить его совсем немного и при этом получить хороший диапазон уровней сопротивления.Пенопласт на этом рисунке разрезан до квадрата размером менее половины дюйма и толщиной около 1/4 дюйма; после завершения каждый из них дает диапазон от 2,6 кОм до 400 Ом при полном сжатии.

Шаг 2:

Воткните в пену два провода. Убедитесь, что провода не соприкасаются и между ними есть небольшой зазор, чтобы при сжатии они не соприкасались. Чтобы убедиться, что провода не выходят наружу во время использования, я протолкнул провод насквозь и согнул их на концах.

Шаг 3 (необязательно):

На этом этапе ваш новый аналоговый датчик давления готов к использованию. Тем не менее, мне нравится накрывать его красивым покрытием, чтобы защитить его от износа, и может потребоваться небольшая электрическая изоляция в зависимости от того, для чего вы собираетесь его использовать.

Я предпочитаю покрывать датчик с помощью Plasti Dip или аналогичного жидкого пластикового покрытия. При использовании Plasti Dip, медленно окунитесь один раз и повесьте датчик, чтобы он высох.Подождите 20 минут и сделайте это снова. Это должно дать приятный толстый слой на датчике. Plasti Dip немного укрепит сенсор, поэтому не надевайте слишком много, если хотите, чтобы он оставался мягким. В этом случае, вероятно, достаточно одного слоя. Поиграйте с ним, чтобы настроить его по своему вкусу.

Как вариант, вы можете просто обернуть его изолентой или аналогичным материалом, но я обнаружил, что это не выдерживает длительного срока службы. Это также несет потенциально плохой побочный эффект клея на ленте, из-за которого пена не может повторно расширяться с течением времени и, таким образом, разрушает датчик давления.У Plasti Dip, похоже, нет этой проблемы с датчиками, которые я сделал.

Я также пробовал использовать немного вискозы, обернуть датчик давления и запечатать вокруг него. Это сработало очень хорошо. И, конечно же, вы можете вообще не накрывать его, если не беспокоитесь о поражении электрическим током при использовании этих устройств.

Вот и все. На этом этапе проверьте его на мультиметре, если он у вас есть. Вы должны увидеть хороший диапазон сопротивления в зависимости от того, насколько сильно вы нажимаете или нет.При необходимости вы можете подключить к нему резистор в зависимости от вашего использования.

Если вам понравилась эта статья, возможно, вам понравится наш новый популярный подкаст The BrainFood Show (iTunes, Spotify, Google Play Music, Feed), а также:

Источник:

• Хотел бы я вспомнить, где я это узнал. Я почерпнул это из учебника по электротехнике, который прочитал несколько лет назад, когда действительно начал изучать электротехнику.Но я не могу вспомнить, в каком учебнике он был, и, кажется, нигде не могу найти ссылку на этот удобный маленький трюк по созданию дешевого аналогового датчика давления. Если кто-нибудь знает книгу по электротехнике, в которой упоминается создание аналогового датчика давления таким образом, пожалуйста, дайте мне знать, чтобы я мог процитировать его здесь.

Лучший дешевый датчик влажности почвы своими руками

12.1 года назад дешево, электроника, датчик влажности, вода

Моя первая версия дешевого датчика влажности почвы мне очень понравилась, но у нее была пара недостатков.Первой проблемой была конструкция, хотя мне очень повезло с моей первой попыткой, хотя после попытки воссоздать дополнительные датчики, учитывая небольшое количество гипса между датчиком и датчиками, были настолько тонкими, что было очень легко сломать датчик, и у меня обычно есть около 25% успеха на более поздних творениях (должно быть, новичкам повезло с первым.

Вторая проблема заключалась в прочности. Учитывая, что мы играем с гипсом, и поскольку он взвешен в воде, он в конечном итоге разрушится, и мы мало что можем с этим поделать. Хотя с моими последними изменениями в моем автоматическом контейнере для выращивания, который включает автоматический полив в зависимости от влажности, я хочу, чтобы мои измерения оставались точными в течение всего сезона. Чтобы помочь с этим, я решил увеличить размеры датчиков, а также использую оцинкованные гвозди для предотвращения ржавчины. После нескольких попыток я придумал, как мне кажется, довольно надежный метод создания датчика влажности.

Как это работает:

В комментариях к предыдущему посту было много вопросов, так что, надеюсь, я смогу немного прояснить это здесь.

Технически гипсовый блок измеряет водное напряжение почвы. Когда гипсовый блок сухой, электричество не может проходить между зондами, что по существу делает зонд изолятором с бесконечным сопротивлением.

По мере того, как вода добавляется к проблеме, все больше электронов может проходить между зондами, эффективно уменьшая величину сопротивления между проблемой до точки, когда она полностью насыщается, когда зонд имеет практически нулевое сопротивление. Используя этот диапазон значений, вы можете определить количество воды, которое содержится в вашей почве.

Детали для дешевого датчика влажности почвы:

Строительство:

Возьмите универсальный нож и отрежьте трубку немного длиннее, чем ваши гальванизированные гвозди. Постарайтесь сделать разрез как можно более прямым, хотя он не обязательно должен быть идеальным.

Используйте универсальный нож, чтобы разрезать пластиковую трубку меньшего размера по длине, это упростит удаление датчика почвы после застывания плесени.

Дополнительно: сделайте разрез по диагонали, чтобы предотвратить потенциальную вертикальную линию излома.

Если вы были очень осторожны с вертикальными надрезами, вы можете избежать этого шага, но, чтобы полностью не пролить гипс на рабочий стол, я просверлил четыре отверстия немного больше, чем ваша трубка. Я использовал эти отверстия для поддержки, но также для того, чтобы поймать любую часть штукатурки в зазорах от вас, чем точные вертикальные разрезы.

Соблюдая осторожность, чтобы трубки совпадали там, где вы разделяете трубку по вертикали, вставьте трубки в отверстия (или осторожно на плоской поверхности). Смешайте штукатурный гипс Paris и осторожно заполните им до верха.Трение между трубками должно обеспечивать водонепроницаемое уплотнение в том месте, где вы сделали разрез, хотя, если гипс немного тонкий и кажется, что он протекает, подождите пару минут, чтобы гипс успел немного застыть, и попробуйте еще раз, тогда он не должно иметь вязкости, чтобы просачиваться через очень маленький зазор, который может вызвать утечку.

