Температур, PH, ууссан хүчилтөрөгчийн өгөгдөл бүртгэгчийг хэрхэн яаж хийх вэ: 11 алхам (зурагтай)

2025 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2025-01-23 15:00

Зорилго:

• ≤ 500 доллараар өгөгдөл бүртгэгч хийх. Энэ нь температур, рН, DO -ийн өгөгдлийг цагийн тэмдэгтэй, I2C холболтыг ашиглан хадгалдаг.
• Яагаад I2C (Inter-Integrated Circuit) гэж? Нэг мэдрэгч тус бүр өөрийн гэсэн хаягтай байдаг тул нэг мөрөнд олон тооны мэдрэгчийг байрлуулж болно.

1-р алхам:

Алхам 2: Доорх хэсгүүдийг худалдаж аваарай

1. Arduino MEGA 2560, 35 доллар,
2. Arduino хавтангийн цахилгаан адаптер, 5.98 доллар,
3. LCD модуль I2C (дэлгэц), $ 8.99,
4. Бодит цагийн цаг (RTC), 7.5 доллар,
5. MicroSD карт таслах самбар, $ 7.5,
6. 4GB SD карт, 6.98 доллар,
7. Усны хамгаалалттай DS18B20 дижитал мэдрэгч, 9.95 доллар,
8. рН-ийн датчик + иж бүрдэл + стандарт буфер, $ 149.15,
9. DO probe + Kits + Standard buffers, $ 247.45,
10. Талхны самбар, холбогч кабель, 7.98 доллар,
11. (Нэмэлт) Хүчдэл тусгаарлагч, $ 24,

Нийт: 510.48 доллар

* Зарим хэсгийг (ерөнхий самбар гэх мэт) бусад үйлдвэрлэгчдээс (eBay, хятад худалдагч) хямд үнээр худалдаж авах боломжтой. pH ба DO датчикуудыг Atlas Scientific -ээс авахыг зөвлөж байна.

* Дамжуулах болон хүчдэлийг шалгахын тулд мултиметрийг ашиглахыг зөвлөж байна. Энэ нь ойролцоогоор 10-15 долларын үнэтэй (https://goo.gl/iAMDJo)

Алхам 3: Цахилгааны утас

• Доорх зураг дээр үзүүлсэн шиг хэсгүүдийг холбохын тулд холбогч/DuPont кабелийг ашиглана уу.
• Дамжуулалтыг шалгахын тулд мултиметрийг ашиглана уу.
• Эерэг хүчдэлийн хангамж (VCC) ба газардуулга (GND) -ийг шалгана уу (хэрэв та хэлхээг сайн мэдэхгүй бол төөрөгдүүлэх нь амархан)
• Цахилгаан адаптерийг залгаад хэсэг тус бүрийн тэжээлийн индикаторыг шалгана уу. Хэрэв эргэлзэж байвал олон тоолуур ашиглан VCC ба GND хоорондох хүчдэлийг (5V) шалгана уу.

Алхам 4: PH, DO хэлхээ, SD карт бэлтгэ

1. РН ба DO хэлхээний хувьд I2C руу шилжих
2. РН ба DO -ийн тасалдлыг дамжуулах/хүлээн авах үндсэн горим (TX/RX) болгон Цуваа холболтоор нийлүүлдэг. I2C горимын Цагийн шугам (SCL), Өгөгдлийн шугам (SDA) горимыг ашиглахын тулд горимыг (1) -ээр солино уу: VCC, TX, RX кабелийг салгах, (2): TX-ийг Ground to Probe, PGND (GND биш)), (3) VCC -ийг хэлхээнд залгаарай, (4): LED нь Ногооноос Цэнхэр болж өөрчлөгдөхийг хүлээнэ үү. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг 39 -р хуудаснаас үзнэ үү (pH хэлхээний мэдээллийн хуудас,
3. Үүнтэй ижил алхамыг DO хэлхээгээр хий
4. (хэрэв та дээжийн кодыг самбар дээр хэрхэн байршуулахаа мэддэг бол үүнийг сериал монитор ашиглан хийж болно)
5. SD картыг FAT форматаар форматлах

