Medidor de ph usando arduino uno y pantalla lcd

La escala de pH se utiliza para medir la acidez y basicidad de un líquido. Puede tener lecturas que van de 1 a 14, donde 1 muestra el líquido más ácido y 14 muestra el líquido más básico. 7 pH es para sustancias neutras que no son ni ácidas ni básicas. Ahora, el pH juega un papel muy importante en nuestras vidas y se utiliza en diversas aplicaciones. Por ejemplo, se puede utilizar en una piscina para comprobar la calidad del agua. De manera similar, la medición de pH se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones como agricultura, tratamiento de aguas residuales, industrias, monitoreo ambiental, etc.

En este proyecto, vamos a hacer un medidor de pH Arduino y aprenderemos a medir el pH de una solución líquida usando un sensor de pH por gravedad y Arduino. Se utiliza una pantalla LCD de 16x2 para mostrar el valor de pH en la pantalla. También aprenderemos cómo calibrar el sensor de pH para determinar la precisión del sensor. ¡Entonces empecemos!

Componentes requeridos

• Arduino Uno
• LCD alfanumérico de 16 * 2
• Módulo I2C para LCD
• Sensor de pH analógico por gravedad
• Cables de conexión
• Tablero de circuitos

¿Qué es el valor de pH?

La unidad que usamos para medir la acidez de una sustancia se llama pH . El término "H" se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno. El rango de pH puede tener valores de 0 a 14. Un valor de pH de 7 es neutro, ya que el agua pura tiene un valor de pH de exactamente 7. Los valores inferiores a 7 son ácidos y los valores superiores a 7 son básicos o alcalinos.

¿Cómo funciona el sensor de pH analógico por gravedad?

El sensor de pH analógico está diseñado para medir el valor de pH de una solución y mostrar la acidez o alcalinidad de la sustancia. Se usa comúnmente en diversas aplicaciones como agricultura, tratamiento de aguas residuales, industrias, monitoreo ambiental, etc. El módulo tiene un chip regulador de voltaje incorporado que admite el suministro de voltaje amplio de 3.3-5.5V DC, que es compatible con 5V y 3.3V de cualquier placa de control como Arduino. La señal de salida está siendo filtrada por baja fluctuación del hardware.

Características técnicas:

Módulo de conversión de señal:

• Voltaje de suministro: 3,3 ~ 5,5 V
• Conector de sonda BNC
• Alta precisión: ± 0,1 a 25 ° C
• Rango de detección: 0 ~ 14

Electrodo de pH:

• Rango de temperatura de funcionamiento: 5 ~ 60 ° C
• Punto cero (neutral): 7 ± 0.5
• Fácil calibración
• Resistencia interna: <250 MΩ

Tablero de conversión de señal de pH:

Descripción del Pin:

V +: entrada de 5 V CC

G: pin de tierra

Po: salida analógica de pH

Hacer: salida de 3,3 V CC

A: Salida de temperatura

Construcción del electrodo de pH:

La construcción de un sensor de pH se muestra arriba. El sensor de pH tiene el aspecto de una varilla generalmente hecha de un material de vidrio que tiene una punta llamada "membrana de vidrio". Esta membrana está llena de una solución tampón de pH conocido (típicamente pH = 7). Este diseño de electrodo asegura un entorno con la unión constante de iones H + en el interior de la membrana de vidrio. Cuando la sonda se sumerge en la solución que se va a probar, los iones de hidrógeno en la solución de prueba comienzan a intercambiarse con otros iones cargados positivamente en la membrana de vidrio, lo que crea un potencial electroquímico a través de la membrana que se alimenta al módulo amplificador electrónico que mide el potencial. entre ambos electrodos y lo convierte en unidades de pH. La diferencia entre estos potenciales determina el valor de pH según la ecuación de Nernst.

