HackerBox 0035: ElectroChemistry: Hatua 11

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Mwezi huu, wadukuzi wa HackerBox wanachunguza sensorer anuwai za elektroniki na mbinu za upimaji wa kupima mali ya vifaa. Inayoweza kufundishwa ina habari ya kuanza na HackerBox # 0035, ambayo inaweza kununuliwa hapa wakati vifaa vinadumu. Pia, ikiwa ungependa kupokea HackerBox kama hii kwenye sanduku lako la barua kila mwezi, tafadhali jiandikishe kwenye HackerBoxes.com na ujiunge na mapinduzi!

Mada na Malengo ya Kujifunza ya HackerBox 0035:

• Sanidi Arduino Nano kwa matumizi na IDE ya Arduino
• Waya na weka moduli ya OLED kuonyesha vipimo
• Jenga onyesho la kupumua kwa kutumia sensorer za pombe
• Linganisha sensorer za gesi kufanya vipimo vya ubora wa hewa
• Tambua aina ya yabisi iliyoyeyushwa (TDS)
• Jaribu kuhisi mawasiliano yasiyoweza kuwasiliana na maji

HackerBoxes ni huduma ya sanduku la usajili la kila mwezi kwa vifaa vya elektroniki vya DIY na teknolojia ya kompyuta. Sisi ni watendaji wa hobby, watunga, na majaribio. Sisi ndio waotaji wa ndoto. HACK Sayari!

Hatua ya 1: HackerBox 0035: Yaliyomo kwenye Sanduku

• Arduino Nano 5V 16MHz MicroUSB
• OLED 0.96 128x64 pixel Onyesho la I2C
• Mita ya Ubora wa Maji ya TDS-3
• Moduli ya Joto isiyo na mawasiliano ya GY-906
• Sensorer ya Uchafuzi wa Ubora wa Hewa ya MP503
• Utaftaji wa Joto la Maji la DS18B20
• MQ-3 Moduli ya Sensorer ya Pombe
• MQ-135 Moduli ya Sensorer ya Gesi ya Hatari ya Anga
• Moduli ya Unyevu na Joto ya DHT11
• Moduli ya Laser ya KY-008
• Seti ya LEDs, 1K Resistors, na vifungo vya kugusa
• Kiwango cha 400 cha "Mkate Ulio wazi wa Crystal"
• Seti ya waya ya Jumper - Vipande 65
• Cable ya MircoUSB
• Maamuzi ya kipekee ya HackerBoxes

Vitu vingine ambavyo vitasaidia:

• Chuma cha kulehemu, solder, na zana za msingi za kutengenezea
• Kompyuta ya kuendesha zana za programu

Jambo muhimu zaidi, utahitaji hali ya kujifurahisha, roho ya DIY, na udadisi wa hacker. Elektroniki ngumu ya DIY sio jambo dogo, na HackerBoxes hazimwa maji. Lengo ni maendeleo, sio ukamilifu. Unapoendelea na kufurahiya raha hiyo, kuridhika sana kunaweza kupatikana kutokana na kujifunza teknolojia mpya na kwa matumaini kupata miradi kadhaa ikifanya kazi. Tunashauri kuchukua kila hatua pole pole, ukizingatia maelezo, na usiogope kuomba msaada.

Kuna utajiri wa habari kwa washiriki wa sasa, na wanaotazamiwa katika Maswali Yanayoulizwa Sana ya HackerBoxes.

Hatua ya 2: Electrochemistry

Electrochemistry (Wikipedia) ni tawi la kemia ya mwili ambayo inachunguza uhusiano kati ya umeme, kama jambo la kupimika na la upimaji, na mabadiliko fulani ya kemikali au kinyume chake. Athari za kemikali zinajumuisha mashtaka ya umeme kusonga kati ya elektroni na elektroliti (au ioni katika suluhisho). Kwa hivyo kemia ya elektroniki inahusika na mwingiliano kati ya nishati ya umeme na mabadiliko ya kemikali.

Vifaa vya elektroniki vya kawaida ni betri za kila siku. Betri ni vifaa vyenye seli moja au zaidi ya elektroniki na unganisho la nje linalopewa vifaa vya umeme vya umeme kama tochi, simu mahiri, na magari ya umeme.

