HackerBox 0035: Elektrokimyo: 11 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Bu oyda HackerBox Hackerlar turli elektrokimyoviy datchiklar va materiallarning fizik xususiyatlarini o'lchash usullarini o'rganmoqda. Bu yo'riqnomada HackerBox #0035 -ni ishga tushirish uchun ma'lumotlar mavjud bo'lib, ularni ta'minot tugashi bilan bu erdan sotib olish mumkin. Bundan tashqari, agar siz HackerBox -ni har oy o'z pochta qutingizga olishni xohlasangiz, iltimos, HackerBoxes.com saytiga obuna bo'ling va inqilobga qo'shiling!

HackerBox 0035 uchun mavzular va o'quv maqsadlari:

• Arduino Nano -ni Arduino IDE bilan ishlatish uchun sozlang
• O'lchovlarni ko'rsatish uchun OLED modulini ulang va kodlang
• Spirtli ichimliklar sensori yordamida nafasni o'lchash vositasi demosini yarating
• Havo sifatini o'lchash uchun gaz datchiklarini solishtiring
• Suvning umumiy erigan qattiq moddalarning sifatini aniqlang.
• Kontaktsiz va suvga botadigan issiqlik sezgichini sinab ko'ring

HackerBoxes - DIY elektronikasi va kompyuter texnologiyalari uchun har oylik obuna qutisi xizmati. Biz havaskorlar, ishlab chiqaruvchilar va tajribachilarmiz. Biz orzularning xayolparastlarimiz. Sayyorani hack qiling!

1 -qadam: HackerBox 0035: qutining tarkibi

• Arduino Nano 5V 16MHz MicroUSB
• OLED 0,96 128x64 pikselli I2C displeyi
• TDS-3 suv sifati o'lchagichi
• GY-906 kontaktsiz harorat moduli
• MP503 havo sifati ifloslanish sensori
• DS18B20 suv o'tkazmaydigan harorat sensori
• MQ-3 alkogol sensori moduli
• MQ-135 havo xavfi gaz sensori moduli
• DHT11 namlik va harorat moduli
• KY-008 lazer moduli
• LEDlar, 1K rezistorlar va tegish tugmalari
• 400 nuqtali "Kristalli tiniq" non paneli
• Jumper simlar to'plami - 65 dona
• MircoUSB kabeli
• HackerBoxes eksklyuziv dekallari

Boshqa foydali narsalar:

• Lehimlash temir, lehim va asosiy lehim asboblari
• Dasturiy vositalar bilan ishlash uchun kompyuter

Eng muhimi, sizga sarguzasht hissi, DIY ruhi va xakerlarning qiziquvchanligi kerak bo'ladi. Hardcore DIY elektronikasi - bu oddiy ish emas va HackerBoxlarga suv quyilmaydi. Maqsad - mukammallik emas, taraqqiyot. Qachonki siz sarguzashtni davom ettirsangiz va zavqlansangiz, yangi texnologiyalarni o'rganishdan va ba'zi loyihalarni ishga solishdan katta mamnuniyat olasiz. Biz har bir qadamni asta -sekin, tafsilotlarni o'ylab ko'rishni taklif qilamiz va yordam so'rashdan qo'rqmang.

HackerBoxes tez -tez so'raladigan savollar a'zolari uchun juda ko'p ma'lumot mavjud.

2 -qadam: elektrokimyo

Elektrokimyo (Vikipediya) - fizik kimyoning bo'linmasi bo'lib, u elektr energiyasining o'zaro bog'liqligini o'lchanadigan va miqdoriy hodisa sifatida va ma'lum kimyoviy o'zgarish yoki aksincha o'rganadi. Kimyoviy reaktsiyalar elektrodlar va elektrolitlar (yoki eritmadagi ionlar) o'rtasida harakatlanadigan elektr zaryadlarini o'z ichiga oladi. Shunday qilib, elektrokimyo elektr energiyasi va kimyoviy o'zgarishlarning o'zaro ta'siri bilan shug'ullanadi.

Eng keng tarqalgan elektrokimyoviy qurilmalar kundalik batareyalardir. Batareyalar - bu chiroqlar, smartfonlar va elektromobillar kabi elektr qurilmalarini quvvatlantirish uchun tashqi aloqasi bo'lgan bir yoki bir nechta elektrokimyoviy hujayralardan tashkil topgan qurilmalar.