Возьмите два гальванизированных гвоздя и протолкните их через небольшой кусок вощеной бумаги. Вы также можете дать штукатурке застыть в течение нескольких минут, а затем погрузить гвозди в штукатурку.Мне нравится первый метод, так как сила тяжести гарантирует, что они падают строго вниз и параллельно друг другу. Что касается интервала, я поэкспериментировал с промежутками между датчиками и пришел к выводу, что это не имеет большого значения. Пока есть зазоры (они не соприкасаются), вы должны получить достоверные результаты.

Дождитесь отверждения сенсора в течение примерно часа и извлеките его из просверленных отверстий в древесине.

Осторожно потяните назад пластиковую трубку, и вы получите хороший чистый датчик почвы.

Разложите их, чтобы они высохли на 24 часа, чтобы они полностью высохли и их строительство завершено.

Есть пара вариантов крепления проводов. Лучше всего припаять их к зондам, хотя для этого вам нужно нагреть гвоздь достаточно горячим, чтобы обеспечить прочное паяное соединение. Мой маленький паяльник на 15 Вт просто не может выделять тепло для этого, поэтому я предпочитаю метод намотки проводов. Я беру около дюйма провода, снимаю около дюйма изоляции и плотно наматываю вокруг зонда.Поскольку медь будет ржаветь и может стать причиной поломки, вы захотите изолировать это соединение и датчики от влаги. Несколько мазков горячего клея подойдут. Я планирую попробовать жидкий пластик, хотя в настоящее время меня нет, и когда он у меня будет под рукой, я расскажу, как он прошел.

Как использовать дешевый датчик влажности почвы

Вы можете просто подключить мультиметр и проверить сопротивление, хотя, если вы хотите создать что-либо автоматизированное, вам потребуется использовать интегральную схему (ИС) или платформу для прототипирования электроники, такую ​​как Arduino.Подав напряжение на одну сторону датчика и используя цепь разделения напряжения, подключенную к земле и аналоговому входу, вы можете затем измерить напряжение, проходящее через зонд. Чем выше напряжение, тем выше влажность почвы.

Заключение

Вышеупомянутое должно дать вам все необходимое для создания собственного дешевого датчика влажности почвы и того, как его использовать. Его можно использовать как датчик влажности почвы для полива комнатных растений, как я его использую.Этот же датчик влажности может использоваться для мониторинга содержания влаги в почве за пределами помещения, чтобы активировать (или предупредить вашу оросительную систему), чтобы сэкономить деньги на счетах за воду и / или поддерживать постоянный уровень влажности в ваших растениях, что может значительно улучшить чувствительность к воде культур, таких как помидоры. .

Теги: arduino, дешево, гроубокс, led, уличные растения, томаты, овощи

Как сделать датчик дневного света в Майнкрафт

В этом руководстве Minecraft объясняется, как создать датчик дневного света со снимками экрана и пошаговыми инструкциями.

В Minecraft датчики дневного света - один из многих механизмов, которые вы можете сделать.

Давайте разберемся, как сделать датчик дневного света.

Поддерживаемые платформы

Датчик дневного света доступен в следующих версиях Майнкрафт:

* Версия, в которой он был добавлен или удален, если применимо.
ПРИМЕЧАНИЕ. Pocket Edition (PE), Xbox One, PS4, Nintendo Switch и Windows 10 Edition теперь называются Bedrock Edition. Мы продолжим показывать их индивидуально для истории версий.

Где найти датчик дневного света в творческом режиме

Определения

• Платформа - это подходящая платформа.
• Версия (и) - это номера версий Minecraft, где элемент можно найти в указанном месте меню ( мы протестировали и подтвердили этот номер версии ).
• Расположение меню "Креатив" - это расположение элемента в меню "Креатив".

Материалы, необходимые для изготовления датчика дневного света

В Minecraft это материалы, которые вы можете использовать для создания датчика дневного света:

СОВЕТ: Вам нужно использовать только один вид деревянных плит! Необязательно собирать их все.

Как создать датчик дневного света в режиме выживания

1. Откройте меню крафта

Сначала откройте свой верстак, чтобы у вас была крафтовая сетка 3x3, которая выглядела так:

2. Добавьте элементы для изготовления датчика дневного света

В меню крафта вы должны увидеть область крафта, состоящую из сетки крафта 3x3. Чтобы сделать датчик дневного света, поместите 3 стеклянных, 3 нижних кварца и 3 деревянных плиты в сетку крафта 3x3.

При работе с деревянными плитами вы можете использовать любые виды деревянных плит, такие как дуб, ель, береза, джунгли, акация, темный дуб, малиновый или искривленные плиты. В нашем примере мы используем 3 дубовые плиты.

При изготовлении датчика дневного света важно, чтобы стеклянные, нижний кварц и деревянные плиты располагались в точном соответствии с рисунком ниже. В первом ряду должно быть 3 стакана. Во втором ряду должно быть 3 нижних кварца. В третьем ряду должно быть 3 плиты из дерева. Это рецепт изготовления датчика дневного света в Minecraft.

Теперь, когда вы заполнили рабочую область правильным узором, датчик дневного света появится в поле справа.

3. Переместите датчик дневного света в инвентарь

После того, как вы создали датчик дневного света, вам нужно переместить новый предмет в свой инвентарь.

Поздравляю, вы сделали датчик дневного света в Майнкрафт!

Идентификатор и название предмета

• Ява
• ПЭ
• Xbox
• PS
• Нинтендо
• Win10
• Edu

Minecraft Java Edition (ПК / Mac)

В Minecraft датчик дневного света имеет следующие имя, идентификатор и значение данных:

Ознакомьтесь с полным интерактивным списком идентификаторов Minecraft с возможностью поиска.

Майнкрафт Карманное издание (PE)

В Minecraft датчик дневного света имеет следующие имя, идентификатор и значение данных:

Товар	Описание ( Minecraft ID Name )	Minecraft ID	Minecraft Данные Значение	Платформа	Версия (и)
	Датчик дневного света ( minecraft: daylight_ детектор )	151	0	Карманное издание (PE)	0. 16,0 - 1,18,2

Ознакомьтесь с полным интерактивным списком идентификаторов Minecraft с возможностью поиска.

Майнкрафт Xbox One

В Minecraft датчик дневного света имеет следующие имя, идентификатор и значение данных:

Ознакомьтесь с полным интерактивным списком идентификаторов Minecraft с возможностью поиска.

Майнкрафт PS4

В Minecraft датчик дневного света имеет следующие имя, идентификатор и значение данных:

Товар	Описание ( Minecraft ID Name )	Minecraft ID	Minecraft Данные Значение	Платформа	Версия (и)
	Датчик дневного света ( minecraft: daylight_ детектор )	151	0	PS4	1. 14,0 - 1,18,2

Ознакомьтесь с полным интерактивным списком идентификаторов Minecraft с возможностью поиска.