Sensorer za gesi ya umeme ni vifaa vya kugundua gesi ambavyo hupima mkusanyiko wa gesi lengwa kwa kuoksidisha au kupunguza gesi lengwa kwenye elektroni na kupima sasa inayosababisha.

Electrolysis ni mbinu inayotumia umeme wa moja kwa moja (DC) kuendesha athari ya kemikali isiyo ya hiari. Electrolysis ni muhimu kibiashara kama hatua ya kutenganisha vitu kutoka kwa vyanzo vya asili kama vile ores kutumia seli ya elektroni.

Hatua ya 3: Jukwaa la Microcontroller la Arduino Nano

Arduino Nano, au bodi kama hiyo ya microcontroller, ni chaguo bora kwa kuingiliana na sensorer za elektroniki na kuonyesha matokeo kwa kompyuta au onyesho la video. Moduli ya Arduino Nano iliyojumuishwa inakuja na pini za kichwa, lakini hazijauzwa kwa moduli. Acha pini mbali kwa sasa. Fanya majaribio haya ya awali ya moduli ya Arduino Nano PRIOR ili kuunganisha pini za kichwa Arduino Nano. Yote ambayo inahitajika kwa hatua kadhaa zifuatazo ni kebo ya microUSB na moduli ya Nano tu inapotoka kwenye begi.

Arduino Nano ni mlima wa uso, wa kupendeza wa mkate, bodi ya Arduino yenye miniaturized na USB iliyojumuishwa. Ni ya kushangaza kamili iliyoonyeshwa na rahisi kudukua.

vipengele:

• Mdhibiti Mdogo: Atmel ATmega328P
• Voltage: 5V
• Pini za I / O za Dijitali: 14 (6 PWM)
• Pini za Kuingiza Analog: 8
• DC ya sasa kwa Pin ya I / O: 40 mA
• Kiwango cha Kumbukumbu: 32 KB (2KB kwa bootloader)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Kasi ya Saa: 16 MHz
• Vipimo: 17mm x 43mm

Tofauti hii ya Arduino Nano ni muundo mweusi wa Robotdyn. Muunganisho huo ni kwa bandari ya MicroUSB iliyo kwenye bodi ambayo inaambatana na nyaya zile zile za MicroUSB zinazotumiwa na simu nyingi na vidonge.

Nanos za Arduino zinajumuisha chip ya daraja la USB / Serial. Kwenye tofauti hii, chip ya daraja ni CH340G. Kumbuka kuwa kuna aina zingine za chipu za daraja za USB / Serial zinazotumiwa kwenye aina anuwai za bodi za Arduino. Chips hizi hukuruhusu bandari ya USB ya kompyuta kuwasiliana na kiolesura cha serial kwenye chip ya processor ya Arduino.

Mfumo wa uendeshaji wa kompyuta unahitaji Dereva wa Kifaa kuwasiliana na chip ya USB / Serial. Dereva anaruhusu IDE kuwasiliana na bodi ya Arduino. Dereva maalum ya kifaa ambayo inahitajika inategemea toleo la OS na pia aina ya chip ya USB / Serial. Kwa CH340 USB / Serial chips, kuna madereva yanayopatikana kwa mifumo mingi ya uendeshaji (UNIX, Mac OS X, au Windows). Mtengenezaji wa CH340 hutoa madereva haya hapa.

Wakati wa kwanza kuziba Arduino Nano kwenye bandari ya USB ya kompyuta yako, taa ya nguvu ya kijani inapaswa kuwaka na muda mfupi baada ya mwangaza wa bluu kuanza kuangaza polepole. Hii hufanyika kwa sababu Nano imepakiwa mapema na programu ya BLINK, ambayo inaendesha Arduino Nano mpya kabisa.

Hatua ya 4: Mazingira ya Jumuishi ya Maendeleo ya Arduino (IDE)

Ikiwa bado haujaweka IDE ya Arduino, unaweza kuipakua kutoka Arduino.cc

Ikiwa ungependa maelezo ya ziada ya utangulizi ya kufanya kazi katika mazingira ya Arduino, tunashauri kuangalia maagizo ya Warsha ya Starter ya HackerBoxes.