Elektrokimyoviy gaz datchiklari - bu maqsadli gazni elektroddagi oksidlanish yoki kamaytiruvchi va hosil bo'ladigan tokni o'lchash orqali konsentratsiyasini o'lchaydigan gaz detektorlari.

Elektroliz-bu o'z-o'zidan bo'lmagan kimyoviy reaktsiyani boshqarish uchun to'g'ridan-to'g'ri elektr tokidan (DC) foydalanadigan usul. Elektroliz tijorat nuqtai nazaridan elementlarni elektrolitik xujayra yordamida rudalar kabi tabiiy manbalardan ajratish bosqichi sifatida muhim ahamiyatga ega.

3 -qadam: Arduino Nano mikrokontroller platformasi

Arduino Nano yoki shunga o'xshash mikrokontroller taxtasi - elektrokimyoviy datchiklar bilan ishlash va kompyuter yoki video displeyga chiqish chiqishlari uchun ajoyib tanlovdir. Kiritilgan Arduino Nano moduli sarlavhali pinlar bilan birga keladi, lekin ular modulga lehimlanmagan. Pimlarni hozircha qoldiring. Arduino Nano modulining oldingi sinovlarini Arduino Nano sarlavhasini payvandlashdan oldin bajaring. Keyingi bir necha qadam uchun faqat microUSB kabeli va sumkadan chiqqanida Nano moduli kifoya qiladi.

Arduino Nano-bu yer usti, non paneli uchun qulay, miniatyura qilingan, o'rnatilgan USB. Bu hayratlanarli darajada to'liq xususiyatli va sindirish oson.

Xususiyatlari:

• Mikrokontroller: Atmel ATmega328P
• Voltaj: 5V
• Raqamli kirish -chiqish pinlari: 14 (6 PWM)
• Analog kirish pinlari: 8
• Har bir kirish/chiqish piniga doimiy oqim: 40 mA
• Flash xotira: 32 KB (yuklash uchun 2KB)
• SRAM hajmi: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Soat tezligi: 16 MGts
• Olchamlari: 17 x 43 mm

Arduino Nano -ning o'ziga xos varianti qora Robotdyn dizaynidir. Interfeysi ko'plab uyali telefonlar va planshetlarda ishlatiladigan bir xil MicroUSB kabellari bilan mos keladigan bortli MicroUSB porti orqali amalga oshiriladi.

Arduino Nanos-da o'rnatilgan USB/ketma-ket ko'prikli chip mavjud. Ushbu maxsus variantda ko'prik chipi CH340G. E'tibor bering, har xil turdagi Arduino platalarida USB/Serial ko'prikli chiplarning boshqa turlari ishlatiladi. Bu chiplar kompyuterning USB portiga Arduino protsessor chipidagi ketma -ket interfeys bilan bog'lanish imkonini beradi.

Kompyuterning operatsion tizimiga USB/Seriyali chip bilan aloqa o'rnatish uchun qurilma drayveri kerak. Haydovchi IDE -ga Arduino platasi bilan aloqa o'rnatishga imkon beradi. Kerakli qurilma drayveri ham OS versiyasiga, ham USB/Seriyali chip turiga bog'liq. CH340 USB/Seriyali chiplari uchun ko'plab operatsion tizimlar uchun drayverlar mavjud (UNIX, Mac OS X yoki Windows). CH340 ishlab chiqaruvchisi bu haydovchilarni shu erda etkazib beradi.

Arduino Nano -ni kompyuterning USB portiga birinchi marta ulaganingizda, yashil chiroq yonib turishi kerak va ko'p o'tmay ko'k LED asta -sekin miltillay boshlaydi. Buning sababi shundaki, Nano yangi Arduino Nano-da ishlaydigan BLINK dasturi bilan oldindan yuklangan.

4 -qadam: Arduino integratsiyalashgan rivojlanish muhiti (IDE)

Agar sizda Arduino IDE hali o'rnatilmagan bo'lsa, uni Arduino.cc saytidan yuklab olishingiz mumkin

Agar siz Arduino ekotizimida ishlash uchun qo'shimcha ma'lumot olishni istasangiz, biz HackerBoxes boshlang'ich ustaxonasi uchun ko'rsatmalarni o'rganishni taklif qilamiz.

