- Komponen yang Diperlukan
- Apa Nilai pH?
- Bagaimana Cara Kerja Gravity Analog pH Sensor?
- Diagram Rangkaian Pengukur pH Arduino
- Pemrograman Arduino untuk Pengukur pH
- Kalibrasi Elektroda pH
- Menguji pH Tester Arduino
Skala pH digunakan untuk mengukur keasaman dan kebasaan suatu cairan. Ini dapat memiliki pembacaan mulai dari 1-14 di mana 1 menunjukkan cairan paling asam dan 14 menunjukkan cairan paling basa. 7 pH untuk zat netral yang tidak bersifat asam maupun basa. Sekarang, pH memainkan peran yang sangat penting dalam kehidupan kita dan digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, bisa digunakan di kolam renang untuk mengecek kualitas air. Demikian pula, pengukuran pH digunakan dalam berbagai macam aplikasi seperti pertanian, pengolahan air limbah, industri, pemantauan lingkungan, dll.
Dalam proyek ini, kita akan membuat Pengukur pH Arduino dan mempelajari cara mengukur pH suatu larutan menggunakan sensor pH gravitasi dan Arduino. LCD 16x2 digunakan untuk menunjukkan nilai pH pada layar. Kita juga akan mempelajari cara mengkalibrasi sensor pH untuk menentukan akurasi sensor tersebut. Jadi mari kita mulai!
Komponen yang Diperlukan
- Arduino Uno
- 16 * 2 LCD alfanumerik
- Modul I2C untuk LCD
- Sensor pH Analog Gravity
- Menghubungkan kabel
- Papan tempat memotong roti
Apa Nilai pH?
Satuan yang kita gunakan untuk mengukur keasaman suatu zat disebut pH . Istilah "H" didefinisikan sebagai log negatif dari konsentrasi ion hidrogen. Kisaran pH dapat memiliki nilai dari 0 hingga 14. Nilai pH 7 adalah netral, karena air murni memiliki nilai pH tepat 7. Nilai yang lebih rendah dari 7 bersifat asam dan nilai yang lebih besar dari 7 bersifat basa atau basa.
Bagaimana Cara Kerja Gravity Analog pH Sensor?
Sensor pH analog dirancang untuk mengukur nilai pH suatu larutan dan menunjukkan keasaman atau kebasaan zat tersebut. Ini biasanya digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pertanian, pengolahan air limbah, industri, pemantauan lingkungan, dll. Modul ini memiliki chip pengatur tegangan on-board yang mendukung suplai tegangan lebar 3,3-5,5V DC, yang kompatibel dengan 5V dan 3.3V dari papan kontrol apa pun seperti Arduino. Sinyal keluaran disaring oleh perangkat keras jitter rendah.
Fitur Teknik:
Modul Konversi Sinyal:
- Tegangan Suplai: 3.3 ~ 5.5V
- Konektor Probe BNC
- Akurasi Tinggi: ±0.1@25 °C
- Rentang Deteksi: 0 ~ 14
Elektroda PH:
- Kisaran Suhu Operasional: 5 ~ 60 ° C
- Titik Nol (Netral): 7 ± 0,5
- Kalibrasi mudah
- Resistensi Internal: <250MΩ
Papan Konversi Sinyal pH:
Deskripsi Pin:
V +: masukan 5V DC
G: Pin ground
Po: keluaran analog pH
Lakukan: Output DC 3,3V
Kepada: Output suhu
Konstruksi Elektroda pH:
Konstruksi sensor pH ditunjukkan di atas. The pH Sensor tampak seperti batang biasanya terbuat dari bahan kaca memiliki tip yang disebut “membran Kaca”. Membran ini diisi dengan larutan buffer dengan pH yang diketahui (biasanya pH = 7). Desain elektroda ini memastikan lingkungan dengan ikatan ion H + yang konstan di bagian dalam membran kaca. Ketika probe dicelupkan ke dalam larutan yang akan diuji, ion hidrogen dalam larutan uji mulai bertukar dengan ion bermuatan positif lainnya pada membran kaca, yang menciptakan potensi elektrokimia melintasi membran yang diumpankan ke modul penguat elektronik yang mengukur potensialnya. antara kedua elektroda dan mengubahnya menjadi satuan pH. Perbedaan antara potensi tersebut menentukan nilai pH berdasarkan persamaan Nernst.