Chomeka Nano kwenye kebo ya MicroUSB na mwisho mwingine wa kebo kwenye bandari ya USB kwenye kompyuta, uzindue programu ya Arduino IDE, chagua bandari inayofaa ya USB kwenye IDE chini ya zana> bandari (jina linalowezekana na "wchusb" ndani yake). Chagua pia "Arduino Nano" katika IDE chini ya zana> bodi.

Mwishowe, pakia kipande cha nambari ya mfano:

Faili-> Mifano-> Misingi-> Blink

Kwa kweli hii ni nambari ambayo ilipakiwa mapema kwenye Nano na inapaswa kuendeshwa sasa hivi ili kupepesa polepole LED ya samawati. Ipasavyo, ikiwa tutapakia nambari hii ya mfano, hakuna kitu kitabadilika. Badala yake, wacha tubadilishe nambari kidogo.

Kuangalia kwa karibu, unaweza kuona kuwa programu inawasha LED, inasubiri milliseconds 1000 (sekunde moja), inazima LED, inasubiri sekunde nyingine, halafu inafanya tena - milele.

Rekebisha msimbo kwa kubadilisha taarifa zote mbili za "kuchelewesha (1000) kuwa" kuchelewesha (100) ". Marekebisho haya yatasababisha LED kuangaza kwa kasi mara kumi, sivyo?

Wacha tupakie nambari iliyobadilishwa kwenye Nano kwa kubofya kitufe cha "PAKUA" (aikoni ya mshale) juu tu ya nambari yako iliyobadilishwa. Tazama hapa chini nambari ya maelezo ya hali: "kuandaa" na kisha "kupakia". Hatimaye, IDE inapaswa kuonyesha "Kupakia Kukamilisha" na LED yako inapaswa kuangaza haraka.

Ikiwa ndivyo, hongera! Umebadilisha tu kipande chako cha kwanza cha nambari iliyoingizwa.

Mara tu toleo lako la kupepesa haraka likiwa limebeba na kufanya kazi, kwanini usione ikiwa unaweza kubadilisha nambari tena ili kusababisha LED kuangaza haraka mara mbili kisha subiri sekunde kadhaa kabla ya kurudia? Jaribu! Je! Vipi kuhusu mifumo mingine? Mara tu unapofanikiwa kuibua matokeo unayotaka, kuiweka kificho, na kuyatazama ili kufanya kazi kama ilivyopangwa, umechukua hatua kubwa kuelekea kuwa mwindaji mahiri wa vifaa.

Hatua ya 5: Pini za Kichwa na OLED kwenye Bodi ya Mkate isiyo na Solder

Sasa kwa kuwa kompyuta yako ya maendeleo imesanidiwa kupakia nambari kwa Arduino Nano na Nano imejaribiwa, toa kebo ya USB kutoka Nano na uwe tayari kutengenezea pini za kichwa. Ikiwa ni usiku wako wa kwanza kwenye kilabu cha kupigana, lazima uingize! Kuna miongozo mingi na video mkondoni juu ya kutengenezea (kwa mfano). Ikiwa unahisi kuwa unahitaji msaada wa ziada, jaribu kupata kikundi cha watengenezaji wa eneo au nafasi ya wadukuzi katika eneo lako. Pia, vilabu vya redio vya amateur daima ni vyanzo bora vya uzoefu wa umeme.

Solder vichwa viwili vya safu moja (pini kumi na tano kila moja) kwa moduli ya Arduino Nano. Kontakt sita ya siri ya ICSP (in-circuit serial programming) haitatumika katika mradi huu, kwa hivyo acha tu pini hizo. Mara tu soldering imekamilika, angalia kwa uangalifu kwa madaraja ya solder na / au viungo baridi vya solder. Mwishowe, inganisha Arduino Nano nyuma kwenye kebo ya USB na uhakikishe kuwa kila kitu bado kinafanya kazi vizuri.

Ili waya OLED kwa Nano, ingiza wote kwenye ubao wa mkate usiouzwa kama inavyoonyeshwa na waya kati yao kulingana na jedwali hili:

OLED…. NanoGND….. GNDVCC…..5VSCL….. A5SDA….. A4

Ili kuendesha onyesho la OLED, sakinisha dereva wa onyesho la SSD1306 OLED inayopatikana hapa kwenye Arduino IDE.

Jaribu onyesho la OLED kwa kupakia mfano wa ssd1306 / theluji na uipange kwenye Nano.

