ఆర్డునో యునో మరియు ఎల్‌సిడి డిస్‌ప్లేను ఉపయోగించి పిహెచ్ మీటర్

ఒక ద్రవం యొక్క ఆమ్లత్వం మరియు ప్రాథమికతను కొలవడానికి pH స్కేల్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది 1-14 నుండి రీడింగులను కలిగి ఉంటుంది, ఇక్కడ 1 అత్యంత ఆమ్ల ద్రవాన్ని చూపిస్తుంది మరియు 14 అత్యంత ప్రాధమిక ద్రవాన్ని చూపిస్తుంది. 7 pH అనేది ఆమ్ల లేదా ప్రాథమికమైన తటస్థ పదార్ధాల కోసం. ఇప్పుడు, పిహెచ్ మన జీవితంలో చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది మరియు ఇది వివిధ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. ఉదాహరణకు, నీటి నాణ్యతను తనిఖీ చేయడానికి దీనిని ఈత కొలనులో ఉపయోగించవచ్చు. అదేవిధంగా, వ్యవసాయం, మురుగునీటి శుద్ధి, పరిశ్రమలు, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ మొదలైన అనేక రకాల అనువర్తనాలలో పిహెచ్ కొలత ఉపయోగించబడుతుంది.

ఈ ప్రాజెక్ట్‌లో, మేము ఒక ఆర్డునో పిహెచ్ మీటర్‌ను తయారు చేయబోతున్నాము మరియు గురుత్వాకర్షణ పిహెచ్ సెన్సార్ మరియు ఆర్డునో ఉపయోగించి ద్రవ ద్రావణం యొక్క పిహెచ్‌ను ఎలా కొలవాలో నేర్చుకుంటాము. తెరపై pH విలువను చూపించడానికి 16x2 LCD ఉపయోగించబడుతుంది. సెన్సార్ యొక్క ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ణయించడానికి పిహెచ్ సెన్సార్‌ను ఎలా క్రమాంకనం చేయాలో కూడా నేర్చుకుంటాము. కాబట్టి ప్రారంభిద్దాం!

అవసరమైన భాగాలు

• ఆర్డునో యునో
• 16 * 2 ఆల్ఫాన్యూమరిక్ ఎల్‌సిడి
• LCD కోసం I2C మాడ్యూల్
• గ్రావిటీ అనలాగ్ pH సెన్సార్
• వైర్లను కనెక్ట్ చేస్తోంది
• బ్రెడ్‌బోర్డ్

పిహెచ్ విలువ అంటే ఏమిటి?

పదార్ధం యొక్క ఆమ్లతను కొలవడానికి మనం ఉపయోగించే యూనిట్‌ను పిహెచ్ అంటారు . “H” అనే పదాన్ని హైడ్రోజన్ అయాన్ గా ration త యొక్క ప్రతికూల లాగ్‌గా నిర్వచించారు. పిహెచ్ యొక్క పరిధి 0 నుండి 14 వరకు విలువలను కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే 7 యొక్క పిహెచ్ విలువ తటస్థంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే స్వచ్ఛమైన నీటిలో పిహెచ్ విలువ ఖచ్చితంగా 7 ఉంటుంది. 7 కన్నా తక్కువ విలువలు ఆమ్లమైనవి మరియు 7 కన్నా ఎక్కువ విలువలు ప్రాథమిక లేదా ఆల్కలీన్.

గ్రావిటీ అనలాగ్ పిహెచ్ సెన్సార్ ఎలా పనిచేస్తుంది?

అనలాగ్ pH సెన్సార్ ఒక పరిష్కారం యొక్క pH విలువను కొలవడానికి మరియు పదార్ధం యొక్క ఆమ్లత్వం లేదా క్షారతను చూపించడానికి రూపొందించబడింది. ఇది సాధారణంగా వ్యవసాయం, మురుగునీటి శుద్ధి, పరిశ్రమలు, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ మొదలైన వివిధ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. మాడ్యూల్ ఆన్-బోర్డ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ చిప్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది 3.3-5.5V DC యొక్క విస్తృత వోల్టేజ్ సరఫరాకు మద్దతు ఇస్తుంది, ఇది 5V కి అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు ఆర్డునో వంటి ఏదైనా కంట్రోల్ బోర్డ్ యొక్క 3.3 వి. అవుట్పుట్ సిగ్నల్ హార్డ్వేర్ తక్కువ జిట్టర్ ద్వారా ఫిల్టర్ చేయబడుతోంది.

