Измеритель кислотности и концентрации (TDS, EC, pH-метр) на Arduino, Piranha, ESP

Общие сведения

Универсальное устройство для измерения кислотности и концентрации можно использовать для анализа жидкостей, используемых в гидропонике, аквариумах, колодцах для полива растений и т.д.

Видео

Нам понадобится

• 1х датчик TDS/EC-метр;
• 1х датчик pH-метр;
• 1х контроллер Arduino или Piranha UNO*;
• 1x Trema Shield;
• 1х I2C LCD дисплей 2004 (с конвертером I2C) или 1602;
• 1х I2C Hub (или в формате Trema);
• в качестве корпуса можно использовать ПВХ-конструктор.

* Можно использовать любой контроллер серии Piranha, Arduino, или ESP-32.

Установка библиотек 

Установите необходимые библиотеки в Arduino IDE:

• iarduino_I2C_TDS для работы с TDS-метром;
• iarduino_I2C_pH для работы с pH-метром;
• LiquidCrystal_I2C для работы с дисплеем.

При необходимости воспользуйтесь инструкцией по установке.

Установка I2C адресов датчиков

Поскольку оба модуля подключены к шине I2C, необходимо, чтобы они имели разные адреса. Достаточно изменить адрес только одного устройства (или TDS-метра, или pH-метра). Сделать это можно, используя специальный установщик адресов, или при помощи контроллера. О том, как это сделать, читайте здесь (на примере  pH-метра). Установите ему адрес, отличный от 0x09, например, 0x0A.

Схема

Скетч

#include <iarduino_I2C_TDS.h>        // Подключаем библиотеку для работы с TDS/EC-метром I2C-flash.
#include <iarduino_I2C_pH.h>         // Подключаем библиотеку для работы с pH-метром I2C-flash.
#include <LiquidCrystal_I2C.h>       //  Подключаем библиотеку для работы с LCD дисплеем по шине I2C

iarduino_I2C_TDS tds;                // Объявляем объект tds  для работы с функциями и методами библиотеки iarduino_I2C_TDS, адрес модуля на шине I2C не указываем - он будет обнаружен автоматически.
iarduino_I2C_pH pH;                  // Объявляем объект tds  для работы с функциями и методами библиотеки iarduino_I2C_pH, адрес модуля на шине I2C не указываем - он будет обнаружен автоматически.
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);    // Объявляем объект lcd для работы с дисплеем(адрес I2C = 0x27, количество столбцов = 20, количество строк = 4) (для диспления 1602 параметры будут 16 и 2)

uint8_t symbol[3][8] = {             // Объявляем массив из 3 собственных символов, каждый символ состоит из 8 байт
  {B10001,B10011,B10011,B10101,B11001,B11001,B10001,B00000,},  // Буква "И"
  {B00011,B00111,B00101,B00101,B01101,B01001,B11001,B00000,},  // Буква "Л"
  {B10000,B10000,B10000,B11110,B10001,B10001,B11110,B00000,}}; // Буква "Ь"

void setup(){                                    
  tds.begin();                       // Инициируем работу с TDS/EC-метром I2C-flash.
  pH.begin();                        // Инициируем работу с TDS/EC-метром I2C-flash.
  lcd.init();                        // Инициируем работу с LCD дисплеем
  lcd.backlight();                   // Включаем подсветку LCD дисплея
  lcd.createChar(1, symbol[0]);      // Загружаем 1 символ "И" в ОЗУ дисплея
  lcd.createChar(2, symbol[1]);      // Загружаем 2 символ "Л" в ОЗУ дисплея
  lcd.createChar(3, symbol[2]);      // Загружаем 3 символ "Ь" в ОЗУ дисплея
}                                                 
                                                  
void loop(){    
  lcd.clear();                       // Очищаем дисплей
  tds.set_t(18.0f);                  // Указываем текущую температуру жидкости.

  // Количество растворённых твёрдых веществ в ppm (мг/л воды)
  lcd.setCursor(0, 0);               // Устанавливаем курсор в 0 столбец 1 строку дисплея
  lcd.print("TDS = ");               // Выводим текст на дисплей
  lcd.print(tds.getTDS());           // Выводим общее измеренное сопротивление.
  lcd.setCursor(11, 0);              // Устанавливаем курсор
  lcd.print("mg/l");                 // Выводим текст на 

  // Удельная электрическая проводимость, приведённая к опорной температуре T = 25°C (по умолчанию), мкСм/см
  lcd.setCursor(0, 1);               // Устанавливаем курсор в 0 столбец 0 строку дисплея
  lcd.print("EC  = ");               // Выводим текст на дисплей
  lcd.print((float)tds.getEC()/1000.0);  // Выводим общее измеренное сопротивление.
  lcd.setCursor(11, 1);              // Устанавливаем курсор
  lcd.print("S/sm");                 // Выводим текст на дисплей

  lcd.setCursor(0, 2);               // Устанавливаем курсор в 0 столбец 1 строку дисплея
  lcd.print("K\1C\2OTHOCT\3 ");      // Выводим текст на дисплей
  lcd.print(pH.getPH());             // Выводим показания с датчика на дисплей
  lcd.print(" pH");                  // Выводим текст на дисплей
  
  delay(1000);                       // Задержка
}

Особенность совместной работы устройств

Щупы датчиков pH и TDS, находясь в одной ёмкости, электрически соединяются посредством жидкости. Из-за этого может наблюдаться отклонение значений TDS-метра примерно на 20-30% в меньшую сторону. При этом, TDS-метр не оказывает влияния на показания pH-метра.

Ссылки

• Полностью автоматизированная гидропоника с управлением через WiFi;
• Инструкция по установке и настройке Arduino IDE;
• Библиотека для работы с TDS-метром;
• Библиотека для работы с дисплеем.
• Инструкция по установке библиотек;