Mifano zingine kutoka kwa maktaba ya SDD1306 ni muhimu kuchunguza utumiaji wa onyesho la OLED.

Hatua ya 6: MQ-3 Sensor ya Pombe na Demo ya Breathalyzer

Sensor ya Gesi ya Pombe ya MQ-3 (datasheet) ni sensa ya semiconductor ya gharama nafuu ambayo inaweza kugundua uwepo wa gesi za pombe kwenye viwango kutoka 0.05 mg / L hadi 10 mg / L. Nyenzo za kuhisi zinazotumiwa katika MQ-3 ni SnO2, ambayo inaonyesha kuongezeka kwa conductivity wakati inakabiliwa na viwango vinavyoongezeka vya gesi za pombe. MQ-3 ni unyeti sana kwa pombe na unyeti mdogo sana wa kuvuka moshi, mvuke, au petroli.

Moduli hii ya MQ-3 hutoa pato mbichi ya analog kuhusiana na mkusanyiko wa pombe. Moduli hiyo pia inalinganisha LM393 (datasheet) kulinganisha kizingiti cha pato la dijiti.

Moduli ya MQ-3 inaweza kushonwa kwa Nano kulingana na jedwali hili:

MQ-3…. NanoA0 …… A0VCC…..5VGND….. GNDD0 …… Haikutumika

Nambari ya onyesho kutoka kwa video.

ONYO: Mradi huu ni maonyesho tu ya kielimu. Sio chombo cha matibabu. Haihesabiwi. Haikusudiwi, kwa njia yoyote, kuamua viwango vya pombe ya damu kwa tathmini ya mipaka ya kisheria au usalama. Usiwe mjinga. Usinywe na uendesha gari. Fika hai!

Hatua ya 7: Kugundua Ketoni

Ketoni ni misombo rahisi ambayo ina kundi la carbonyl (kaboni-oksijeni dhamana mara mbili). Ketoni nyingi ni muhimu katika tasnia na biolojia. Asetoni ya kutengenezea kawaida ni ketone ndogo zaidi.

Leo, wengi wanajua lishe ya ketogenic. Ni lishe inayotokana na kula mafuta mengi, protini ya kutosha, na wanga kidogo. Hii hulazimisha mwili kuchoma mafuta badala ya wanga. Kwa kawaida, wanga iliyo ndani ya chakula hubadilishwa kuwa glukosi, ambayo husafirishwa kuzunguka mwili na ni muhimu sana katika kuchochea utendaji wa ubongo. Walakini, ikiwa kuna wanga kidogo katika lishe, ini hubadilisha mafuta kuwa asidi ya mafuta na miili ya ketone. Miili ya ketone hupita kwenye ubongo na kuchukua nafasi ya sukari kama chanzo cha nishati. Kiwango kilichoinuliwa cha miili ya ketone katika damu husababisha hali inayojulikana kama ketosis.

Mfano mradi wa kuhisi ketoni

Mfano mwingine mradi wa kuhisi ketone

Kulinganisha MQ-3 dhidi ya sensorer za gesi TGS822

Hatua ya 8: Kuhisi Ubora wa Hewa

Uchafuzi wa hewa hutokea wakati vitu vyenye madhara au kupindukia ikiwa ni pamoja na gesi, chembe, na molekuli za kibaolojia zinaletwa angani. Uchafuzi wa mazingira unaweza kusababisha magonjwa, mzio, na hata kifo kwa wanadamu. Inaweza pia kusababisha madhara kwa viumbe hai vingine kama wanyama, mazao ya chakula, na mazingira kwa ujumla. Shughuli zote za kibinadamu na michakato ya asili inaweza kusababisha uchafuzi wa hewa. Uchafuzi wa hewa ndani na ubora duni wa hewa mijini zimeorodheshwa kama shida mbili mbaya zaidi za uchafuzi ulimwenguni.

Tunaweza kulinganisha utendaji wa sensorer mbili tofauti za ubora wa hewa (au hatari ya hewa). Hizi ni MQ-135 (datasheet) na MP503 (datasheet).

MQ-135 ni nyeti kwa methane, oksidi za nitrojeni, alkoholi, benzini, moshi, CO2, na molekuli zingine. Interface ni sawa na MQ-3 interface.