Persamaan Nernst:
Persamaan Nernst memberikan hubungan antara potensial sel dari sel elektrokimia, suhu, hasil bagi reaksi dan potensial sel standar. Dalam kondisi nonstandar, persamaan Nernst digunakan untuk menghitung potensial sel dalam sel elektrokimia. Persamaan Nernst juga dapat digunakan untuk menghitung total gaya gerak listrik (EMF) untuk sel elektrokimia penuh. Persamaan ini juga digunakan untuk menghitung nilai PH suatu solusi. Respon elektroda kaca diatur oleh Persamaan Nernst dapat diberikan sebagai:
E = E0 - 2,3 (RT / nF) ln Q Dimana Q = Koefisien reaksi E = output mV dari elektroda E0 = Offset nol untuk elektroda R = Konstanta gas ideal = 8,314 J / mol-K T = Temperatur dalam ºK F = Konstanta Faraday = 95.484,56 C / mol N = Muatan Ionik
Diagram Rangkaian Pengukur pH Arduino
Diagram sirkuit untuk proyek pengukur pH Arduino ini diberikan di bawah ini:
Koneksi Papan Konversi Sinyal pH dengan Arduino:
Hubungan antara Arduino dan papan konversi sinyal PH ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
|
Arduino |
Papan Sensor PH |
|
5V |
V + |
|
GND |
G |
|
A0 |
Po |
Pemrograman Arduino untuk Pengukur pH
Setelah koneksi hardware berhasil, sekarang saatnya memprogram Arduino. Kode lengkap untuk pengukur pH ini dengan Arduino diberikan di bagian bawah tutorial ini. Penjelasan bertahap dari proyek diberikan di bawah ini.
Hal pertama yang harus dilakukan dalam program ini adalah memasukkan semua perpustakaan yang diperlukan. Di sini, dalam kasus saya, saya telah menyertakan pustaka " LiquidCrystal_I2C.h" untuk menggunakan antarmuka I2C dari layar LCD dan " Wire.h " untuk menggunakan fungsionalitas I2C pada Arduino.
#include
Selanjutnya, nilai kalibrasi ditentukan, yang dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan untuk mendapatkan nilai pH larutan yang akurat. (Ini akan dijelaskan nanti di artikel)
float calibration_value = 21.34;
Di dalam pengaturan (), perintah LCD ditulis untuk menampilkan pesan selamat datang pada LCD.
lcd.init (); lcd.begin (16, 2); lcd.backlight (); lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("Selamat datang di"); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("Circuit Digest"); penundaan (2000); lcd.clear ();
Di dalam loop (), baca 10 contoh nilai analog dan simpan dalam array. Ini diperlukan untuk menghaluskan nilai keluaran.
untuk (int i = 0; i <10; i ++) {buffer_arr = analogRead (A0); penundaan (30); }
Kemudian, urutkan nilai Analog yang diterima dalam urutan menaik. Ini diperlukan karena kita perlu menghitung rata-rata berjalan sampel di tahap selanjutnya.
untuk (int i = 0; i <9; i ++) {untuk (int j = i + 1; j <10; j ++) {if (buffer_arr> buffer_arr) {temp = buffer_arr; buffer_arr = buffer_arr; buffer_arr = temp; }}}
Terakhir, hitung rata-rata dari 6 sampel pusat nilai Analog. Kemudian nilai rata-rata ini diubah menjadi nilai pH aktual dan dicetak pada layar LCD.
untuk (int i = 2; i <8; i ++) avgval + = buffer_arr; volt float = (float) rata-rata * 5.0 / 1024/6; float ph_act = -5.70 * volt + nilai_kalibrasi; lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("pH Val:"); lcd.setCursor (8, 0); lcd.print (ph_act); penundaan (1000); }
Kalibrasi Elektroda pH
Kalibrasi elektroda PH sangat penting dalam proyek ini. Untuk ini, kita perlu memiliki solusi yang nilainya diketahui oleh kita. Hal ini dapat dijadikan sebagai solusi referensi untuk kalibrasi sensor.
Misalkan, kita memiliki larutan dengan nilai PH 7 (air suling). Sekarang ketika elektroda dicelupkan ke dalam larutan referensi dan nilai PH yang ditampilkan pada LCD adalah 6,5. Kemudian untuk mengkalibrasinya, tambahkan saja 7-6,5 = 0,5 pada variabel kalibrasi “calibration_value” pada kode. yaitu membuat nilainya 21,34 + 0,5 = 21,84 . Setelah melakukan perubahan ini, unggah lagi kode ke Arduino dan periksa kembali pH dengan mencelupkan elektroda ke dalam larutan referensi. Sekarang LCD harus menunjukkan nilai pH yang benar yaitu 7 (Sedikit variasi cukup besar) . Demikian pula, sesuaikan variabel ini untuk mengkalibrasi sensor. Kemudian periksa semua solusi lain untuk mendapatkan hasil yang tepat.
Menguji pH Tester Arduino
Arduino pH meter ini sudah kami coba dengan cara mencelupkannya ke dalam air murni dan air Lemon, anda bisa lihat hasilnya di bawah ini.
Air murni:
Air lemon:
Beginilah cara kita membangun sensor pH menggunakan Arduino dan dapat menggunakannya untuk memeriksa tingkat pH berbagai cairan.
Kode lengkap dan Video demonstrasi diberikan di bawah ini.