Nano -ni MicroUSB kabeliga va kabelning ikkinchi uchini kompyuterning USB portiga ulang, Arduino IDE dasturini ishga tushiring, asboblar> port (ehtimol "wchusb" yozilgan nomi ostida IDE -dan mos keladigan USB -portni tanlang).). Shuningdek, asboblar panelida IDE da "Arduino Nano" ni tanlang.

Nihoyat, misol kodini yuklang:

Fayl-> Misollar-> Asosiy-> Ko'z yumish

Bu aslida Nano -ga oldindan yuklangan kod va ko'k LEDni sekin miltillatish uchun hozirda ishlashi kerak. Shunga ko'ra, agar biz bu misol kodini yuklasak, hech narsa o'zgarmaydi. Buning o'rniga, kodni biroz o'zgartiraylik.

Diqqat bilan qarasangiz, dastur LEDni yoqadi, 1000 millisekund (bir soniya) kutadi, LEDni o'chiradi, yana bir soniya kutadi, keyin hammasini yana - abadiy bajaradi.

Ikkala "kechikish (1000)" iborasini "kechiktirish (100)" ga o'zgartirish orqali kodni o'zgartiring. Bu o'zgartirish LEDni o'n barobar tezroq miltillashiga olib keladi, to'g'rimi?

O'zgartirilgan kodning yuqorisidagi UPLOAD tugmasini (o'q belgisi) bosish orqali o'zgartirilgan kodni Nano -ga yuklaylik. Vaziyat haqida ma'lumot olish uchun quyidagi kodni ko'ring: "kompilyatsiya" va keyin "yuklash". Oxir -oqibat, IDE "Yuklash tugallandi" deb ko'rsatishi kerak va sizning LED tez miltillashi kerak.

Agar shunday bo'lsa, tabriklayman! Siz faqat birinchi o'rnatilgan kod qismini buzdingiz.

Tez yonib-o'chib turadigan versiya yuklangach va ishga tushganda, LEDni ikki marta tez miltillashi uchun yana kodni o'zgartira olasizmi, keyin takrorlashdan oldin bir necha soniya kutib turasizmi? Sinab ko'ring! Boshqa naqshlar haqida nima deyish mumkin? Istalgan natijani vizualizatsiya qilish, uni kodlash va rejalashtirilganidek ishlashini kuzata olgandan so'ng, siz malakali apparat xakeriga aylanish yo'lida ulkan qadam tashladingiz.

5 -qadam: Lehimsiz taxtada sarlavha pinlari va OLED

Endi sizning ishlab chiqish kompyuteringiz Arduino Nano -ga kod yuklash uchun sozlangan va Nano sinovdan o'tgan bo'lsa, USB kabelini Nano -dan uzing va sarg'ish pimlarini lehimlashga tayyor bo'ling. Agar jang klubida birinchi kechangiz bo'lsa, siz lehim qilishingiz kerak! Internetda lehimlash haqida juda ko'p qo'llanmalar va videolar mavjud (masalan). Agar sizga qo'shimcha yordam kerak deb o'ylasangiz, o'z hududingizda mahalliy ishlab chiqaruvchilar guruhini yoki xakerlar makonini topishga harakat qiling. Bundan tashqari, havaskor radio klublari har doim elektronika tajribasining ajoyib manbalari hisoblanadi.

Arduino Nano moduliga ikkita bitta qatorli sarlavhani (har biri o'n besh pinli) lehimlang. Olti pinli ICSP (ketma-ket ketma-ket dasturlash) ulagichi bu loyihada ishlatilmaydi, shuning uchun ularni o'chiring. Lehimlash tugagandan so'ng, lehim ko'priklari va/yoki sovuq lehim birikmalarini diqqat bilan tekshiring. Nihoyat, Arduino Nano -ni USB kabeliga ulang va hamma narsa to'g'ri ishlashini tekshiring.

OLED -ni Nano -ga ulash uchun, ko'rsatilganidek, lehimsiz non taxtasiga joylashtiring va ularning orasiga quyidagi jadvalga muvofiq suring:

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

OLED -displeyni haydash uchun bu erda joylashgan SSD1306 OLED -displey drayverini Arduino IDE -ga o'rnating.

OLED displeyini ssd1306/snowflakes misolini yuklash va uni Nano -ga dasturlash orqali sinab ko'ring.

