Arduino uno और lcd डिस्प्ले का उपयोग करके Ph मीटर

पीएच पैमाने का उपयोग तरल की अम्लता और बुनियादीता को मापने के लिए किया जाता है। इसमें 1-14 तक रीडिंग हो सकती है जहां 1 सबसे अधिक अम्लीय तरल दिखाता है और 14 सबसे मूल तरल दिखाता है। 7 पीएच तटस्थ पदार्थों के लिए है जो न तो अम्लीय हैं और न ही बुनियादी हैं। अब, पीएच हमारे जीवन में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और इसका उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है। उदाहरण के लिए, इसका उपयोग पानी की गुणवत्ता की जांच के लिए एक स्विमिंग पूल में किया जा सकता है। इसी तरह, पीएच माप का उपयोग कृषि, अपशिष्ट जल उपचार, उद्योगों, पर्यावरण निगरानी आदि जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है।

इस परियोजना में, हम एक Arduino pH मीटर बनाने जा रहे हैं और एक गुरुत्व पीएच सेंसर और Arduino का उपयोग करके तरल समाधान के pH को मापना सीखते हैं। स्क्रीन पर पीएच मान दिखाने के लिए 16x2 एलसीडी का उपयोग किया जाता है। हम यह भी सीखेंगे कि सेंसर की सटीकता का निर्धारण करने के लिए पीएच सेंसर को कैसे कैलिब्रेट किया जाए । तो चलो शुरू करते है!

आवश्यक घटक

• अरुडिनो उनो
• 16 * 2 अल्फ़ान्यूमेरिक एलसीडी
• एलसीडी के लिए I2C मॉड्यूल
• ग्रेविटी एनालॉग पीएच सेंसर
• तारों को जोड़ना
• ब्रेड बोर्ड

पीएच मान क्या है?

किसी पदार्थ की अम्लता को मापने के लिए हम जिस इकाई का उपयोग करते हैं, उसे pH कहा जाता है । शब्द "एच" को हाइड्रोजन आयन सांद्रता के ऋणात्मक लॉग के रूप में परिभाषित किया गया है । पीएच की सीमा में 0 से 14. के मान हो सकते हैं। 7 का पीएच मान तटस्थ है, क्योंकि शुद्ध पानी का पीएच मान बिल्कुल 7 है। 7 से कम मान अम्लीय हैं और 7 से अधिक मान बुनियादी या क्षारीय हैं।

ग्रेविटी एनालॉग पीएच सेंसर कैसे काम करता है?

एनालॉग पीएच सेंसर एक समाधान के पीएच मान को मापने और पदार्थ की अम्लता या क्षारीयता को दिखाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह आमतौर पर कृषि, अपशिष्ट जल उपचार, उद्योगों, पर्यावरण निगरानी आदि जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। मॉड्यूल में एक ऑन-बोर्ड वोल्टेज नियामक चिप है जो 3.3-5.5V डीसी की व्यापक वोल्टेज आपूर्ति का समर्थन करता है, जो 5 वी और के साथ संगत है Arduino जैसे किसी भी नियंत्रण बोर्ड का 3.3V। आउटपुट सिग्नल को हार्डवेयर कम घबराना द्वारा फ़िल्टर किया जा रहा है।

तकनीकी विशेषताएं:

सिग्नल रूपांतरण मॉड्यूल:

• आपूर्ति वोल्टेज: 3.3 ~ 5.5 वी
• बीएनसी जांच कनेक्टर
• उच्च सटीकता:.10.1@25 नंबरसी
• डिटेक्शन रेंज: 0 ~ 14

PH इलेक्ट्रोड:

• ऑपरेटिंग तापमान रेंज: 5 ~ 60 ° C
• शून्य (तटस्थ) प्वाइंट: 7 Ne 0.5
• आसान अंशांकन
• आंतरिक प्रतिरोध: <250MΩ

पीएच सिग्नल रूपांतरण बोर्ड:

पिन विवरण:

वी +: 5 वी डीसी इनपुट

जी: ग्राउंड पिन

पो: पीएच एनालॉग आउटपुट

करो: 3.3V डीसी आउटपुट

करने के लिए: तापमान उत्पादन

पीएच इलेक्ट्रोड निर्माण:

एक पीएच सेंसर का निर्माण ऊपर दिखाया गया है। पीएच सेंसर एक छड़ी आमतौर पर एक गिलास एक टिप "ग्लास झिल्ली" कहा जाता हो रही सामग्री से बना तरह दिखता है। यह झिल्ली ज्ञात पीएच (आमतौर पर पीएच = 7) के बफर समाधान से भरी होती है। यह इलेक्ट्रोड डिजाइन ग्लास झिल्ली के अंदर एच + आयनों के निरंतर बंधन के साथ एक वातावरण सुनिश्चित करता है। जब जांच का परीक्षण करने के लिए समाधान में डुबकी लगाई जाती है, तो परीक्षण समाधान में हाइड्रोजन आयन ग्लास झिल्ली पर अन्य सकारात्मक चार्ज किए गए आयनों के साथ आदान-प्रदान करना शुरू करते हैं, जो झिल्ली के पार एक विद्युत रासायनिक क्षमता बनाता है जो इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर मॉड्यूल को खिलाया जाता है जो संभावित मापता है दोनों इलेक्ट्रोड के बीच और इसे पीएच इकाइयों में परिवर्तित करता है। इन संभावितों के बीच का अंतर नर्नस्ट समीकरण के आधार पर पीएच मान को निर्धारित करता है।

नर्नस्ट समीकरण:

नर्नस्ट समीकरण एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल की सेल क्षमता, तापमान, प्रतिक्रिया भागफल और मानक सेल क्षमता के बीच एक संबंध देता है। गैर-मानक स्थितियों में, एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल में सेल क्षमता की गणना करने के लिए नर्नस्ट समीकरण का उपयोग किया जाता है। Nernst समीकरण का उपयोग पूर्ण इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के लिए कुल इलेक्ट्रोमोटिव बल (EMF) की गणना करने के लिए भी किया जा सकता है। इस समीकरण का उपयोग किसी समाधान के PH मान की गणना करने के लिए किया जाता है। ग्लास इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया को नर्नस्ट समीकरण द्वारा शासित किया जाता है:

E = E0 - 2.3 (RT / nF) ln Q जहां Q = रिएक्शन गुणांक E = mV आउटपुट इलेक्ट्रोड से होता है E = = इलेक्ट्रोड के लिए शून्य ऑफसेट = आदर्श गैस स्थिरांक = 8.314 J / mol-K T = तापमान ºK F = में फैराडे स्थिरांक = 95,484.56 C / mol N = आयोनिक चार्ज

Arduino पीएच मीटर सर्किट आरेख

इस Arduino pH मीटर परियोजना के लिए सर्किट आरेख नीचे दिया गया है:

Arduino के साथ पीएच सिग्नल रूपांतरण बोर्ड का कनेक्शन:

Arduino और PH सिग्नल रूपांतरण बोर्ड के बीच का कनेक्शन नीचे दी गई तालिका में दिखाया गया है।

Arduino	PH सेंसर बोर्ड
5 वी	वी +
GND	जी
ए ०	पीओ

पीएच मीटर के लिए Arduino प्रोग्रामिंग

सफल हार्डवेयर कनेक्शन के बाद, अब यह Arduino प्रोग्रामिंग के लिए समय है। Arduino के साथ इस पीएच मीटर का पूरा कोड इस ट्यूटोरियल के निचले भाग में दिया गया है। परियोजना का चरणवार स्पष्टीकरण नीचे दिया गया है।

कार्यक्रम में पहली चीज सभी आवश्यक पुस्तकालयों को शामिल करना है। यहाँ मेरे मामले में, मैंने Arduino पर I2C की कार्यक्षमता का उपयोग करने के लिए एक एलसीडी डिस्प्ले के I2C इंटरफ़ेस और " वायर.एच " का उपयोग करने के लिए " LiquidCrystal_I2C.h" लाइब्रेरी को शामिल किया है ।

#शामिल #शामिल लिक्विड क्रिस्टल_ आई 2 सी एलसीडी (0x27, 16, 2);