Алхам 5: Програм хангамж бэлтгэх

1. Arduino нэгдсэн хөгжлийн орчин (IDE) татаж авах,
2. Номын санг Arduino IDE дээр суулгана уу:
3. Тэдний ихэнх нь Arduino програм хангамжтай ирдэг. LiquidCrystal_I2C.h -ийг GitHub -ээр дамжуулан авах боломжтой
4. USB драйверийг суулгана уу. Жинхэнэ Arduino -ийн хувьд та үүнийг суулгах шаардлагагүй байж магадгүй юм. Ерөнхийдөө та CH340 драйверийг суулгах хэрэгтэй (GitHub:
5. LED анивчсан туршилтыг ажиллуулж самбарыг зөв холбосон эсэхээ шалгаарай
6. 18B20 дижитал температурын MAC хаягийг хэрхэн олох вэ. I2C скан хийгчийн загварыг Arduino IDE -д датчикийг залгасан байдлаар ашиглах. Төхөөрөмж бүр өвөрмөц MAC хаягтай тул та нэг хуваалцсан шугамаар олон тооны температурын датчик ашиглаж болно (#9). 18B20 нь нэг утастай I2C ашигладаг тул энэ нь I2C холбооны аргын онцгой тохиолдол юм. MAC - Эмнэлгийн хандалтын хяналт (доорх процедурыг ажиллуулахдаа "ROM") олох нэг аргыг доор харуулав.

Алхам 6: Кодлох ажлыг эхлүүлнэ үү

• Доорх кодыг Arduino IDE руу хуулж оруулна уу.
• Эсвэл кодыг (.ino) татаж аваад Arduino IDE дээр шинэ цонх гарч ирэх болно.

/*

Лавлах заавар:

1. Температур, ORP, рН бүртгэгч:

2. Secured Digital (SD) Shield:

Энэ код нь өгөгдлийг Arduino цуваа монитор руу гаргах болно. I2C горимд EZO рН хэлхээг хянахын тулд тушаалуудыг Arduino цуваа монитор руу оруулна уу.

Дээр дурдсан хичээлүүдээс ихэвчлэн Atlas-Scientific-ийн I2C кодоос өөрчилсөн болно

Сүүлд шинэчлэгдсэн: 2017 оны 7 -р сарын 26, Бинх Нгуен

*/

#оруулах // I2C -ийг идэвхжүүлэх.

#pH_address 99 -ийг тодорхойлно // EZO pH Circuit -ийн анхдагч I2C ID дугаар.

#тодорхойлох DO_address 97 // EZO DO Circuit -ийн анхдагч I2C ID дугаар.

#"RTClib.h" -ийг оруулах // I2C болон Wire lib -ээр холбогдсон DS1307 RTC ашиглан огноо, цагийн функцууд

RTC_DS1307 rtc;

#оруулах // SD -ийн номын сангийн хувьд

#оруулах // өгөгдлийг хадгалах SD карт

const int chipSelect = 53; // Adafruit SD-ийн эвдрэлийг олж мэдэх хэрэгтэй //

// DO = MISO, DI = MOSI, ATmega pin#дээр: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS)

char logFileName = "dataLT.txt"; // туршилтаа тодорхойлохын тулд logFileName -ийг өөрчил, жишээ нь PBR_01_02, datalog1

урт id = 1; // бүртгэлийн дараалалд оруулах id дугаар

#оруулах

LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 20, 4);

#оруулах

#оруулах

ON_WIRE_BUS 9 -ийг тодорхойлох // температурын датчикийн зүү # -г тодорхойлох

OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS);

DallasTemperature sensor (& oneWire);

DeviceAddress ProbeP = {0x28, 0xC2, 0xE8, 0x37, 0x07, 0x00, 0x00, 0xBF}; // MAC хаяг, датчик бүрт өвөрмөц

String dataString; // бүх өгөгдлийг хадгалах үндсэн хувилбар

String dataString2; // Хэвлэхийн тулд Temperature/pH/DO хадгалах түр хувилбар

компьютерын өгөгдөл [20]; // Atlas Scientific -ээс өгсөн заавар: бид компьютер/mac/нөгөөгөөс ирж буй өгөгдлийг хадгалахын тулд 20 байтын тэмдэгтийн массив хийдэг.

байт хүлээн авсан_компьютерээс = 0; // хичнээн тэмдэгт хүлээн авсныг бид мэдэх хэрэгтэй.

байт serial_event = 0; // pc/mac/нөгөөгөөс өгөгдөл хүлээн авах үед дохио өгөх туг.

байтын код = 0; // I2C хариултын кодыг хадгалахад ашигладаг байсан.

char pH_data [20]; // бид рН хэлхээнээс ирж буй өгөгдлийг хадгалахын тулд 20 байтын тэмдэгт массив хийдэг.