SDD1306 kutubxonasidagi boshqa misollar OLED displeyidan foydalanishni o'rganish uchun foydalidir.

6-qadam: MQ-3 alkogol sensori va nafas chiqaruvchi demosi

MQ-3 alkogolli gaz sensori (ma'lumotlar jadvali)-bu past o'tkazgichli yarimo'tkazgichli sensor bo'lib, u 0,05 mg/l dan 10 mg/l gacha konsentratsiyada spirtli gazlar mavjudligini aniqlay oladi. MQ-3da ishlatiladigan sezuvchi material SnO2 bo'lib, u alkogolli gazlar kontsentratsiyasining oshishi bilan o'tkazuvchanlikni oshiradi. MQ-3-alkogolga nisbatan yuqori sezuvchanlik, tutun, bug 'yoki benzinga nisbatan sezuvchanligi juda past.

Bu MQ-3 moduli alkogol kontsentratsiyasiga nisbatan xom analogli chiqishni ta'minlaydi. Modulda raqamli chiqish chegarasi uchun LM393 (ma'lumotlar sahifasi) taqqoslagichi ham mavjud.

MQ-3 moduli Nano-ga quyidagi jadvalga muvofiq ulanishi mumkin:

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

Videodan demo kod.

OGOHLANTIRISH: Bu loyiha faqat ta'limiy ko'rsatma. Bu tibbiy asbob emas. Bu sozlanmagan. Qonuniy yoki xavfsizlik chegaralarini baholash uchun qondagi alkogol darajasini aniqlash maqsadga muvofiq emas. Ahmoq bo'lmang. Ichmang va mashina haydang. Tirik keling!

7 -qadam: ketonlarni aniqlash

Ketonlar-karbonil guruhini (uglerod-kislorodli er-xotin bog'lanish) o'z ichiga olgan oddiy birikmalar. Ko'p ketonlar sanoatda ham, biologiyada ham muhim ahamiyatga ega. Umumiy hal qiluvchi aseton eng kichik keton hisoblanadi.

Bugungi kunda ko'pchilik ketogenik parhez bilan tanish. Bu yuqori yog'li, etarli proteinli va oz miqdordagi uglevodlarni iste'mol qilishga asoslangan dietadir. Bu tanani uglevodlarni emas, balki yog'larni yoqishga majbur qiladi. Odatda, oziq-ovqatlar tarkibidagi uglevodlar glyukozaga aylanadi, so'ngra ular butun tanaga tashiladi va miya faoliyatini yaxshilashda ayniqsa muhimdir. Ammo, agar dietada oz miqdorda uglevod bo'lsa, jigar yog'ni yog 'kislotalariga va keton tanasiga aylantiradi. Keton tanalari miyaga o'tadi va energiya manbai sifatida glyukoza o'rnini bosadi. Qonda keton tanasining ko'payishi ketoz deb ataladigan holatga olib keladi.

Ketonni aniqlash loyihasi

Yana bir misol ketonni aniqlash loyihasi

MQ-3 va TGS822 gaz datchiklarini solishtirish

8 -qadam: Havoning sifatini aniqlash

Havoning ifloslanishi atmosferaga gazlar, zarrachalar va biologik molekulalar, shu jumladan zararli yoki haddan tashqari ko'p miqdorda kirganda sodir bo'ladi. Ifloslanish odamlarga kasallik, allergiya va hatto o'limga olib kelishi mumkin. Bu, shuningdek, hayvonlar, oziq -ovqat ekinlari va umuman atrof -muhit kabi boshqa tirik organizmlarga zarar etkazishi mumkin. Odam faoliyati va tabiiy jarayonlar havoning ifloslanishiga olib kelishi mumkin. Uy ichidagi havoning ifloslanishi va shahar havosining yomonligi dunyodagi eng yomon zaharli ifloslanish muammosi hisoblanadi.

Biz ikki xil havo sifati (yoki havo xavfi) sensori ishini solishtirishimiz mumkin. Bu MQ-135 (ma'lumotlar jadvali) va MP503 (ma'lumotlar sahifasi).

MQ-135 metan, azot oksidi, spirt, benzol, tutun, CO2 va boshqa molekulalarga sezgir. Uning interfeysi MQ-3 interfeysi bilan bir xil.

