Sensor de pH y comunicación entre 2 Arduinos

Sensor de pH y comunicación entre 2 Arduinos

Para empezar, el sensor de pH puede hacer mediciones de pH (valores que mide la acidez o alcalinidad) en soluciones (líquidos),a través de una entrada analógica, dichas lecturas podemos aprovecharlas para manipularlas de acuerdo a nuestras necesidades o en alguna aplicación que estemos diseñando.

Se explicara el objetivo que se quiere lograr con este tutorial. En primer lugar, se mostrar el funcionamiento de este sensor, al hacer mediciones de pH y tener comunicación entre Arduinos. Por ejemplo, para esta practica se hará uso de dos Arduinos (un Maestro y un Esclavo). En cuanto al maestro, es el que leerá la entrada del sensor de pH y enviara las lecturas hacia el Arduino esclavo, el cual, al recibir estos valores, los imprimirá en el monitor serial y una pantalla LCD además, de cumplir un par de condiciones y encender un diodo LED.

Fig. 1 Sensor de pH con comunicación entre Arduinos

Fig. 1 Sensor de pH con comunicación entre Arduinos.

Descripción del sensor pH

Para empezar, el sensor de pH está conformado por una sonda que es la que toma la lectura, y mediante el conector BCN se conecta hacia una interfaz, que a su vez es enviada hacia el puerto de entrada analógica de cualquier controlador Arduino.

La interfaz cuenta con dos diodos LED, uno es el indicador de la alimentación y el otro el indicador del valor bajo de pH, también tiene un conector en donde se conecta la sonda.

En cuanto a el pH, es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. Por lo general, el pH es un número entre 0 y 14. De hecho, bajo las condiciones estándar termodinámicas, pH = 7, lo que significa que la solución es neutra; pH <7, lo que significa que la solución es ácida; pH> 7, lo que significa que la solución es alcalina.

Por consiguiente, estos son algunos ejemplos de sustancias cotidianas y su pH.

Fig. 2 Valor de pH de algunas sustancias

Fig. 2 Valor de pH de algunas sustancias (esta imagen fue tomada como referencia de la pagina scidle).

En resumen, se hablara acerca de la obtención del valor de pH. Este sensor es lineal, por tanto, al tomar dos puntos de referencia (voltaje y pH) se deduce la ecuación para hacer la conversión de voltaje a pH, para ello se toma la lectura del pin Po de voltaje del sensor (la cual es analógica), para hacer el calculo del pH, esto es mediante una ecuación. Para la ecuación se toma como punto de partida la formula general y=mx+b, tendremos que calcular mx y b, después se asignan las variables quedando como: x= voltaje e y=pH, al sustituir valores el resultado queda como: y=-5.70x+21.34.

A continuación, se mostrara una gráfica sobre los valores de conversión del sensor:

Fig. 3 Relación de la ecuación de conversión entre voltaje y pH medido.

Fig. 3 Relación de la ecuación de conversión entre voltaje y pH medido (esta imagen fue tomada como referencia de la pagina scidle).

Características

Interfaz:

  • Voltaje de alimentación: 5 V.
  • Corriente: 5-10 mA.
  • Consumo: ≤ 0.5 W.
  • Temperatura de trabajo: 10-50 ºC.
  • LED Verde: Alimentación.
  • LED Rojo: Límite de pH.
  • Conector de sonda: BNC (conector de rápida conexión/desconexión).
  • Precisión de medición: ±0.1 a 25℃.

Sonda:

  • Tipo de sonda: Grado de laboratorio.
  • Rango de detección: 0 ~ 14.
  • Rango de temperatura: 5 ~ 60 ° C.
  • Punto cero: 7 ± 0.5.
  • Tiempo de respuesta: <2 min.
  • Vida de la sonda:> 0.5 año (dependiendo de la frecuencia de uso).

Terminales

PinesDescripción
ToTemperatura.
DoLímite de pH.
PoValor de pH en voltaje.
GConexión a tierra.
GConexión a tierra.
V+Conexión a 5 VDC.

Lista de materiales

Diagrama de conexiones

Así que, procedemos a conectar nuestro sensor de pH. Como resultado, se puede observar el diagrama esquemático del sistema delo sensor de pH.

Fig. 4 Diagrama de conexiones

Fig. 4 Diagrama de conexiones.

Código

Entonces, se mostraran los códigos que se usaron para maestro y esclavo.

Este es el primero que corresponde al Arduino maestro.

En seguida, se observa el segundo código el cual pertenece al Arduino esclavo.

Resultados

Primero, al momento de sumergir la sonda en agua o cualquier otro líquido comenzara a tomar lecturas.

Fig. 5 Medición de pH en agua.

Fig. 5 Medición de pH en agua.

Como resultado, se muestran algunas lecturas de pH en el monitor serial, se decidió que los datos se imprimieran tanto en la LCD como el monitor serial.

Fig. 6 lecturas del monitor serial de Arduino

Fig. 6 lecturas del monitor serial de Arduino.

Por ultimo, se muestra la activación de una de las salidas, representada por un diodo LED.

Fig. 7 Funcionamiento del circuito

Fig. 7 Funcionamiento del circuito.

Al final, se anexa la hoja de datos del sensor de pH en caso de necesitar consultarlo.

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