Майнкрафт Nintendo Switch

В Minecraft датчик дневного света имеет следующие имя, идентификатор и значение данных:

Ознакомьтесь с полным интерактивным списком идентификаторов Minecraft с возможностью поиска.

Майнкрафт Windows 10 Edition

В Minecraft датчик дневного света имеет следующие имя, идентификатор и значение данных:

Ознакомьтесь с полным интерактивным списком идентификаторов Minecraft с возможностью поиска.

Minecraft Education Edition

В Minecraft датчик дневного света имеет следующие имя, идентификатор и значение данных:

Товар	Описание ( Minecraft ID Name )	Minecraft ID	Minecraft Данные Значение	Платформа	Версия (и)
	Датчик дневного света ( minecraft: daylight_ детектор )	151	0	Выпуск для образовательных учреждений	1. 0 - 1.14.31

Ознакомьтесь с полным интерактивным списком идентификаторов Minecraft с возможностью поиска.

Определения

• Описание - так называется элемент, а ( Minecraft ID Name ) - строковое значение, которое используется в игровых командах.
• Minecraft ID - это внутренний номер предмета.
• Minecraft DataValue (или значение урона) определяет вариант блока, если для идентификатора Minecraft ID существует более одного типа.
• Платформа - это подходящая платформа.
• Версия (и) - это номера версий Minecraft, для которых действительны идентификатор и имя Minecraft.

Накапливаемая информация

Определения

• Стекируемый указывает, можно ли складывать элемент ( с более чем 1 элементом в стопке ).
• Размер стопки - максимальный размер стопки для этого элемента. В то время как некоторые предметы в Minecraft можно складывать до 64 штук, другие предметы можно складывать только до 16 или 1.(ПРИМЕЧАНИЕ : эти размеры стека предназначены только для ванильного Minecraft. Если вы используете мод, некоторые моды могут изменять размер стека для элемента. )

Подать команду на датчик дневного света

• Ява
• ПЭ
• Xbox
• PS
• Нинтендо
• Win10
• Edu

Отдать команду в Minecraft Java Edition (ПК / Mac)

В Minecraft Java Edition (ПК / Mac) 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17, 1.18 и 1.18.1, команда / give для датчика дневного света:

 / give @p daylight_detector 1 

В Minecraft Java Edition (ПК / Mac) 1.8, 1.9, 1.10, 1.11 и 1.12 команда / give для датчика дневного света:

 / give @p daylight_detector 1 0 

Дайте команду в Minecraft Pocket Edition (PE)

В Minecraft Pocket Edition (PE) 0. 16.0, 1.0, 1.1, 1.2, 1.4.0, 1.5.0, 1.6.0, 1.7.0, 1.8.0, 1.9.0, 1.10.0, 1.11.0, 1.12.0, 1.13.0, 1.14.0, 1.16.0, 1.17.0, 1.18.0, 1.18.1 и 1.18.2, команда / give для датчика дневного света:

 / give @p daylight_detector 1 0 

Дайте команду в Minecraft Xbox One

В Minecraft Xbox One 1.6.0, 1.7.0, 1.8.0, 1.9.0, 1.10.0, 1.11.0, 1.12.0, 1.13.0, 1.14.0, 1.16.0, 1.17.0, 1.18 .0, 1.18.1 и 1.18.2, команда / give для датчика дневного света:

 / give @p daylight_detector 1 0 

Дайте команду в Minecraft PS4

В Minecraft PS4 1.14.0, 1.16.0, 1.17.0, 1.18.0, 1.18.1 и 1.18.2, команда / give для датчика дневного света:

 / give @p daylight_detector 1 0 

Командуйте в Minecraft Nintendo Switch

В Minecraft Nintendo Switch 1.6.0, 1.7.0, 1.8.0, 1.9.0, 1.10.0, 1.11.0, 1.12.0, 1.13.0, 1.14.0, 1.16.0, 1.17.0, 1.18 .0, 1.18.1 и 1.18.2, команда / give для датчика дневного света:

 / give @p daylight_detector 1 0 

Дайте команду в Minecraft Windows 10 Edition

В Minecraft Windows 10 Edition 0. 16.0, 1.0, 1.1, 1.2, 1.4.0, 1.5.0, 1.6.0, 1.7.0, 1.8.0, 1.9.0, 1.10.0, 1.11.0, 1.12.0, 1.13.0, 1.14. 0, 1.16.0, 1.17.0, 1.18.0, 1.18.1 и 1.18.2, команда / give для датчика дневного света:

 / give @p daylight_detector 1 0 

Дайте команду в Minecraft Education Edition

В Minecraft Education Edition 0.14.2, 1.0, 1.0.18, 1.0.21, 1.4.0, 1.7.0, 1.9.0, 1.12.0, 1.12.60 и 1.14.31 команда / give для датчика дневного света это:

 / give @p daylight_detector 1 0 

Салат в день - 4-й пост - Датчик pH своими руками

Крис отметил в начале третьей недели «Контекстной электроники» ценность знания схемы, лежащей в основе схемы, по сравнению с тем, чтобы соглашаться на полное решение от третьей стороны.В моем случае я постоянно задаюсь вопросом - как, черт возьми, датчик pH определяет pH? И дополнительный вопрос - по проводимости тоже! Мой главный приоритет в моей самостоятельной гидропонной станции - «бесплатная поддержка». После более чем 20-летнего отгрузки программного обеспечения я понял, что это невозможно. Однако это важный принцип. Всегда лучше хорошо знать, что я создаю. Кроме того - это приносит мне YIPPEE! МОМЕНТ - так много нужно узнать.

Цели этого поста включают получение:

• интуитивное понимание того, что такое измерение pH.
• сильное сцепление с деталями, входящими в контур измерения pH.
• Займитесь чем-нибудь, чтобы вместе мы могли строить и учиться вместе.

• обсуждает значение pH для здоровья растений. Об этом рассказывается в других сообщениях.
• рабочий прототип. Этот пост посвящен знакомству с контуром pH.
• выбор щупа.

Обучение - это потрясающе. Как необычно иметь возможность учиться у других, которые охотно делятся своими знаниями.СПАСИБО! Ведь знание действительно сильнее валюты. А обучение в сообществе действительно более действенно, чем учебник.