Ecuación de Nernst:

La ecuación de Nernst da una relación entre el potencial de celda de una celda electroquímica, la temperatura, el cociente de reacción y el potencial de celda estándar. En condiciones no estándar, la ecuación de Nernst se utiliza para calcular los potenciales de celda en una celda electroquímica. La ecuación de Nernst también se puede utilizar para calcular la fuerza electromotriz total (EMF) para una celda electroquímica completa. Esta ecuación también se usa para calcular el valor de PH de una solución. La respuesta del electrodo de vidrio se rige por la Ecuación de Nernst que se puede dar como:

E = E0 - 2.3 (RT / nF) ln Q Donde Q = Coeficiente de reacción E = Salida mV del electrodo E0 = Desviación cero para el electrodo R = Constante del gas ideal = 8.314 J / mol-K T = Temperatura en ºK F = Constante de Faraday = 95,484.56 C / mol N = Carga iónica

Diagrama del circuito del medidor de pH Arduino

El diagrama de circuito para este proyecto de medidor de pH Arduino se muestra a continuación:

Conexión de la placa de conversión de señal de pH con Arduino:

La conexión entre Arduino y la placa de conversión de señal PH se muestra en la siguiente tabla.

Arduino	Tablero del sensor de pH
5V	V +
GND	GRAMO
A0	Correos

Programación de Arduino para medidor de pH

Después de conexiones de hardware exitosas, ahora es el momento de programar el Arduino. El código completo para este medidor de pH con Arduino se encuentra en la parte inferior de este tutorial. La explicación paso a paso del proyecto se da a continuación.

Lo primero que debe hacer en el programa es incluir todas las bibliotecas necesarias. Aquí, en mi caso, he incluido la biblioteca “ LiquidCrystal_I2C.h” para usar la interfaz I2C de una pantalla LCD y “ Wire.h ” para usar la funcionalidad I2C en Arduino.

#incluir #incluir LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 16, 2);

A continuación, se define el valor de calibración, que se puede modificar según sea necesario para obtener un valor de pH preciso de las soluciones. (Esto se explica más adelante en el artículo)

valor_calibración flotante = 21,34;

Dentro de setup (), los comandos de la pantalla LCD están escritos para mostrar un mensaje de bienvenida en la pantalla LCD.

lcd.init (); lcd. comienzo (16, 2); LCD luz de fondo(); lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("Bienvenido a"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Resumen de circuitos"); retraso (2000); lcd.clear ();

Dentro de loop (), lea 10 valores analógicos de muestra y guárdelos en una matriz. Esto es necesario para suavizar el valor de salida.

para (int i = 0; i <10; i ++) {buffer_arr = analogRead (A0); retraso (30); }

Luego, clasifique los valores analógicos recibidos en orden ascendente. Esto es necesario porque necesitamos calcular el promedio móvil de muestras en la etapa posterior.

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

Finalmente, calcule el promedio de valores analógicos de una muestra de 6 centros. Luego, este valor promedio se convierte en valor de pH real y se imprime en una pantalla LCD.

para (int i = 2; i <8; i ++) avgval + = buffer_arr; voltio flotante = (flotante) avgval * 5.0 / 1024/6; flotador ph_act = -5.70 * voltio + valor_calibración; lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("pH Val:"); lcd.setCursor (8, 0); lcd.print (ph_act); retraso (1000); }

Calibración de electrodo de pH

La calibración del electrodo de pH es muy importante en este proyecto. Para ello, necesitamos tener una solución cuyo valor conozcamos. Esto se puede tomar como solución de referencia para la calibración del sensor.

Supongamos que tenemos una solución cuyo valor de PH es 7 (agua destilada). Ahora, cuando el electrodo se sumerge en la solución de referencia y el valor de PH que se muestra en la pantalla LCD es 6.5. Luego, para calibrarlo, simplemente agregue 7-6.5 = 0.5 en la variable de calibración “ valor_calibración ” en el código. es decir, haga el valor 21,34 + 0,5 = 21,84 . Después de realizar estos cambios, vuelva a cargar el código en Arduino y vuelva a verificar el pH sumergiendo el electrodo en la solución de referencia. Ahora la pantalla LCD debería mostrar el valor de pH correcto, es decir, 7 (las pequeñas variaciones son considerables) . Del mismo modo, ajuste esta variable para calibrar el sensor. Luego verifique todas las demás soluciones para obtener el resultado exacto.

Prueba del probador de pH Arduino

Hemos probado este medidor de pH Arduino sumergiéndolo en agua pura y agua de limón, puedes ver el resultado a continuación.

Agua pura:

Agua de limon:

Así es como podemos construir un sensor de pH usando Arduino y podemos usarlo para verificar el nivel de pH de varios líquidos.

El código completo y el video de demostración se muestran a continuación.