अगला, अंशांकन मूल्य परिभाषित किया गया है, जिसे समाधान के सटीक पीएच मान प्राप्त करने के लिए आवश्यक रूप से संशोधित किया जा सकता है। (यह लेख में बाद में बताया गया है)

फ्लोट अंशांकन_ अंतराल = 21.34;

इनसाइड सेटअप (), एलसीडी कमांड एलसीडी पर स्वागत संदेश प्रदर्शित करने के लिए लिखे गए हैं।

lcd.init (); lcd.begin (16, 2); एलसीडी प्रकाश(); lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("आपका स्वागत है"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("सर्किट डाइजेस्ट"); देरी (2000); lcd.clear ();

लूप के अंदर (), 10 नमूना एनालॉग मान पढ़ें और उन्हें एक सरणी में संग्रहीत करें। आउटपुट मान को सुचारू करने के लिए यह आवश्यक है।

for (int i = 0; i <10; i ++) {बफर_शेयर = analogRead (A0); देरी (30); }

फिर, आरोही क्रम में प्राप्त एनालॉग मानों को छाँटें। इसकी आवश्यकता है क्योंकि हमें बाद के चरण में नमूनों के चलने के औसत की गणना करने की आवश्यकता है।

for (int i = 0; i <9; i ++) {for (int j = i + 1; j <10; j ++) {{if (बफर_जर> बफर_इर) {temp = बफर_इर; बफर_र = बफर_र बफर_र = टेम्प; }}}

अंत में, 6 केंद्र नमूना एनालॉग मूल्यों के औसत की गणना करें। फिर इस औसत मूल्य को वास्तविक पीएच मान में बदल दिया जाता है और एक एलसीडी डिस्प्ले पर मुद्रित किया जाता है।

for (int i = 2; i <8; i ++) avgval + = बफ़र_र; float volt = (float) avgval * 5.0 / 1024/6; फ्लोट ph_act = -5.70 * वोल्ट + कैलिब्रेशन_वल्यू; lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("पीएच वैल:"); lcd.setCursor (8, 0); lcd.print (ph_act); देरी (1000); }

पीएच इलेक्ट्रोड का अंशांकन

इस परियोजना में PH इलेक्ट्रोड का अंशांकन बहुत महत्वपूर्ण है। इसके लिए, हमारे पास एक समाधान होना चाहिए जिसका मूल्य हमें ज्ञात हो। यह सेंसर के अंशांकन के लिए संदर्भ समाधान के रूप में लिया जा सकता है।

मान लीजिए, हमारे पास एक समाधान है जिसका पीएच मान 7 (आसुत जल) है। अब जब इलेक्ट्रोड को संदर्भ समाधान में डुबोया जाता है और एलसीडी पर प्रदर्शित PH मान 6.5 होता है। फिर इसे कैलिब्रेट करने के लिए, कोड में अंशांकन चर " कैलिब्रेशन_वल्यू" में केवल 7-6.5 = 0.5 जोड़ें । अर्थात मान को 21.34 + 0.5 = 21.84 करें । इन परिवर्तनों को करने के बाद, फिर से Arduino पर कोड अपलोड करें और संदर्भ समाधान में इलेक्ट्रोड को डुबो कर पीएच की जांच करें। अब एलसीडी को सही पीएच मान यानी 7 (छोटे बदलाव काफी हैं) दिखाना चाहिए । इसी तरह, सेंसर को जांचने के लिए इस चर को समायोजित करें। फिर सटीक आउटपुट प्राप्त करने के लिए अन्य सभी समाधानों की जांच करें।

अरुडिनो पीएच परीक्षक का परीक्षण

हमने इस Arduino pH मीटर को शुद्ध पानी और नींबू पानी में डुबोकर आजमाया है, आप नीचे परिणाम देख सकते हैं।

शुद्ध जल:

निबू पानी:

यह है कि हम Arduino का उपयोग करके एक पीएच संवेदक कैसे बना सकते हैं और इसका उपयोग विभिन्न तरल पदार्थों के पीएच स्तर की जांच करने के लिए कर सकते हैं।

पूरा कोड और प्रदर्शन वीडियो नीचे दिया गया है।