• EME Systems за отличную статью о том, как и почему pH-контур.
• @SparkysWidgets - Купил pH-контур. Его схема phSensor и сообщение в блоге - это все, что вам нужно для начала. Поскольку у меня недостаточно знаний в области электроники, я сначала не понял большую часть сообщения. Это заставило меня записать то, что я здесь узнал.
• Страницы pH - полезная информация о том, как построить датчик pH.
• Крис Гэммелл - наш очень знающий и одаренный инструктор по контекстной электронике. Курс, который я очень рекомендую, если вы заинтересованы в превращении своих прототипов в печатные платы и попутно узнаете много нового об электронике. Чем больше времени я провожу с Крисом, тем больше понимаю, какой он исключительный человек - как в знаниях, так и в этике. Крис прекрасно разбирается в схемах!
• Дэйву Джонсу за его отличные видео по различным аспектам того, что нам нужно знать об электронике.Последний на операционных усилителях потрясающий.
• Подраздел Hydro. Спасибо всем знающим людям, которые любезно делятся своим опытом и тем, что они узнали.
• Субреддит AskElectronics. Спасибо за ответы на вопросы, которые могут показаться вам очевидными.

Еще раз - спасибо. Это намного лучшая учебная среда, чем то, что я помню лет 20 назад или около того. В то время казалось, что мы считали «знание - сила» мотивированным на Я, и непонимание того, что общие знания намного сильнее, чем знания Я.

Не очень разбираясь во внутренностях устройства для измерения pH, я потратил немного времени на чтение того, что, черт возьми, заставляет эти штуки работать. Оказывается, устройство для измерения pH состоит из зонда и вольтметра. Приношу свои извинения, если вы закатываете глаза при таком очевидном заключении. До сих пор pH был просто числом в электронной таблице. Теперь мне постоянно интересно, почему? Мне нравится сочетание жизни, химии, электроники, математики и программирования. Но есть большая вероятность, что вы уже получили удовольствие от изучения всего этого - вероятно, в 5-м классе науки… Для тех, кто не изучал этот материал, но теперь заинтересован, я резюмирую то, что я узнал.

Зонд представляет собой стеклянный электрод. Он измеряет концентрацию иона водорода (иона H +) в жидкости. Изображение и более подробное объяснение можно найти в этом посте.

Датчик pH (стеклянный электрод)

Когда зонд помещается в жидкость, ионы H + движутся к стеклянному электроду. Это создает крошечный ток, который измеряет датчик pH. Больше перемещающихся ионов H + означает более высокое напряжение, а значит, жидкость более кислая.Нижнее - более основное. Когда я смотрю на это с этой точки зрения, я вижу сравнение между датчиком pH и батареей. Как и батарея, датчик pH генерирует ток. Датчик pH делает это, заставляя суетиться ионы H +.

Напряжение можно измерить, как и у батареи. Напряжение электродов измеряется по уравнению Нернста. Это уравнение используется для подтверждения того, что изменение на 1 единицу pH происходит при изменении напряжения на -59,16 мВ. Значения pH могут варьироваться от 0 (высокая кислотность) до 14 (сильное основание). Учитывая диапазон pH и изменение напряжения (59 мВ) на единицу pH, диапазон напряжений, которые покажет зонд pH, составляет: +/- 7 * 59 мВ или +/- 413 мВ. При pH 7 (нейтральный pH) зонд выдает 0 вольт.

При изменении напряжения не -59,16 мВ

Для получения точных показаний необходимо выполнить две настройки:

• температура
• деградация зонда

Графики в сообщении SparkysWidgets дают хорошую визуализацию взаимосвязи между значениями pH и температурой:

Температура

Количество вольт между единицами pH зависит от температуры раствора.-59,16 мВ предполагает, что раствор имеет температуру 25 ° C / 77 ° F. Погуглил температурный коэффициент, вернул -0,1984 мВ на ° C. Таким образом, наклон составляет -54,2 милливольта на единицу pH при 0 ° C и -74,04 милливольта на единицу pH при 100 ° C.

Деградация

Подобно батарее, потенциал напряжения газового зонда со временем ослабевает. Точные показания должны калибровать показания pH с учетом ухудшения сигнала. Для калибровки мне нужен раствор, имеющий pH 7, а другой - 4.Время от времени - скажем, каждые две недели - я должен проверять эти известные решения и корректировать температуру. Если напряжение известных растворов не равно 0 В для pH 7 и (59,16 * 4) 0,237 В для pH 4, показания должны быть скорректированы с учетом этих отклонений.

Требования

Пришло время разработать датчик pH. Требования включают:

• Напряжение, создаваемое датчиком pH, можно считать с цифрового вывода ввода / вывода Arduino Uno.
• «довольно точные» показания.Значение pH 5 составляет всего 59 мВ по сравнению с pH 6. Это очень небольшая величина дифференциального напряжения для точного измерения. Это связано с тем, что зонд pH сделан из стекла, которое создает очень небольшой электрический ток. Это означает, что он имеет очень высокий выходной импеданс, обычно около 100 МОм или более. SpakysWidgets отмечает: « Типичный пробник имеет импеданс от 50 МОм до 500 МОм, а поскольку 100 МОм * 1 нА = 0,1 В, даже один паразитный наноампер может отбросить наши измерения почти на 2 полных единицы ph .”Для того, чтобы чтение было осмысленным, конструкция должна устранять большую часть шума и посторонних помех.
Измерения напряжения
• должны интерпретировать как отрицательные, так и положительные напряжения, так как разница напряжений составляет +/- 0,414 В
• низкая стрела.

Дизайн

Компоненты

Требования приводят к тому, что главными героями датчика pH являются операционные усилители. Я использую два:

• Один операционный усилитель изолирует цепь, которая будет измеряться, от цепи, обеспечивающей чтение.Это будет иметь большое значение для предотвращения помех от датчика pH.
Один операционный усилитель
• усилит сигнал, чтобы его можно было прочитать цифровым выводом ввода-вывода Arduino.

наиболее важные характеристики операционного усилителя заключаются в его способности быть как можно более «идеальным» при рассмотрении атрибутов, которые могут внести изменения в измерение pH:

• низкое входное смещение - в пикоусилителях
• высокий входной импеданс - это означает, что операционный усилитель потребляет минимально возможный ток.Это также поможет свести к минимуму изменения в измерениях из-за используемых деталей.

Мне также понадобится:

• АЦП для преобразования входящего аналогового сигнала в цифровой сигнал, который может быть прочитан Arduino Uno.
• - зарядный насос для обработки показаний -5В при использовании 5В Arduino в качестве источника питания.
• несколько конденсаторов для фильтрации шума.

Конструкция

Зачем изобретать велосипед? Кроме того, на данном этапе обучения меня все еще знакомят с компонентами и тем, что они делают.Я решил изучить схему схемы, пройдя по схеме SparkysWidget на GitHub. В этом разделе я рассмотрю компоненты, о которых упоминал ранее.