సాంకేతిక అంశాలు:

సిగ్నల్ మార్పిడి మాడ్యూల్:

• సరఫరా వోల్టేజ్: 3.3 ~ 5.5 వి
• బిఎన్‌సి ప్రోబ్ కనెక్టర్
• అధిక ఖచ్చితత్వం: ±0.1@25°C
• గుర్తింపు పరిధి: 0 ~ 14

PH ఎలక్ట్రోడ్:

• నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత పరిధి: 5 ~ 60 ° C.
• జీరో (తటస్థ) పాయింట్: 7 ± 0.5
• సులువు అమరిక
• అంతర్గత నిరోధకత: <250MΩ

pH సిగ్నల్ మార్పిడి బోర్డు:

పిన్ వివరణ:

V +: 5V DC ఇన్పుట్

జి: గ్రౌండ్ పిన్

పో: pH అనలాగ్ అవుట్పుట్

డు: 3.3 వి డిసి అవుట్పుట్

కు: ఉష్ణోగ్రత అవుట్పుట్

pH ఎలక్ట్రోడ్ నిర్మాణం:

పిహెచ్ సెన్సార్ నిర్మాణం పైన చూపబడింది. PH సెన్సార్ సాధారణంగా "గ్లాస్ పొర" అనే సూచన కలిగి ఒక గాజు పదార్ధాలతో చేసిన రాడ్ కనిపిస్తోంది. ఈ పొర తెలిసిన pH (సాధారణంగా pH = 7) యొక్క బఫర్ ద్రావణంతో నిండి ఉంటుంది. ఈ ఎలక్ట్రోడ్ రూపకల్పన గాజు పొర లోపలి భాగంలో H + అయాన్ల స్థిరమైన బంధంతో వాతావరణాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. పరీక్షించవలసిన ద్రావణంలో ప్రోబ్ ముంచినప్పుడు, పరీక్ష ద్రావణంలోని హైడ్రోజన్ అయాన్లు గాజు పొరపై ఇతర ధనాత్మక చార్జ్డ్ అయాన్లతో మార్పిడి చేయడం ప్రారంభిస్తాయి, ఇది పొర అంతటా ఎలక్ట్రోకెమికల్ సంభావ్యతను సృష్టిస్తుంది, ఇది ఎలక్ట్రానిక్ యాంప్లిఫైయర్ మాడ్యూల్‌కు ఇవ్వబడుతుంది. రెండు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య మరియు దానిని pH యూనిట్‌లుగా మారుస్తుంది. ఈ సామర్థ్యాల మధ్య వ్యత్యాసం నెర్న్స్ట్ సమీకరణం ఆధారంగా pH విలువను నిర్ణయిస్తుంది.

నెర్న్స్ట్ సమీకరణం:

నెర్న్స్ట్ సమీకరణం ఎలెక్ట్రోకెమికల్ సెల్ యొక్క సెల్ సంభావ్యత, ఉష్ణోగ్రత, ప్రతిచర్య కోటీన్ మరియు ప్రామాణిక సెల్ సంభావ్యత మధ్య సంబంధాన్ని ఇస్తుంది. ప్రామాణికం కాని పరిస్థితులలో, ఎలెక్ట్రోకెమికల్ కణంలోని సెల్ శక్తిని లెక్కించడానికి నెర్న్స్ట్ సమీకరణం ఉపయోగించబడుతుంది. పూర్తి ఎలెక్ట్రోకెమికల్ సెల్ కోసం మొత్తం ఎలెక్ట్రోమోటివ్ ఫోర్స్ (EMF) ను లెక్కించడానికి కూడా నెర్న్స్ట్ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించవచ్చు. ఈ సమీకరణం ఒక పరిష్కారం యొక్క PH విలువను లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. గ్లాస్ ఎలక్ట్రోడ్ ప్రతిస్పందన నెర్న్స్ట్ ఈక్వేషన్ చేత నిర్వహించబడుతుంది:

E = E0 - 2.3 (RT / nF) ln Q ఇక్కడ Q = ప్రతిచర్య గుణకం E = mV అవుట్పుట్ ఎలక్ట్రోడ్ నుండి E0 = ఎలక్ట్రోడ్ కోసం జీరో ఆఫ్‌సెట్ R = ఆదర్శ వాయువు స్థిరాంకం = 8.314 J / mol-K T = ºK F = లో ఉష్ణోగ్రత ఫెరడే స్థిరాంకం = 95,484.56 సి / మోల్ ఎన్ = అయానిక్ ఛార్జ్

Arduino pH మీటర్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం

ఈ ఆర్డునో పిహెచ్ మీటర్ ప్రాజెక్ట్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఇవ్వబడింది:

ఆర్డునోతో పిహెచ్ సిగ్నల్ కన్వర్షన్ బోర్డ్ యొక్క కనెక్షన్:

Arduino మరియు PH సిగ్నల్ మార్పిడి బోర్డు మధ్య కనెక్షన్ క్రింది పట్టికలో చూపబడింది.

ఆర్డునో	PH సెన్సార్ బోర్డు
5 వి	వి +
GND	జి
A0	పో

పిహెచ్ మీటర్ కోసం ప్రోగ్రామింగ్ ఆర్డునో

విజయవంతమైన హార్డ్వేర్ కనెక్షన్ల తరువాత, ఇప్పుడు ఆర్డునోను ప్రోగ్రామింగ్ చేయడానికి సమయం ఆసన్నమైంది. Arduino తో ఈ pH మీటర్ కోసం పూర్తి కోడ్ ఈ ట్యుటోరియల్ యొక్క దిగువ భాగంలో ఇవ్వబడింది. ప్రాజెక్ట్ యొక్క దశలవారీ వివరణ క్రింద ఇవ్వబడింది.

ప్రోగ్రామ్‌లో చేయవలసిన మొదటి విషయం ఏమిటంటే అవసరమైన అన్ని లైబ్రరీలను చేర్చడం. ఇక్కడ నా విషయంలో, ఎల్‌సిడి డిస్ప్లే యొక్క I2C ఇంటర్‌ఫేస్‌ను ఉపయోగించడం కోసం “ లిక్విడ్‌క్రిస్టల్_ఐ 2 సిహెచ్” లైబ్రరీని మరియు ఆర్డునోలో ఐ 2 సి కార్యాచరణను ఉపయోగించడం కోసం “ వైర్.హెచ్ ” చేర్చాను .

# చేర్చండి # చేర్చండి లిక్విడ్ క్రిస్టల్_ఐ 2 సి ఎల్సిడి (0x27, 16, 2);

తరువాత, అమరిక విలువ నిర్వచించబడింది, ఇది పరిష్కారాల యొక్క ఖచ్చితమైన pH విలువను పొందడానికి అవసరమైన విధంగా సవరించవచ్చు. (ఇది తరువాత వ్యాసంలో వివరించబడింది)

ఫ్లోట్ కాలిబ్రేషన్_వాల్యూ = 21.34;

సెటప్ () లోపల , LCD లో స్వాగత సందేశాన్ని ప్రదర్శించడానికి LCD ఆదేశాలు వ్రాయబడతాయి.

lcd.init (); lcd.begin (16, 2); lcd.backlight (); lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("స్వాగతం"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("సర్క్యూట్ డైజెస్ట్"); ఆలస్యం (2000); lcd.clear ();

లూప్ () లోపల , 10 నమూనా అనలాగ్ విలువలను చదివి వాటిని శ్రేణిలో నిల్వ చేయండి. అవుట్పుట్ విలువను సున్నితంగా చేయడానికి ఇది అవసరం.

