IoTベースの水質センサー

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このプロジェクトについて

水は私たちの日常生活に欠かせない資源です。そのため、使用に適した品質であることを確認する必要があります。

TDSとは何ですか？

TDSはTotalDissolvedSolidsの略です。名前が示すように、特定の量の水に溶解した固形物の数をppm（parts per million）で示します。 TDSは、電気伝導率[S / m]に基づいて計算されます。電気伝導率が高いほど、TDS値は高くなります。さまざまな種類の水のTDS値のリストは次のとおりです。

• 純水：80-150

• 水道水：250-350

• 地下水：500-1000

• 海水：約30000

WHO（世界保健機関）が推奨するように、飲料水の適切なTDSは300未満です。ただし、100未満のTDSの水は、必須ミネラルが不足しているため、消費できません。 300を超える水は、必要以上のミネラルを含んでいるため、「硬すぎる」と見なされます。

通常、水のTDSを測定するためにTDSペンを使用します。ただし、ペンをArduinoと統合することはできません。そのため、Arduinoと統合できる特別なTDSメーターが利用可能です。しかし、私はTDSペンを使用せずにこのプロジェクトを行うことにしました。

回路

Arduino

• 5VのArduinoをブレッドボードの1つの電源レールに接続します

• Arduinoのアースをブレッドボードの他の電源レールに接続します

• 1kオームの抵抗の一方の端をアースに接続し、もう一方の端をブレッドボードに接続します。 ArduinoのアナログピンA0を抵抗に接続します。最後に、ワイヤを抵抗に接続し、別のワイヤを5Vに接続します。これらのワイヤーの自由端をワニのクリップに接続します。

LCD 表示

• VSSピンをアースレールに接続します

• VDDピンを5Vレールに接続します

• V0をポテンショメータのセンターピンに接続します

• ポテンショメータの両端を5Vとアースに接続します

• RSピンをArduinoピン7に接続します

• R / Wピンをアースレールに接続します

• EピンをArduinoピン8に接続します

• D4をArduinoピン10に接続します

• D5をArduinoピン11に接続します

• D6をArduinoピン12に接続します

• D7をArduinoピン13に接続します

HC-05Bluetoothモジュール

• VCCピンを5Vレールに接続します

• GNDピンをグランドに接続します

• TXピンをArduinoピン3（RXとして機能）に接続します

• RXピンをArduinoピン2に接続します（TXとして機能します）

RGB LED

• コモンカソード（最長のピン）をアースに接続します

• 赤いピン（カソードピンの右側）を330オームの抵抗を介してArduinoのPWMピン9に接続します

• 緑色のピン（カソードピンの左側）を330オームの抵抗を介してArduinoのPWMピン6に接続します

• 青色のピン（左端）を330オームの抵抗を介してArduinoのPWMピン5に接続します

フリーワイヤ間の抵抗を計算するための導関数

オームの法則を使用します。この法則では、抵抗Rの抵抗を流れる電圧[V]は、抵抗を流れる電流[I]に正比例します。つまり、 V =IR

ArduinoのアナログピンA0への2つの抵抗器[R1-1000オームとR2-フリーワイヤ間]の間にワイヤが接続されていますが、そのワイヤの抵抗は無視できるため、次のように言えます。最小限の電流がワイヤを流れます。したがって、R1とR2は直列に接続されます。

したがって、V₁=IR₁と言えます。 およびV₂=IR₂ 。

したがって、V₂/V₁=IR₂/IR₁=R₂/R₁と言うことができます。

。ただし、V₂はわかりません。

抵抗器の直列の組み合わせでは、V₁+V₂=V 、ここでV =5ボルト。これから、V₂=5-V₁を取得できます。

最後に、取得した値をV₂に置き換えます V₂/V₁=R₂/R₁ 、可変バッファを5-V₁/V₁と定義できます。 、V₂/V₁の代わりに 。

最後に、R₂=buffer *R₁と言えます。 。

作業中

試験中の水の抵抗率を計算し、そこから抵抗率を求めます。このためには、コンテナの長さと断面積を考慮する必要があります。

  R =r L / A => r =R A / L  

抵抗率から、導電率を得ることができます

  c =1 / r  

最後に、導電率からTDSを取得します

  TDS =c * 7000  

ライブラリ

• 液晶ライブラリ：https：//www.arduinolibraries.info/libraries/liquid-crystal

• ソフトウェアシリアルライブラリ：https：//pdfpunk.weebly.com/softwareserial-library-download.html

これらのライブラリをダウンロードしてArduinoIDEに追加するか、[ツール]-> [ライブラリの管理]->ダウンロードするライブラリを検索する

コード

• 水質モニタリングコード

水質モニタリングコード Arduino

 // include libraries＃include  #include  // for bluetooth-BTserialというオブジェクトを作成します。RXピンは3、TXピンは2SoftwareSerial BTserial（3,2）; // RX | TX //すべての変数のデクラレーションfloatreads; int pin =A0; float vOut =0; // 2ポイント間の電圧降下floatvIn =5; float R1 =1000; float R2 =0; float buffer =0; float TDS; float R =0; // 2本のワイヤーフロート間の抵抗r =0; //抵抗率フロートL =0.06; // mdoubleのワイヤー間の距離A =0.000154; // m ^ 2floatのワイヤーの断面積C =0; // S / mfloatの導電率Cm =0; // mS / cmintの導電率rPin =9; int bPin =5; int gPin =6; int rVal =255; int bVal =255; int gVal =255; //この式を使用して、オームの法則を使用した後の抵抗率を取得します-> R =r L / A => r =RA / L //液晶ライブラリからlcdオブジェクトを作成LiquidCrystallcd（7,8,10,11,12,13 ）; void setup（）{// BTシリアルおよびシリアルモニターを初期化しますSerial.begin（9600）; BTserial.begin（9600）; // lcdを初期化しますlcd.begin（16、2）; // rgb ledピン（すべてArduinoではpwmピンになります）を出力として設定しますpinMode（rPin、OUTPUT）; pinMode（bPin、OUTPUT）; pinMode（gPin、OUTPUT）; pinMode（pin、INPUT）; //停滞したメッセージをLCDに出力lcd.print（ "Conductivity："）;} void loop（）{reads =analogRead（A0）; vOut =読み取り* 5/1023; Serial.println（reads）; // Serial.println（vOut）;バッファ=（vIn / vOut）-1; R2 =R1 *バッファ; Serial.println（R2）; delay（500）; //電圧を抵抗に変換します//上記の式を適用しますr =R2 * A / L; // R =rL / A //抵抗率を条件に変換しますC =1 / r; Cm =C * 10; // mS / cm単位の導電率をTDSTDS =Cm * 700に変換します。 // LCDのカーソルを次の行に設定しますlcd.setCursor（0,1）; lcd.println（C）; //アナログLEDに従ってrgbに対応する色を表示しますreadif（reads <600）{if（reads <=300）{setColor（255、0、255）; } if（reads> 200）{setColor（200、0、255）; }} else {if（読み取り<=900）{setColor（0、0、255）; } if（読み取り> 700）{setColor（0、255、255）; }} // bluetoothBTserial.print（C）; BTserial.print（ "、"）; BTserial.print（TDS）; BTserial.print（ ";"）; delay（500）;を介して携帯電話のArdutoothアプリにデータを送信します。 } void setColor（int red、int green、int blue）{analogWrite（rPin、255 --red）; analogWrite（gPin、255-緑）; analogWrite（bPin、255-青）; } 

カスタムパーツとエンクロージャー

回路図