MP503 ni nyeti kwa gesi ya formaldehyde, benzini, monoksidi kaboni, hidrojeni, pombe, amonia, moshi wa sigara, harufu nyingi, na molekuli zingine. Ni interface rahisi sana, kutoa matokeo mawili ya dijiti kuteua viwango vinne vya viwango vya uchafuzi. Kiunganishi chaguomsingi kwenye MP503 kina kichwa cha kiume kilichofunikwa na plastiki, ambacho kinaweza kuondolewa na kubadilishwa na kichwa cha kawaida cha pini 4 (kilichotolewa kwenye begi) cha kutumiwa na mikate isiyokuwa na mkate, viboreshaji vya DuPont, au viunganisho sawa vya kawaida.

Hatua ya 9: Kuhisi Ubora wa Maji

TDS-3 Mtihani wa Ubora wa Maji

Jumla ya Vimumunyisho vya Kufutwa (TDS) ni jumla ya ioni zilizochajiwa kwa rununu, pamoja na madini, chumvi, au metali zilizofutwa kwa ujazo wa maji. TDS, ambayo inategemea conductivity, inaonyeshwa kwa sehemu kwa milioni (ppm) au milligrams kwa lita (mg / L). Yabisi kufutwa ni pamoja na yoyote conductive isokaboni elementi sasa zaidi ya molekuli ya maji safi (H2O) na yabisi iliyosimamishwa. Kiwango cha juu cha Uchafuzi wa EPA cha TDS kwa matumizi ya binadamu ni 500 ppm.

Kuchukua Vipimo vya TDS

1. Ondoa kofia ya kinga.
2. Washa mita ya TDS. Kitufe cha ON / OFF kiko kwenye paneli.
3. Imisha mita ndani ya maji / suluhisho hadi upeo. kiwango cha kuzamisha (2”).
4. Punguza kidogo mita ili kuondoa Bubbles yoyote ya hewa.
5. Subiri hadi onyesho litulie. Mara tu usomaji utakapotulia (takriban sekunde 10), bonyeza kitufe cha SHIKA ili uone usomaji nje ya maji.
6. Ikiwa mita inaonyesha ishara ya 'x10' inayoangaza, ongeza usomaji kwa 10.
7. Baada ya matumizi, toa maji yoyote ya ziada kutoka mita yako. Badilisha kofia.

Chanzo: Karatasi ya Maagizo Kamili

Jaribio: Jenga mita yako rahisi ya TDS (mradi na video hapa) ambayo inaweza kupimwa na kujaribiwa dhidi ya TDS-3.

Hatua ya 10: Kuhisi joto

Moduli ya Sensorer ya Joto la GY-906

Moduli ya kuhisi mafuta ya GY-906 ina vifaa vya MLX90614 (maelezo). Hii ni thermometer ya infrared rahisi kutumia, lakini yenye nguvu sana, inayoweza kuhisi joto la kitu kati ya -70 na 380 ° C. Inatumia kiolesura cha I2C kuwasiliana, ambayo inamaanisha unahitaji tu kutoa waya mbili kutoka kwa mdhibiti wako mdogo ili kuunganishwa nayo.

Demo mradi wa kuhisi joto.

Mradi mwingine wa kuhisi joto.

Sensor ya Joto la Ushahidi wa Joto la DS18B20

Sensor moja ya joto ya waya ya DS18B20 (maelezo) inaweza kupima joto kutoka -55 ℃ Hadi 125 ℃ kwa usahihi wa ± 5.

Hatua ya 11: HACK THE PLANET

Ikiwa umefurahiya hii inayoweza kufundishwa na ungependa kuwa na kisanduku kizuri cha miradi ya elektroniki na teknolojia ya kompyuta inayoweza kushuka kwenye sanduku lako la barua kila mwezi, tafadhali jiunge na mapinduzi kwa kutumia HackerBoxes.com na ujiandikishe kupokea sanduku letu la mshangao la kila mwezi.

Fikia na ushiriki mafanikio yako katika maoni hapa chini au kwenye Ukurasa wa Facebook wa HackerBoxes. Hakika tujulishe ikiwa una maswali yoyote au unahitaji msaada wowote kwa chochote. Asante kwa kuwa sehemu ya HackerBoxes!