(int i = 0; i <10; i ++) {buffer_arr = అనలాగ్ రీడ్ (A0); ఆలస్యం (30); }

అప్పుడు, స్వీకరించిన అనలాగ్ విలువలను ఆరోహణ క్రమంలో క్రమబద్ధీకరించండి. ఇది అవసరం ఎందుకంటే మేము తరువాతి దశలో నమూనాల నడుస్తున్న సగటును లెక్కించాలి.

(int i = 0; i <9; i ++) {కోసం (int j = i + 1; j <10; j ++) {if (buffer_arr> buffer_arr) {temp = buffer_arr; buffer_arr = బఫర్_ఆర్; buffer_arr = తాత్కాలిక; }}}

చివరగా, 6 సెంటర్ నమూనా అనలాగ్ విలువల సగటును లెక్కించండి. అప్పుడు ఈ సగటు విలువ అసలు pH విలువగా మార్చబడుతుంది మరియు LCD డిస్ప్లేలో ముద్రించబడుతుంది.

(int i = 2; i <8; i ++) avgval + = buffer_arr; ఫ్లోట్ వోల్ట్ = (ఫ్లోట్) సగటు * 5.0 / 1024/6; ఫ్లోట్ ph_act = -5.70 * వోల్ట్ + కాలిబ్రేషన్_వాల్యూ; lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("pH Val:"); lcd.setCursor (8, 0); lcd.print (ph_act); ఆలస్యం (1000); }

పిహెచ్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క అమరిక

ఈ ప్రాజెక్టులో PH ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క అమరిక చాలా ముఖ్యం. దీని కోసం, మనకు విలువ తెలిసిన ఒక పరిష్కారం ఉండాలి. సెన్సార్ యొక్క క్రమాంకనం కోసం దీనిని సూచన పరిష్కారంగా తీసుకోవచ్చు.

PH విలువ 7 (స్వేదనజలం) ఉన్న ఒక పరిష్కారం మనకు ఉందని అనుకుందాం. ఇప్పుడు ఎలక్ట్రోడ్ రిఫరెన్స్ ద్రావణంలో ముంచినప్పుడు మరియు LCD లో ప్రదర్శించబడే PH విలువ 6.5. దాన్ని క్రమాంకనం చేయడానికి, కోడ్‌లోని అమరిక వేరియబుల్ “ కాలిబ్రేషన్_వాల్యూ” లో 7-6.5 = 0.5 ను జోడించండి. అంటే విలువను 21.34 + 0.5 = 21.84 చేయండి . ఈ మార్పులు చేసిన తరువాత, మళ్ళీ ఆర్డునోకు కోడ్‌ను అప్‌లోడ్ చేయండి మరియు రిఫరెన్స్ ద్రావణంలో ఎలక్ట్రోడ్‌ను ముంచడం ద్వారా pH ని మళ్లీ తనిఖీ చేయండి. ఇప్పుడు LCD సరైన pH విలువను చూపించాలి, అంటే 7 (చిన్న వైవిధ్యాలు గణనీయమైనవి) . అదేవిధంగా, సెన్సార్‌ను క్రమాంకనం చేయడానికి ఈ వేరియబుల్‌ను సర్దుబాటు చేయండి. ఖచ్చితమైన అవుట్పుట్ పొందడానికి అన్ని ఇతర పరిష్కారాల కోసం తనిఖీ చేయండి.

Arduino pH టెస్టర్‌ను పరీక్షిస్తోంది

మేము ఈ ఆర్డునో పిహెచ్ మీటర్‌ను స్వచ్ఛమైన నీరు మరియు నిమ్మకాయ నీటిలో ముంచి ప్రయత్నించాము, మీరు ఫలితాన్ని క్రింద చూడవచ్చు.

స్వచ్ఛమైన నీరు:

నిమ్మకాయ నీరు:

ఈ విధంగా మనం ఆర్డునో ఉపయోగించి పిహెచ్ సెన్సార్‌ను నిర్మించగలము మరియు వివిధ ద్రవాల పిహెచ్ స్థాయిని తనిఖీ చేయడానికి దీనిని ఉపయోగించవచ్చు.

పూర్తి కోడ్ మరియు ప్రదర్శన వీడియో క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.