байт in_char = 0; // рН хэлхээнээс байтуудыг хадгалахад 1 байтын буфер болгон ашигладаг.

байт i = 0; // тоолуурыг ph_data массивт ашигладаг.

int цаг_ = 1800; // EZO ангиллын рН хэлхээ рүү илгээсэн тушаалаас хамааран шаардлагатай саатлыг өөрчлөхөд ашигладаг.

pH_float хөвөх; // float var нь рН -ийн хөвөх утгыг хадгалахад хэрэглэгддэг.

char DO_data [20];

// float temp_C;

void setup () // тоног төхөөрөмжийг эхлүүлэх.

{

Цуваа эхлэх (9600); // цуваа портыг идэвхжүүлэх.

Wire.begin (pH_address); // рН датчикт зориулсан I2C портыг идэвхжүүлнэ

Wire.begin (DO_address);

lcd.init ();

lcd.begin (20, 4);

lcd.backlight ();

lcd.home ();

lcd.print ("Сайн уу PBR!");

lcd.setCursor (0, 1);

lcd.print ("Эхэлж байна …");

Serial.print ("RTC бол…");

хэрэв (! rtc.begin ())

{

Serial.println ("RTC: Бодит цагийн цаг … ОЛГООГҮЙ");

while (1); // (Serial.println ("RTC: Real-time clock… FOUND"));

}

Serial.println ("ГҮЙЖ");

Serial.print ("Бодит цагийн цаг …");

хэрэв (! rtc.isrunning ())

{rtc.adjust (DateTime (F (_ DATE_), F (_ TIME_)))));

}

Serial.println ("АЖИЛЛАХ");

lcd.setCursor (0, 0);

lcd.println ("RTC: OK");

Serial.print ("SD карт…"); // карт байгаа эсэхийг эхлүүлж, эхлүүлж болно.

хэрэв (! SD.begin (chipSelect))

{Serial.println ("Амжилтгүй"); // өөр зүйл битгий хий:

буцах;

}

Serial.println ("OK");

lcd.setCursor (0, 1);

lcd.println ("SD карт: OK");

Serial.print ("Бүртгэлийн файл:");

Serial.print (logFileName);

Serial.print ("…");

Файл logFile = SD.open (logFileName, FILE_WRITE); // файлыг нээнэ үү. "дата" гэж бичээд толгойг хэвлэ

хэрэв (logFile)

{

logFile.println (",,,"); // өмнөх гүйлгээнд өгөгдөл байсныг илтгэнэ

String header = "Огноо -Time, Temp (C), pH, DO";

logFile.println (толгой);

logFile.close ();

Serial.println ("БЭЛЭН");

//Serial.println(dataString); // цуваа порт руу хэвлэх:

}

өөр {Serial.println ("өгөгдлийн санг нээхэд алдаа гарсан"); } // хэрэв файл нээгдээгүй бол алдаа гарч ирнэ.

lcd.setCursor (0, 2);

lcd.print ("Бүртгэлийн файл:");

lcd.println (logFileName);

саатал (1000);

мэдрэгч.begin ();

sensors.setResolution (ProbeP, 10); // 10 бол нарийвчлал (10 бит)

lcd.clear ();

id = 0;

}

хоосон давталт ()

{// гол давталт.

dataString = String (id);

dataString = String (',');

DateTime now = rtc.now ();

dataString = String (now.year (), DEC);

dataString += String ('/');

dataString += String (now.month (), DEC);

dataString += String ('/');

dataString += String (now.day (), DEC);

dataString += String ('');

dataString += String (now.hour (), DEC);

dataString += String (':');

dataString += String (now.minute (), DEC);

dataString += String (':');

dataString += String (now.second (), DEC);

lcd.home ();

lcd.print (dataString);

sensors.requestTemperatures ();

дэлгэцийн температур (ProbeP);

Wire.beginTransmission (pH_address); // хэлхээг ID дугаараар нь дуудна уу

Wire.write ('r'); // тасралтгүй унших хатуу код r

Wire.endTransmission (); // I2C өгөгдөл дамжуулалтыг дуусгах.

саатал (цаг_); // хэлхээг зааварчилгаагаа дуусгахын тулд зөв цагийг хүлээнэ үү.

Wire.requestFrom (pH_address, 20, 1); // хэлхээг дуудаж 20 байт хүсээрэй (энэ нь бидэнд хэрэгтэй хэмжээнээс илүү байж магадгүй юм)

while (Wire.available ()) // хүлээн авах байт байна уу?

