Sonda de pH para Arduino com Biblioteca para Download

Sonda pH é ótimo para medições constantes, sendo bastante simples e pode ser implementado com qualquer microcontrolador que tenha ADC

Aplicações

  • Estações meteorológicas;
  • Aquários;
  • Piscinas.



Especificações

  • Voltagem de trabalho: 3v3 ~ 5v5;
  • Temperatura de trabalho: 5 ~ 60°C / 41 ~ 140°F;
  • Tempo de Resposta: < 2min;
  • Tamanhos:
    • Módulo: 59 x 40 x 18mm;
    • Sonda: 12mmØ x 157mm;
  • Interface de comunicação: Analógica;

O que é pH?

Segundo o site Manual da Química o pH é a sigla de potencial Hidrogeniônico que se refere à concentração de [H+] (ou de H3O+). Sua escala de medição varia de 0 a 14, sendo ‘0’ ácido, ‘7’ neutro e ’14’ alcalino. Para facilitar o entendimento, a imagem abaixo mostra a escala de pH de diferentes substâncias bastante comuns.

Fonte: Em.com.br

Peculiaridades da Sonda pH e o Módulo

A sonda pH sem dúvida alguma acaba sendo uma forma muito prática de medição, no entanto, encontrar informações como datasheet é bastante complicado e por isso as informações a seguir foram com base em pesquisas relacionadas e principalmente, experimentos.

Sonda pH como Funciona?

Com base no site Instrusul a sonda pH é uma espécie de eletrodo que quando é submerso à amostra que será analisada, como a água, por exemplo, ele produz milivolts que podem ser convertidos para a escala de pH.

Fonte: Embrapa

A imagem acima ajuda a identificar a composição de uma sonda pH, é claro que não é a mesma usada neste post mas serve como exemplo. Como o eletrodo retorna um valor em milivolts é usado geralmente, um amplificador operacional para elevar um pouco a tensão e ajudar na leitura e por isso a necessidade do módulo de pH, pois já contem todo o circuito pronto.

Módulo pH Arduino

No próprio corpo da placa tem marcações que representam respectivamente cada pino, no entanto, pode ser confuso a interpretação de qual componente pertencer a qual pino.

Pinout módulo da sonda pH

Código e Biblioteca para Sonda pH para Arduino

O funcionamento do código para sensor de pH com o Arduino precisa da utilização da nossa biblioteca que está disponível no Github (Clique aqui) e deve funcionar para o mesmo modelo de módulo usado nesse post.

/*=======================================================================
  Esse código é dimensionado para um modelo especifico de módulo
  amplificador usado em conjunto com a sonda de pH, por isso, em 
  alguns módulos podem não funcionar da maneira adequada. 
  
  Certifique-se que está usando o mesmo módulo que essa biblioteca foi 
  desenvolvida em: https://elcereza.com/ph014
  Site  : https://elcereza.com/
  
  Autor : Gustavo Cereza
  Disponibilizado por : Elcereza
  Redes : @ellcereza
  Canal : https://t.me/elcereza
=======================================================================*/
#include <Elcereza_pH014.h>
pH014 pH(7);                                                            // Define a porta A7 como entrada e leitura AD
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  Serial.println("pH: " + String(pH.getpH()));                         // Imprime na serial o valor de ponto flutuante retornado por 'getpH'
  delay(1000);
}

Calibração do Módulo pH

A calibração do módulo de pH é bastante simples e pode ser feito seguindo algumas etapas sendo elas:

Pegar o pino central do conector BNC (o que se conecta a sonda) e jumpear para o GND, em seguida deve realizar a medição de tesão com um voltímetro, a tensão de saída deve ser a metade da tensão de entrada. Entretanto, caso não tenha como fazer essa medição, o mesmo processo pode ser realizado com o código exemplo e o valor deve ser ‘7’.

Caso nenhum desses processos não retorne os parâmetros desejados, o ajuste pode ser realizado ao girar o trimpot que fica ao lado do conector BNC e assim fazer o ajuste fino.

Calibração da Sonda ph através do trimpot do módulo

Se mesmo seguindo todos os processos acima e mesmo assim não ficar com valor exato, a calibração poderá ser feita pela diferença entre o valor de referência ‘7’ com o valor lido, ficando por exemplo da seguinte forma:

/*
 7,15 (valor lido mesmo após o ajuste no timpot)
 7 valor de referência
 Diferença de pH: 0,15
*/
pH.getpH() - 0.15;

Buffer pH

Uma observação: O ideal é o uso de líquidos de referências como buffer’s de pH para a calibração como na imagem a seguir, mas caso não tenha, os processos anteriormente citados irão servir podem ser comparados com líquido da tabela do início desse post para validação e até, possíveis correções.

buffer
Fonte: Google

Diagrama Sonda pH e Arduino Nano

O diagrama dessa vez terá que ser por imagem pois não foi encontrado uma melhor forma que utilizasse esse mesmo módulo. O display OLED não está incluído no código e a pino pH está conectado na porta analógica A7.

Funcionamento Prático da Sonda pH com Arduino

Anteriormente foi feito alguns testes e por isso o pH incialmente esta mais ácido, porém ao decorrer do vídeo é derramado Hipoclorito de Sódio que tem pH 9, porém é registrado no display OLED o pH 10,24. No entanto, como não há um buffer de referência não dá para verificar o real pH do Hipoclorito e nem da leitura da Sonda mas os valores estão muito próximos.