Операционные усилители

являются центральным компонентом цепи pH. Их работа:

• отрегулируйте сигнал pH так, чтобы он мог быть прочитан Arduino (через АЦП).
• отфильтровывает шум в сигнале pH.

Отрегулируйте сигнал

Придуманная мной диаграмма помогла мне понять, что происходит.Несмотря на то, что SparkysWidgets сказал это, я не понимал, что на самом деле происходит, пока не сломал ступеньки. Этот процесс помог мне лучше понять основы операционного усилителя. Я объясню, что происходит на каждом этапе, если это вам поможет.

Прежде чем сигнал напряжения, генерируемый этими активными ионами водорода, может быть считан Arduino (и преобразован в цифровой из аналогового с помощью АЦП), крошечный сигнал, исходящий от датчика pH, должен быть преобразован в значение от 0 до 5 В - напряжение диапазон, который будет читать Arduino.На схеме это показано в трех формах:

• block - если шаг был черным ящиком, это то, что он делает
• 101 - упрощенный чертеж «за кулисами» с использованием стандартного чертежа неинвертированного ОУ.
• за кулисой - фрагменты схемы взяты из схемы SparkysWidgets в GitHub.

1. Сигнал поступает от датчика pH

Я отмечал выше, что сигнал, создаваемый зондом pH, находится в диапазоне:

• pH 0 =.414 вольт
• pH 7 = 0 вольт
• pH 14-414 В

2. Усилить сигнал

Погуглив по запросу «усиление операционного усилителя», я получил формулу усиления:

Использование резисторов на схеме SparkysWidgets, усиление = V (выход) / V (вход) = 1 + R8 / R7 = 1 + 4,7 = 5,7

Усиление = V (выход) / V (вход) = 5,7. Или V (выход) = 5,7 * V (вход). Когда pH раствора равен 0 (сильная кислота), V (дюйм) составляет 0,414. Когда pH равен 14, V (дюйм) составляет -414.

Таким образом, V (выход), основанный на V (вход) и усилении, составляет:

В (вне кислого pH) = 5.7 * 0,414 В = 2,36 В

В (вне основного pH) = 5,7 * -. 414 В = -2,36 В

Для считывания значения напряжения с Arduino диапазон показаний должен быть от 0 до 5 В. Один из способов сделать это - добавить к показанию 2,5 В. Значения V (выход) операционного усилителя с усилением становятся значениями V (вход) для операционного усилителя со смещением. Сопоставление этого с 5V и 0V:

В (высокий) = 5 В = В (при кислых значениях pH) + V (смещение) = 2,36 В + 2,5 В = 4,86 ​​В

В (низкое) = 0 В = В (в основных значениях pH) + V (смещение) = -2,36 В + 2,5 В = 0,14 В

Скетч Arduino будет получать показания между.14 В и 4,86 ​​В

Избавьтесь от шума

Поскольку в датчике pH используется стекло, получить хороший сигнал довольно сложно. Вдобавок неизбежен некоторый шум. Стандартный способ справиться с этим - установить фильтр нижних частот в цепи в том месте, где он лучше всего работает для устранения шума. Вот почему схема SparkysWidgets включает конденсатор емкостью 1 мкФ на операционном усилителе с усилением.

Я думал, что это объяснение суммирует, как конденсатор используется для подавления высокочастотного шума:

Импеданс конденсатора уменьшается с увеличением частоты.

Рисунок Криса помогает увидеть, как конденсатор работает в сигналах высокой и низкой частоты

Этот низкий импеданс, параллельный сопротивлению нагрузки, имеет тенденцию закорачивать высокочастотные сигналы, снижая большую часть напряжения на последовательном резисторе R1.

Шипы (шум) поглощаются конденсатором, поскольку, когда шип проходит по цепи, он хочет пройти путь наименьшего сопротивления. Когда у него есть выбор между путем с резистором и конденсатором с низким импедансом, он выбирает путь конденсатора.

АЦП

Как видно из аббревиатуры, АЦП принимает сдвинутый аналоговый сигнал, поступающий от операционного усилителя сдвига, и оцифровывает, чтобы Arduino мог интерпретировать значение.

Разрешение

Для большинства диаграмм pH, подобных этой, требуется разрешение в одну десятичную точку. Я хочу иметь возможность точно определять pH 7 и 7,1. Мне не нужно различать 7.12 и 7.13.

Я отмечал ранее, что при температуре 25 ° C на единицу pH приходится -59,16 мВ. Затем сигнал был усилен на 5.7. Это изменяет величину напряжения между единицами измерения pH на -59,16 * 5,7 = -337,212 мВ. Значение pH 7,1 возникает при 33,721 мВ на 0,1 единицы pH. Учитывая это, АЦП с 8-битным разрешением должен быть достаточно хорош.

Поскольку я следовал рекомендациям SparkysWidgets по использованию MCP3221, я не подумал рассмотреть АЦП Arduino. К счастью, люди в субреддите AskElectronics сделали:

[-] deadycool 3 очка 19 часов назад

Почему вы не используете аналоговые входы Arduino?

Я начну с использования АЦП Arduino и посмотрю, «достаточно ли он хорош».«На данный момент я думаю, что это так. Использование ADC Arduino снизит уровень сложности, поскольку мне не нужно думать о I2C или SPI для связи с ADC, а также снизит BoM.

Какой интерфейс связи

Если бы я использовал отдельный АЦП, я мог бы использовать последовательный порт, I2C или SPI для связи с ним. Я достаточно использовал последовательную связь на Arduino, чтобы почувствовать, что могу добиться большей точности по I2C или SPI. Я выбрал I2C из-за этого цифрового поиска. АЦП с интерфейсом SPI стоили 1 доллар или больше, чем АЦП с интерфейсом I2C.Похоже, разница в большей частоте дискретизации для шины SPI. Это имеет смысл, потому что SPI - более быстрая шина, чем I2C. Однако частота дискретизации, предлагаемая АЦП, использующими шину I2C для связи с Arduino, подходит для моих нужд. Цель - сэкономить на БМ там, где это имеет смысл. В этом случае имеет смысл использовать шину I2C.

Я сравню результаты, полученные с использованием аналогового входа Arduino, с той же частью, которую использует SparkysWidgets - MCP3221. Стоимость составляет 1,73 доллара за 1 штуку на дигике.com. Тактовая частота по умолчанию для шины I2C на Arduino составляет 100 кГц, что достаточно быстро. На рис. 6.2 спецификации рекомендуются подтягивающие резисторы 10 кОм для линий SDA и SCL.