{

in_char = Wire.read (); // байт авах.

if ((in_char> 31) && (in_char <127)) // char ашиглах боломжтой эсэхийг шалгаарай (хэвлэх боломжтой)

{

pH_data = in_char; // энэ байтыг манай массивт ачаална уу.

i+= 1;

}

if (in_char == 0) // хэрэв бид null тушаал илгээгдсэнийг харвал.

{

би = 0; // i тоолуурыг 0 болгож дахин тохируулна уу.

Wire.endTransmission (); // I2C өгөгдөл дамжуулалтыг дуусгах.

завсарлага; // while давталтаас гарах.

}

}

serial_event = 0; // цуврал үйл явдлын тугийг дахин тохируулах.

dataString2 += ",";

dataString2 += String (pH_data);

Wire.beginTransmission (DO_address); // хэлхээг ID дугаараар нь дуудна уу

Wire.write ('r');

Wire.endTransmission (); // I2C өгөгдөл дамжуулалтыг дуусгах

саатал (цаг_); // хэлхээг зааварчилгаагаа дуусгахын тулд зөв цагийг хүлээнэ үү

Wire.requestFrom (DO_ хаяг, 20, 1); // хэлхээг дуудаж 20 байт хүснэ үү

while (Wire.available ()) // хүлээн авах байт байна уу?

{

in_char = Wire.read (); // байт авах.

if ((in_char> 31) && (in_char <127)) // char ашиглах боломжтой эсэхийг шалгаарай (хэвлэх боломжтой), эс тэгвээс in_char нь.txt файлын эхэнд тэмдэг агуулсан болно

{DO_data = in_char; // энэ байтыг манай массивт ачаална уу

i+= 1; // массивын элементийн тоологчийг гаргах

}

хэрэв (in_char == 0)

{// хэрэв бид бидэнд null тушаал илгээгдсэнийг харвал

би = 0; // i тоолуурыг 0 болгож дахин тохируулна уу.

Wire.endTransmission (); // I2C өгөгдөл дамжуулалтыг дуусгах.

завсарлага; // while давталтаас гарах.

}

}

serial_event = 0; // цуврал үйл явдлын тугийг дахин тохируулах

pH_float = atof (pH_data);

dataString2 += ",";

dataString2 += String (DO_data);

lcd.setCursor (0, 1);

lcd.print ("Температур/ pH/ DO");

lcd.setCursor (0, 2);

lcd.print (dataString2);

dataString += ',';

dataString += dataString2;

File dataFile = SD.open (logFileName, FILE_WRITE); // файлыг нээнэ үү. Нэг удаад зөвхөн нэг файл нээгдэх боломжтой тул та өөр файл нээхээсээ өмнө үүнийг хаах хэрэгтэй гэдгийг анхаарна уу.

if (dataFile) // хэрэв файл байгаа бол түүнд бичнэ үү:

{

dataFile.println (dataString);

dataFile.close ();

Serial.println (dataString); // цуваа порт руу хэвлэх:

}

өөр {Serial.println ("өгөгдлийн файлыг нээхэд алдаа гарсан"); } // хэрэв файл нээгдээгүй бол алдаа гарч ирнэ.

lcd.setCursor (0, 3);

lcd.print ("Гүйлт (x5м):");

lcd.setCursor (15, 3);

lcd.хэвлэх (id);

id ++; // нэг ID -ийн дараагийн давталтыг нэмэгдүүлэх

dataString = "";

саатал (300000); // 5 минут = 5*60*1000 мс саатал

lcd.clear ();

} // үндсэн давталтыг дуусга

void displayTemperature (DeviceAddress deviceAddress)

{

float tempC = sensors.getTempC (deviceAddress);

if (tempC == -127.00) lcd.print ("Температурын алдаа");

else dataString2 = String (tempC);

} // код энд дуусна

• Tools/Port хэсэгт Arduino IDE ашиглан зөв COM портыг сонгоно уу
• Зөв Arduino самбарыг сонгоно уу. Би илүү их санах ойтой учраас Mega 2560 -ийг ашигласан. Arduino Nano эсвэл Uno энэ тохиргоонд сайн ажилладаг.
• Кодоо шалгаад кодлоорой

Алхам 7: Утас холбох (сайжруулах боломжтой) болон LCD дэлгэцийн үр дүн

• Анхааруулга: 2-3 сар тасралтгүй ажилласны дараа би DO датчикаас рН датчик хүртэлх дуу чимээтэй тулгарсан. Atlas Scientific-ийн мэдээлснээр рН, дамжуулах датчик хамт ажиллаж байх үед хүчдэлийн тусгаарлагчийг шугаман байдлаар ашиглахыг зөвлөж байна. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг 9 -р хуудсан дээрээс үзнэ үү (https://goo.gl/d62Rqv)
• Бүртгэгдсэн өгөгдөл (эхнийх нь рН ба DO өгөгдлийн өмнө хэвлэгдээгүй тэмдэгтүүдтэй байна). Би зөвхөн хэвлэх боломжтой тэмдэгтүүдийг зөвшөөрснөөр кодоо шүүсэн.

