Sivuprojekti: Vedenpuhdistustesteri: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tämä projekti oli osa opetussuunnitelmaani tekniikan periaatteet -luokallani rouva Berbawyn kanssa. Hän myönsi meille jokaiselle 50 dollarin budjetin tehdäksemme kohtuullisen hanke -ehdotuksen, mikä olisi saavutettavissa, mutta haastaisi kykymme.

Tämä projekti perustuu tähän MakeMagezine.com -sivuston malliin. Se mittaa nesteen sähkönjohtavuutta ja toistaa äänen johtavuuden perusteella. Mitä kovempi ääni, sitä puhtaampi vesi. Tämä perustuu jännitteenjakajan käsitteeseen. Mitä johtavampi näyte, sitä enemmän jännitettä vedetään kohti piirin yläosaa, pois kaiuttimesta. Tämä saa kaiuttimen vastaanottamaan pienemmän jännitteen ja vähentämään sen tuottaman äänen voimakkuutta.

Arduino toimii välineenä piirin ja tietokoneen välillä, josta lukemat tallennetaan. Tämä projekti sai inspiraationsa äskettäisestä projektista, jonka olin tehnyt luokassa, joka esitteli Arduinon ja leipälautailun. Askeleena eteenpäin haastaakseni itseni ja soveltaa oppimiani käsitteitä yritin tehdä tästä monimutkaisemmasta projektista.

Tarvikkeet

1. Leipälaudan kaksoisväylä

2. Arduino UNO

3. Hyppyjohdot

4. LM741 -sirusarja

5. 555 ajastinsiru

6. 2-3 tuuman kaiutin

7. 10K ohmin potentiometri

8. LED

9. Kiinnitä johdot alligaattoripidikkeillä

10. Pahvi (laatikon rakentamiseen)

11. Pennit (kuparielektrodit)

Vaihe 1: Piirin rakentaminen

Ensimmäinen askel on rakentaa piiri. Tätä rakennetta varten käytetty piiri oli aluksi melko pelottava minulle sen monimutkaisuuden vuoksi. Ennen kuin kosket fyysiseen piiriin, on parempi, jos voit tehdä simulaation tai jonkinlaisen kartoituksen komponenteistasi virtuaalisella leipälaudalla, mikä helpottaisi fyysisen piirin tekemistä. Tätä tarkoitusta varten käytin TinkerCADia. Helpoin tapa katkaista piiri on jakaa se kahteen pääosaan: ylempi osa LM741 -sirun ympärille ja alaosa 555 -ajastimen ja kaiuttimen ympärille. Aluksi tilapäisiä hyppyjohtoja käytettiin projektissa, koska niitä oli helppo siirtää ja käsitellä. Nämä korvattiin myöhemmin suorilla hyppyjohdoilla lopullisessa projektissa. Tämä helpottaa vianmääritystä ja seurata piirin elementtejä. Tämä vaihe kesti pisimmän ajan, ja se saatiin päätökseen vasta melkein projektin lopussa.

Vaihe 2: Piirin säätäminen (hienosäätö)

Kun alkeellinen piiri oli saatu päätökseen, oli vielä tehtävä hienosäätöjä. Potentiometri oli kalibroitava niin, että kaiuttimen tuottama ääni ei ole liian heikko tai liian voimakas. Kuten aiemmin mainittiin, tämä on vaihe, jossa väliaikaiset johdot vaihdettiin pysyviin johtimiin, jotka olivat läsnä viimeisessä piirissä. Tämä kesti jonkin aikaa käytettyjen johtojen suuren määrän vuoksi. Kaiuttimen johdot katkaistiin myös, jotta kaiuttimen ja leipälevyn yhdistävä laite olisi mahdollisimman pieni. Lisäksi piirin estetiikan parantamiseksi ja rikkoutumismahdollisuuden vähentämiseksi vastukset ja LED leikattiin.

Suunnitelma oli myös integroida äänenvoimakkuusanturi kaiuttimen tuottaman äänen voimakkuuden mittaamiseksi. Anturi liitettiin alun perin Arduinon analogiseen porttiin. Anturille luotiin sitten Arduino -ohjelma lukemien keräämiseksi. Tämä ajatus kaadettiin myöhemmin, koska anturi ei toiminut tarkoitetulla tavalla ja se korvattiin tietokoneella, joka kerää lukemat mikrofonin kautta. Tämä ei ole ihanteellinen, koska tietokone on suuri ja tilaa vievä, mutta se oli paras vaihtoehto.

Vaihe 3: Testausvaihe

Tämä on yksi tärkeimmistä vaiheista minkä tahansa projektin elämässä ja voi joskus olla hyvin ärsyttävää. Tällaisten piirien ongelmien havaitseminen voi olla hyvin aikaa vievää ja turhauttavaa. Tässä tilanteessa LED -valon käyttö voi olla erittäin hyödyllistä. Jokaisella yksittäisellä sarjaelementillä olevan ledin asettamisella voidaan testata, virtaako virta kyseisen piirin osan läpi.

Tämä vaihe oli aika, jonka aikana suurin osa projektin suurimmista muutoksista tehtiin. Muutokset, kuten 5 V: n tulon sisällyttäminen 9 V: n tulon sijasta, oli yksi tämän vaiheen aikana tehdyistä muutoksista. 9 V: n tulo toi kaiuttimesta erittäin kovan äänen. Vaihtamalla Arduinon virransyöttö 5 V: ksi toimi paremmin.

Vaihe 4: Laatikko

Tämä osa projektia oli esteettinen ja kompakti ja helppokäyttöinen. Tämä vaihe ei millään tavalla vaikuttanut projektin toimivuuteen. Laatikko on valmistettu pahvista, ja sen yläosa ja toinen sivu on jätetty auki, jotta komponentit voidaan työntää sisään ja ulos helposti. Tämä tehtiin mielessä, että Arduino -kaapeli on voitava kiinnittää piiriin helposti. Lisäksi tämä muotoilu tekee piiristä myös visuaalisesti houkuttelevamman. Minun olisi pitänyt tehdä laserleikkauslaatikko puusta, mutta aika loppui luokkahuoneessa Covid-19-taudin vuoksi.

Vaihe 5: Lainat

Tämä hanke ei olisi ollut mahdollista ilman rouva Berbawyä, joka toimitti rahoituksen ja materiaalit tämän hankkeen toteuttamiseksi. Olen lisäksi kiitollinen Svenille ja Davidille, jotka auttoivat minua projektin toteuttamisessa antamalla hyödyllisiä neuvoja ja opastamalla minua tiettyjen osien toiminnasta.