Избавьтесь от шума

mash_taiters отметили хорошее «практическое правило»: вы всегда должны включать развязывающие конденсаторы на выводы питания микросхем (обычно 0,1 мкФ). Они дешевые, маленькие и избавят вас от головной боли.

Эти советы пересказаны в 6.4.2 техпаспорта: С этим устройством всегда следует использовать байпасный конденсатор, соединяющий VDD с землей, и его следует размещать как можно ближе к контакту устройства.Рекомендуется емкость байпасного конденсатора 0,1 мкФ. Добавление этого конденсатора должно справиться с любыми всплесками шума.

VREF

Причины, по которым я мог бы захотеть использовать ИС опорного напряжения, включают:

• стабильное опорное напряжение для измерения входного / выходного напряжения.

• более простое / точное преобразование из аналогового в цифровой.

kizzap отметил: «Что касается Vref, выбранное здесь напряжение может быть очень важным при определении диапазона сигнала, который может прочитать АЦП. Он также может определять, насколько сложными будут математические вычисления в вашем коде:
Допустим, у вас есть 12-битный АЦП. это означает, что у вас есть 4096 шагов между 0 вольт и Vref. если у вас Vref как 5 вольт, вы получите 1,2207… мВ на шаг (кстати, игнорируя INL и DNL). если вместо этого вы используете, скажем, эталон 4,096 В, помимо того, что он обычно более стабилен, чем отключение логического источника, это значительно упростит математику, поскольку вы получите чистый 1 мВ на деление.”

Я предполагаю - я могу ошибаться - что использование VDD вместо включения ИС опорного напряжения, такой как MCP1541, подходит для этого приложения.

Нагнетательный насос

SparkysWidgets использует TPS60400. В техническом паспорте есть красивый рисунок, показывающий, как легко установить этот чип в схему:

Я пришел к выводу, что схема, которую предоставил нам SparkysWidgets, очень близка к тому, что я бы создал, учитывая мои новые знания. Так что я просто собираюсь сослаться на это.СПАСИБО SPARKYSWIDGETS!

Благодаря тем, что уже использовались ранее, я обнаружил, что создание схемы датчика pH не так уж и сложно. Прошивку еще нужно написать. Это не будет слишком сложно, учитывая большой объем информации, которой поделились люди. Удивительный.

Я думал, что знаю об операционных усилителях больше, чем я. Мне потребовалось удивительно много времени, чтобы понять, что делают операционные усилители и как они это делают. Даже с предоставленной информацией SparkysWidgets.Моя задача - интерпретировать то, что я говорю, в контексте моего новичка в схемах. Я публикую это на тот случай, если другие могут оказаться в одной обучающей лодке и могут извлечь пользу из моей интерпретации. Кроме того, я надеюсь, что люди исправят сделанные мной ошибки или предложат улучшения. Это было бы потрясающе!

Мне нужно создать прототип этой схемы, поэтому я буду заказывать детали и размещать их на макете.

Пока я жду детали, буду копаться в построении цепи EC (проводимости).Я предполагаю, что две схемы будут похожи, и очень рад это узнать.

Спасибо, что дочитали до этого места.

Найдите, чему можно улыбнуться.

В (отображение кислотного pH до 5 В) =

0V = V (в базовых значениях pH) + V (смещенные базовые значения pH), V (смещенные базовые значения pH) = 0V - (-2.36) = 2,36

Анализируя происходящее, выполняется аналоговое измерение, которое затем усиливается. Это должно означать, что операционный усилитель будет играть важную роль в схеме. Аналоговый сигнал преобразуется в цифровой. Похоже, мне понадобится АЦП. Наконец, нужна функция преобразования. Здесь на помощь приходит математика. Я не силен в математике, поэтому благодарю Спарки за то, что он пришел на помощь.

Между прочим - если вы, как и я, новичок в использовании операционных усилителей, я настоятельно рекомендую видео Дэйва Веверса на Youtube (подлежит уточнению: ссылка и название видео).Посмотрев это видео, вы получите дополнительный бонус: вы узнаете, что такое «укроп».

Спарки указывает, что pH логарифмически пропорционален кислотности - активности концентрации ионов водорода. Логарифмическое соотношение между значением pH и активностью ионов водорода означает:

Для каждого шага pH мы видим десятикратное изменение концентрации, например, pH 8 имеет 1/10 активности ионов, как pH 7.

Неудивительно, что листья моего растения огурца пожелтели, когда pH снизился более чем на 1 шаг.Бедное растение не могло усваивать необходимое количество питательных веществ. Я понимаю, почему поддержание правильного уровня pH так важно для здоровья растения.

Чтобы я не мог догадаться, Спарки указывает, что логарифмическое соотношение:

pH = -log10 (активность концентрации ионов водорода)

Все это на самом деле означает, что когда концентрация выше по обе стороны от зонда, поток ионов вызывает небольшое напряжение между электродами зонда, это напряжение может колебаться как +/-, что будет указывать либо на кислоту, либо на основание.

Значение pH может находиться в диапазоне от 0 (высокая кислотность) до 14 (сильное основание). pH 7 находится посередине. Любое значение pH <7 считается кислым. Показание> 7 является основным. Спарки заверяет нас, что зонд

генерирует -59 мВ / pH. При этом эффективный диапазон составляет +/- 0,059 * 7 вольт или +/- 0,413 вольт.

Но подождите - при считывании необходимо учитывать температуру и использование изношенного датчика. Пока не знаю как. Спарки нагнетает напряжение!

Операционный усилитель

статья в Википедии об операционном усилителе:

Когда мы разрабатывали термопару в Contextual Electronics, Крис познакомил нас с таблицей данных операционного усилителя LM324.

• Напряжение питания: диапазон измеряемого напряжения. В техническом паспорте LM324 указан комфортный диапазон, который подлежит уточнению - технический паспорт

Чтобы создать адекватный усилитель, необходимо обратить внимание на несколько моментов.

с, кроме тех, которые указаны идеальной секцией зонда. Одним из соображений является очень высокий импеданс датчика pH. Пробники не только обладают очень высоким импедансом, они также чувствительны к шуму, а входной каскад очень уязвим к характеристикам дрейфа / смещения усилителей, используемых для сопряжения пробника.Существует множество операционных усилителей, которые можно выбрать для работы, не обращайте внимания только на входное сопротивление операционного усилителя 🙂

Типичный пробник имеет импеданс от 50 МОм до 500 МОм, а поскольку 100 МОм * 1 нА = 0,1 В, даже наличие одного паразитного наноампер может отбросить наши измерения почти на 2 целых единицы ph. Таким образом, цель состоит в том, чтобы выбрать операционный усилитель, достаточно подходящий, чтобы не перегружать пробник, но который также имеет характеристики, которые позволят снизить как стоимость, так и точность.В сочетании с предыдущими соображениями относительно возраста и дрейфа зонда создается базовая дорожная карта о том, как мы можем просто и эффективно усилить и сопрягать сигнал зонда pH.