Алхам 8: Өгөгдлийг импортлох, график хийх

1. DATA таб доторх текстээс өгөгдөл импортлох (Excel 2013)
2. Өгөгдлийг таслалаар тусгаарлах (ийм учраас өгөгдөл оруулах бүрийн дараа таслал оруулах нь ашигтай байдаг)
3. Өгөгдлийг зурах. Доорх өгөгдөл бүр ойролцоогоор 1700 оноотой байна. Хэмжих интервал нь 5 минут (тохируулж болно). DO ба рН хэлхээний өгөгдлийг унших хамгийн бага хэмжээ нь 1.8 сек байна.

Алхам 9: Калибровк хийх

1. Дижитал температур мэдрэгч (18B20) -ийг зөрүүг шууд тохируулж тохируулж болно. Үгүй бол, хэрэв нөхөн олговор ба налууг тохируулах шаардлагатай бол та / libraries / DallasTemperature фолдер дахь DallasTemperature.cpp #453 мөрийн утгыг өөрчилж болно.
2. РН ба DO датчикуудын хувьд та датчикийг дагалдах уусмалаар тохируулж болно. Та Atlas Scientific -ийн дээжийн кодыг ашиглаж, энэ файлын зааврыг дагаж мөрдөх ёстой.
3. РН-ийн датчик (https://goo.gl/d62Rqv) -ийн 26 ба 50-р хуудсыг тохируулгын болон температурын нөхөн олговрын дагуу, мөн 7-8 ба 50-р хуудсыг DO датчигийн дагуу (https://goo.gl/mA32mp) дагана уу. Нэгдүгээрт, Атласаас өгсөн ерөнхий кодыг дахин байршуулж, Цуваа мониторыг нээгээд зохих командыг оруулна уу.

Алхам 10: Хэт их утас тавих уу?

1. Та SD карт болон бодит цагийн модулийг Arduino самбаруудад зориулсан Dragino Yun Shield ашиглан устгах боломжтой (https://goo.gl/J9PBTH). Юн Шилдтэй ажиллахын тулд кодыг өөрчлөх шаардлагатай байв. Энд эхлэхэд тохиромжтой газар байна (https://goo.gl/c1x8Dm)
2. Хэтэрхий утастай хэвээр байна: Atlas Scientific нь EZO хэлхээ (https://goo.gl/dGyb12) болон гагнуургүй самбар (https://goo.gl/uWF51n) -ийн гарын авлага хийсэн. 18B20 дижитал температурыг нэгтгэх энд байна (https://goo.gl/ATcnGd). Та Raspberry Pi дээр ажилладаг Raspbian (Debian Linux -ийн хувилбар) командыг мэддэг байх ёстой (https://goo.gl/549xvk)

Алхам 11: Хүлээн зөвшөөрөх:

Энэ бол миний докторын дараах судалгааны ажлын явцад би хийсэн бичил замаг ургуулах зорилгоор фотобиореактор дээр ажиллаж байсан төсөл юм. Үүнийг хийхийн тулд талууд нөхцөлийг бүрдүүлсэн гэж үзэх нь зүйтэй гэж би бодлоо. Нэгдүгээрт, DE-EE0007093: АНУ-ын Эрчим хүчний яам, Эрчим хүчний үр ашиг, сэргээгдэх эрчим хүчний алба, замаг био түлш, био бүтээгдэхүүнээс гаргасан "CO2-ийн агаар мандлын баяжуулалт ба хүргэлт (ACED)" тэтгэлэг. Аризона мужийн Байгаль орчны биотехнологийн био дизайны Светтийн төвийн доктор Брюс Э. Риттманн надад электроник, Arduino -той харьцах боломжийг олгосонд талархаж байна. Би байгаль орчны инженерчлэл, ихэвчлэн хими, бага зэрэг микробиологийн чиглэлээр сурч байсан.