MP503 formaldegid gazi, benzol, uglerod oksidi, vodorod, spirt, ammiak, sigaret tutuni, ko'plab hidlar va boshqa molekulalarga sezgir. Uning interfeysi juda oddiy bo'lib, ifloslantiruvchi moddalar kontsentratsiyasining to'rt darajasini aniqlash uchun ikkita raqamli chiqishni ta'minlaydi. MP503-dagi standart ulagichda plastmassadan o'ralgan erkak boshi bor, uni olib tashlash mumkin va uni lehimsiz non paneli, DuPont o'tish moslamalari yoki shunga o'xshash umumiy ulagichlar bilan ishlatish uchun standart 4 pinli boshcha (sumkada berilgan) bilan almashtirish mumkin.

9 -qadam: Suv sifatini aniqlash

TDS-3 suv sifatini tekshiruvchi

Umumiy erigan qattiq moddalar (TDS) - ma'lum miqdordagi suvda erigan minerallar, tuzlar yoki metallarni o'z ichiga olgan mobil zaryadlangan ionlarning umumiy miqdori. Supero'tkazuvchilarga asoslangan TDS, million boshiga (ppm) yoki milligramm litrda (mg/l) ifodalanadi. Erigan qattiq moddalarga toza suv molekulalaridan (H2O) va to'xtatilgan qattiq moddalardan boshqa har qanday o'tkazuvchi noorganik element kiradi. Inson iste'moli uchun TDSning EPA maksimal ifloslantiruvchi darajasi - 500 ppm.

TDS o'lchovlarini olish

1. Himoya qopqog'ini echib oling.
2. TDS hisoblagichini yoqing. ON/OFF tugmasi panelda joylashgan.
3. Hisoblagichni maksimal darajada suvga/eritmaga botiring. cho'milish darajasi (2 ").
4. Havo pufakchalarini olib tashlash uchun hisoblagichni ozgina aralashtiring.
5. Displey barqarorlashguncha kuting. O'qish barqarorlashgandan so'ng (taxminan 10 soniya), suvdan o'qishni ko'rish uchun HOLD tugmasini bosing.
6. Agar hisoblagich miltillovchi "x10" belgisini ko'rsatsa, o'qishni 10 ga ko'paytiring.
7. Ishlatilgandan so'ng, hisoblagichdan ortiqcha suvni to'kib tashlang. Qopqoqni almashtiring.

Manba: To'liq yo'riqnoma

Tajriba: TDS-3 yordamida kalibrlash va sinovdan o'tkazish mumkin bo'lgan o'zingizning oddiy TDS o'lchagichingizni (bu erda video bilan loyiha) yarating.

10 -qadam: Termal sezish

GY-906 kontaktsiz harorat sensori moduli

GY-906 termal sezgich moduli MLX90614 bilan jihozlangan (tafsilotlar). Bu -70 dan 380 ° C gacha bo'lgan ob'ekt haroratini sezishga qodir, oddiy, lekin juda kuchli bitta zonali infraqizil termometr. U muloqot qilish uchun I2C interfeysidan foydalanadi, ya'ni u bilan ishlash uchun siz mikrokontrolderdan faqat ikkita sim ajratishingiz kerak.

Termo-sezuvchi demo loyihasi.

Yana bir termo sezuvchi loyiha.

DS18B20 suv o'tkazmaydigan harorat sensori

DS18B20 bitta simli harorat sensori (tafsilotlar) -55 ℃ dan 125 ℃ gacha bo'lgan haroratni ± 5 aniqlikda o'lchashi mumkin.

11 -qadam: Sayyorani hack qiling

Agar siz ushbu ko'rsatmalarni yoqtirgan bo'lsangiz va elektron pochta va kompyuter texnologiyalari loyihalari har oy sizning pochta qutingizga tushishini xohlasangiz, iltimos, inqilobga qo'shiling va HackerBoxes.com saytiga o'ting va har oy kutilmagan sovg'alar qutisiga obuna bo'ling.

Quyidagi izohlarda yoki HackerBoxes Facebook sahifasida o'z yutuqlaringiz bilan o'rtoqlashing. Albatta, agar sizda biron bir savol bo'lsa yoki yordamga muhtoj bo'lsangiz, bizga xabar bering. HackerBoxes -ning bir qismi bo'lganingiz uchun tashakkur!