Самая простая конструкция, которую мы можем использовать, - это простой усилитель с единичным усилением, буферная схема для отделения пробника с высоким сопротивлением от нашего мультиметра с «низким» сопротивлением. Сначала мы создадим эту конструкцию по нескольким причинам, первая из которых заключается в том, что это эффективный способ сравнить наши датчики с идеальной моделью датчика.вторая причина в том, что его действительно легко построить и это может занять всего несколько секунд, и демонстрирует основу того, как смещение (в инвертирующей конфигурации) изменит сигнал. Хотя я полагаю, вы могли бы использовать для этого LM358, я бы порекомендовал по крайней мере ST TL072 или CA3140, чтобы убедиться, что датчик не перегружает и не получает ложные показания.

http://www.instructables.com/id/How-to-create-voltage-using-one-power-supply/

В аналоговом синтезе для генерации практически любого сигнала с помощью операционных усилителей необходимо иметь положительное и отрицательное напряжение.Это позволяет операционному усилителю генерировать сигнал, охватывающий положительные и отрицательные значения напряжения.

И вот он - МОМЕНТ УСПЕХА!

• взять аналоговое измерение напряжения изменить две вещи. Здесь изменение напряжения находится между… .. TBD
• , поскольку изменение напряжения может быть очень небольшим, увеличьте изменение, чтобы его могли легко прочитать другие микросхемы, участвующие в схеме
• преобразует аналоговое измерение в цифровое.
• Примените алгоритм, который берет цифровое измерение и интерпретирует его в то, что я отслеживаю - в данном случае значение pH.

Это объектив, через который мне нужно понимать с точки зрения овощеводства. Другая точка зрения - это конструкция цепи датчика pH. Как и в других областях, в электронных схемах есть шаблоны. Как только я выучу шаблон, я могу применить его к нескольким сценариям. Модель датчика pH:

• взять аналоговое измерение напряжения изменить две вещи.Здесь изменение напряжения находится между… .. TBD
• , поскольку изменение напряжения может быть очень небольшим, увеличьте изменение, чтобы его могли легко прочитать другие микросхемы, участвующие в схеме
• преобразует аналоговое измерение в цифровое.
• Примените алгоритм, который берет цифровое измерение и интерпретирует его в то, что я отслеживаю - в данном случае значение pH.

Для датчика pH я хочу провести аналоговое измерение изменения напряжения, которое имеет единицы измерения от 0 до 14. Это не то же самое, что то, что я могу измерить с помощью моей схемы Arduino, которое составляет от 0 до 5 В.

pH = -log10 (ач)

Я поверю, что этот человек прав.Затем Спарки говорит:

Все это на самом деле означает, что когда концентрация выше по обе стороны от зонда, поток ионов вызывает небольшое напряжение между электродами зонда, это напряжение может колебаться как +/-, что будет указывать либо на кислоту, либо на основание.

Говоря электроникой, pH слева - это напряжение.

Я люблю разделить обсуждение дизайна и функциональности на:

• Работа выполняется.Если бы я не выполнял эту схему, какую дополнительную работу я бы выполнял? Чем больше я думаю об этом с точки зрения затрат энергии, тем больше я могу сосредоточиться на наиболее трудоемких и наименее желаемых задачах. Я полагаю, что лень имеет свои преимущества, когда дело касается дизайна!
• Блок-схема. Блок-схема дает мне очень высокоуровневую карту модулей, необходимых для выполнения работы. Я буду продолжать снижать уровень до тех пор, пока не перейду на уровень подключения к микросхеме.
• Диаграмма Фритцинга.В прототипе используется макетная плата и перемычки. Fritzing обеспечивает лучшую визуализацию и содержит больше компонентов для макета, чем инструмент ECAD (?), Который я использую - Kicad. (Уточняется: ССЫЛКА НА KICAD).

Водный узел сообщает показания и регулирует содержание трех различных химических веществ (pH UP, pH DOWN, питательные вещества) в резервуаре с питательными веществами.

Работа водного узла до:

• сообщают показания температуры, pH и проводимости воды по запросу.
• Отрегулируйте pH ВВЕРХ или ВНИЗ при получении команды на настройку уровня pH.
• Отрегулируйте количество питательных веществ при получении команды на изменение диапазона PPM.

TBD: ОБНОВЛЕНИЕ ПЕРЕД РАЗМЕЩЕНИЕМ

В стоимость прототипа входит:

TBD: ОБНОВЛЕНИЕ ИЗ GOOGLE ДОКУМЕНТОВ ПЕРЕД РАЗМЕЩЕНИЕМ

TBD: ОБНОВЛЕНИЕ ПЕРЕД РАЗМЕЩЕНИЕМ

светодиод

Зеленый светодиод горит при первом подключении прототипа.Затем я использую ШИМ, чтобы установить светодиоды на 1/4 полной мощности. Индикатор загорится на полную мощность при приеме или отправке данных, а затем вернется к 1/4 полной яркости.

Я разбил прототип на куски. Сначала тестирование, а затем добавление еще одного фрагмента.

светодиод

Я начал со светодиода, потому что это материал для Arduino 101. Я использовал эскиз Fade, который поставляется с Arduino IDE.

pH

Затем я подключил датчик pH. Я подробно описал, как я это сделал, в более ранней публикации.Контур pH использует последовательный интерфейс. Для этого требуются контакты TX и RX на Arduino для отправки и получения данных. Как показано на диаграмме Фритцинга, я поставил желтую перемычку между контактом 13 на Arduino и отверстием для макета. Он служит линией TX от Arduino (линия RX от контура pH). Зеленая перемычка идет от контакта 12 Arduino к контакту TX цепи pH. Итак, вывод 12 - это вывод RX от Arduino. Я использовал эскиз Atlas-Scientific для проверки схемы. В настоящее время я не тестирую зонд - только схему.Я отправил несколько команд, перечисленных в листе данных Atlas-Scentific для контура pH.

