아두이노:pH미터 만들기(Gravity 아날로그 pH센서)
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개요
Gravity에서 나온 pH센서들은 일반, Pro 등 버전이 다르지만 기본적으로 사용법은 같다.
Pro 스펙
작동전압 : 5V
측정온도 : 0-60 ℃
정확도 : ± 0.1pH (25 ℃)
측정응답시간 : 1분 미만
사용법
메카솔루션에서 잘 정리해두었다. https://blog.naver.com/roboholic84/222252612286
제조사 공식 설명은 다음 링크에 있다. https://wiki.dfrobot.com/PH_meter_SKU__SEN0161_
코드만 따로 떼어 여기에 둔다.(코드는 제조사 공식 튜토리얼 코드에 주석 덧붙임.)
#define SensorPin A0 // 센서 핀은 아날로그0번에 꽂겠다는 지정.
#define Offset 0.33 // ph7.0 측정 시 오프셋
#define LED 13
#define samplingInterval 20 // 얼마 간격으로 데이터를 모을 것인가.(밀리세컨드 단위)
#define printInterval 800 // 얼마 간격으로 화면을 갱신할 것인가.(밀리세컨드 단위)
#define ArrayLenth 40 // 측정할 시간 지정
int pHArray[ArrayLenth]; // 센서 피드백의 평균값을 구하기 위해 데이터를 저장할 배열.
int pHArrayIndex = 0;
void setup(void) {
pinMode(LED, OUTPUT);
Serial.begin(9600); // 시리얼 레이트 설정.
Serial.println("pH meter experiment!"); // 제대로 작동하는지 시리얼모니터를 통해 확인.
}
void loop(void) {
static unsigned long samplingTime = millis(); // 샘플링 타임. 언제 샘플링을 했는지 저장.
static unsigned long printTime = millis();
static float pHValue, voltage;
if (millis() - samplingTime > samplingInterval) { // 샘플링 인터벌이 지나면 실행.
pHArray[pHArrayIndex++] = analogRead(SensorPin);
if (pHArrayIndex == ArrayLenth) pHArrayIndex = 0;
voltage = avergearray(pHArray, ArrayLenth) * 5.0 / 1024;
pHValue = 3.5 * voltage + Offset;
samplingTime = millis();
}
if (millis() - printTime > printInterval) { // 프린트인터벌(기본 800밀리세컨드)이 지나면 LED불빛을 바꾸고 시리얼모니터에 메시지를 띄움.
Serial.print("Voltage:");
Serial.print(voltage, 2);
Serial.print(" pH value: ");
Serial.println(pHValue, 2);
digitalWrite(LED, digitalRead(LED) ^ 1);
printTime = millis();
}
}
double avergearray(int* arr, int number) {
int i;
int max, min;
double avg;
long amount = 0;
if (number <= 0) {
Serial.println("Error number for the array to avraging!/n");
return 0;
}
if (number < 5) { // 아래는 배열을 정리하는 코드.
for (i = 0; i < number; i++) {
amount += arr[i];
}
avg = amount / number;
return avg;
} else {
if (arr[0] < arr[1]) {
min = arr[0];
max = arr[1];
} else {
min = arr[1];
max = arr[0];
}
for (i = 2; i < number; i++) {
if (arr[i] < min) {
amount += min;
min = arr[i];
} else {
if (arr[i] > max) {
amount += max;
max = arr[i];
} else {
amount += arr[i];
}
}
}
avg = (double)amount / (number - 2);
}
return avg;
}
측정된 ph 정보를 LCD판에 띠워 확인할 수 있도록 코딩하였다. 이때 pH센서의 A핀은 아두이노 보드의 A0핀에 연결하고 LCD판의 SDA는 아두이노 보드의 A4에, SCL은 A5에 연결한다. 모든 핀은 브레드 보드를 통해 연결해주었다.
#include <Wire.h>
#include <hd44780.h>
#include <hd44780ioClass/hd44780_I2Cexp.h>
// pH 센서 설정
#define SensorPin A0 // pH 미터 아날로그 출력이 Arduino의 아날로그 핀에 연결됨
unsigned long int avgValue; // 센서 피드백의 평균 값을 저장
int buf[10], temp;
// LCD 설정
hd44780_I2Cexp lcd; // LCD 객체
void setup()
{
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2); // LCD 통신 사용, 16x2 크기 설정
lcd.clear();
lcd.print("Ready"); // LCD에 초기 메시지 출력
delay(1000);
lcd.clear();
}
void loop()
{
for(int i = 0; i < 10; i++) // 센서에서 값을 10번 샘플링하여 값을 부드럽게 만듦
{
buf[i] = analogRead(SensorPin);
delay(10);
}
for(int i = 0; i < 9; i++) // 아날로그 값을 작은 값부터 큰 값 순으로 정렬
{
for(int j = i + 1; j < 10; j++)
{
if(buf[i] > buf[j])
{
temp = buf[i];
buf[i] = buf[j];
buf[j] = temp;
}
}
}
avgValue = 0;
for(int i = 2; i < 8; i++) // 중앙 6개의 샘플 값의 평균을 계산
avgValue += buf[i];
float phValue = (float)avgValue * 5.0 / 1024 / 6; // 아날로그 값을 밀리볼트로 변환
phValue = 3.5 * phValue; // 밀리볼트 값을 pH 값으로 변환
Serial.print("pH: ");
Serial.print(phValue, 2);
Serial.println(" ");
// LCD에 pH 값 출력
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0); // 첫 번째 줄의 첫 번째 칸에 커서 위치
lcd.print("pH Value:");
lcd.setCursor(0, 1); // 두 번째 줄의 첫 번째 칸에 커서 위치
lcd.print(phValue, 2); // pH 값을 소수점 둘째 자리까지 출력
delay(800); // 원래 코드의 타이밍을 맞추기 위해 딜레이 추가
}
사용법
기준용액
사용하기 전에 항상 기준점을 맞춰야 한다. 다음과 같은 사이트 등에서 기준용액을 구매하자. 링크
유의
측정하고자 하는 용액에 1분 정도 담근 후에 측정한다.(너무 길어도 용액에 센서가 상할 수 있다.)