Команда i (версия) возвращает

V4.0,8 / 12

Затем я подключил датчик EC. Как и в случае с датчиком pH, я рассказывал, как это сделал, в более ранней публикации. Плюс использования обеих схем Atlas-Scientific в том, что они идентичны по выводам контактов, используют последовательный интерфейс и используют одни и те же команды. Как только я понял, как работать с контуром pH, я уже знал, как работать с контуром EC.Это позволило мне использовать тот же набросок, который я использовал для проверки контура pH. Единственное изменение заключалось в установке вывода 10 как вывода TX на Arduino и вывода 9 как вывода RX.

Теперь у меня есть две микросхемы, которые используют последовательную линию для связи. Как я указывал в предыдущем посте, последовательная библиотека не мультиплексируется. Я воспользуюсь тем же решением, что и раньше.

Температура воды

Я подключил датчик температуры воды, как показано на схеме Фритцинга.Затем я написал и запустил чрезвычайно простой тестовый скетч, который просто считывает температуру 5 раз. Скетч WaterNodeTest.ino можно найти в bitknitting gitHub TBD

Насос

У меня установлена ​​одна помпа. Жду еще двух от Адафрута. Все три схемы идентичны. Я протестирую два других, когда запчасти будут доставлены на этой неделе. Для тестирования одного из имеющихся у меня насосов я запустил очень простой скетч

Ответ: Начните с одного миллилитра на галлон.Подождите 15–30 минут и снова проверьте воду. Часто вам нужно всего 1-2 мл pH Up / Down на галлон воды. Если у вас жесткая вода, вам может потребоваться дополнительное повышение / понижение pH. Серия General Hydroponics Flora имеет буферный раствор для поддержания рН в благоприятном диапазоне.

Вы можете подумать о том, чтобы просто прочитать сообщение SparkysWidgets (в остальной части сообщения я буду называть этот пост Спарки. Неловко, но я не знаю имени человека, стоящего за этим сообщением.) и игнорируя остальную часть этого сообщения. Он отлично подходит для определения того, что такое датчик pH. Sparky’sWidg. Однако моя интерпретация может помочь другим, которые учатся через ту же линзу, которую я использую, и документирование моей интерпретации имеет дополнительное преимущество в виде пробуждения моей памяти, когда мне это нужно в будущем.

Сообщение SparkysWidgets (в остальной части сообщения я буду называть его Sparky. Неловко, но я не знаю имени человека, стоящего за этим сообщением.) - отличный источник для понимания контекста того, как значение pH измеряется с научной и математической точки зрения.

Оказывается, датчик pH выполняет свою работу очень просто. Датчик pH:

• выполняет аналоговое измерение изменения напряжения между двумя электродами. Это небольшое значение, поэтому ..
• измерение усилено, чтобы его можно было измерить в диапазоне +/- 5В.
• усиленное значение преобразуется из аналогового в цифровое, так что Arduino может считывать значение.
• Arduino через скетч Arduino считывает значение +/- 5 В.
• Рассчитывает pH (включая поправку на температуру).Как отмечено в этом посте: « pH любого раствора является функцией его температуры. Выходное напряжение электрода изменяется линейно в зависимости от изменения pH, а температура раствора определяет наклон графика ».
• Отрегулируйте pH в соответствии с

«Секретный соус» - это функция преобразования.

Спарки указывает, что pH логарифмически пропорционален кислотности - активности концентрации ионов водорода.Логарифмическое соотношение между значением pH и активностью ионов водорода означает:

Для каждого шага pH мы видим десятикратное изменение концентрации, например, pH 8 имеет 1/10 активности ионов, как pH 7.

Неудивительно, что листья моего растения огурца пожелтели, когда pH снизился более чем на 1 шаг. Бедное растение не могло усваивать необходимое количество питательных веществ. Я понимаю, почему поддержание правильного уровня pH так важно для здоровья растения.

Чтобы я не мог догадаться, Спарки указывает, что логарифмическое соотношение:

pH = -log10 (активность концентрации ионов водорода)

Информация, которую я получил со страниц pH, отмечена:

Теоретически зонд pH выдает около 59 милливольт (мВ) на единицу pH, а при pH 7 (нейтральный pH) зонд выдает 0 вольт. Кислый pH вызывает отрицательное напряжение. Основные значения pH дают положительные значения pH.

Значение pH может находиться в диапазоне от 0 (высокая кислотность) до 14 (сильное основание).Учитывая диапазон pH и изменение напряжения (59 мВ) на единицу pH, теперь я могу вычислить диапазон напряжений, которые покажет зонд pH: +/- 7 * 59 мВ или +/- 413 мВ (0,413 вольт).

Моя схема измерения pH должна считывать значение, получаемое датчиком pH, увеличивать показание до диапазона +/- 5 В, преобразовывать его в цифровой сигнал, а затем применять функцию преобразования. А потом - МОМЕНТ УРА! Я могу прочитать значение pH в ванне с питательными веществами, которой кормят мои овощи.

Я считаю создание схем более интересным и доступным, если я думаю о деталях как о рабочих в мастерской.У меня возникает соблазн дать им такие имена, как «Гарри» и «Фред», но в последний раз, когда я сделал это, я получил пятерку на тесте, потому что учитель настаивал на латинских названиях трилобитов, которые он хотел, чтобы мы идентифицировали. Так что я не буду добавлять это знакомство. Рабочие, которых мне нужно нанять для изготовления датчиков pH, включают:

• Два операционных усилителя:
• Один операционный усилитель изолирует показания от измерения напряжения. Sparky Notes: Типичный пробник имеет импеданс от 50 МОм до 500 МОм, а поскольку 100 МОм * 1 нА =.1В даже при наличии одного паразитного наноусилителя может отбросить наши измерения почти на 2 целых единицы ph). Поскольку используется копия части схемы, которая получает показания датчика pH (буфер с единичным усилением), измерение pH не влияет на считывание активности ионов датчиком pH.
• Другой операционный усилитель будет усиливать крошечное изменение напряжения, считываемое датчиком pH, до диапазона +/- 5 В.
• Зарядный насос для обработки показаний -5В при использовании 5В Arduino в качестве источника питания.
• АЦП для преобразования аналогового показания в цифровое значение, которое может быть интерпретировано с помощью скетча Arduino.
• Некоторые конденсаторы для фильтрации шума.

Выход нулевого напряжения при нейтральном pH (= 7,0)

Положительное напряжение в кислотах, pH <7

Отрицательное напряжение в основаниях, pH> 7

Общий реалистичный диапазон pH от 0 до 14.

Генерирует -59,16 милливольт на единицу pH при комнатной температуре (= «потенциал Нернста»).Обратите внимание, что это отрицательная крутизна - более высокий pH, более низкое напряжение.

полный диапазон шкалы составляет +/- 0,414 В. (+/- 0,05916 * 7), при 25 градусах Цельсия.