Construisez un pH-mètre Arduino précis avec capteur Atlas Scientific – Guide complet

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Arduino UNO	1
Capteur pH Atlas Scientific Gravity™ Analog	1
Sonde pH Atlas Scientific Grade Consommateur	1
Module LCD 20×4	1
Boîtier 158×90×60 mm	1
Mini breadboard	1
Résistance 220 Ω	1
Résistance 1 kΩ	1
Entretoises et vis 11 mm (fournies avec le capteur pH)	4
Fils de connexion	1
Plaque acrylique (plexiglas)	1

Outils nécessaires

• Perceuse, mèches, fraises pour cloison sèche, limes, tournevis, étau d'établi, scie à ruban, pistolet à colle, fer à souder, pied à coulisse numérique, règle

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos du projet

Nous allons réaliser un pH-mètre de paillasse utilisant le circuit analogique Gravity pH et la sonde d'Atlas Scientific avec un Arduino Uno. Les mesures s'affichent sur un LCD.

Étape 1 : Préparer le boîtier

Sécurité : Portez lunettes, gants et masque pour l'usinage.

Découpe pour le LCD

1. Sur le couvercle, centrez un rectangle 98×40 mm.
2. Percez un trou pilote 3,2 mm (1/8") dans le rectangle.
3. Utilisez une fraise 3,2 mm pour découper l'intérieur du rectangle (travaillez depuis l'intérieur).
4. Limez pour obtenir le rectangle net aux bonnes dimensions.

Découpes pour connecteur BNC et ports Arduino

Sur le côté de la base du boîtier :

1. Marquez le centre du cercle (BNC) et les deux rectangles (USB, prise d'alimentation) selon les côtes.
2. Découpez : cercle à la perceuse, rectangles comme pour le LCD.

Plaque de base pour composants

Utilisez une plaque acrylique 3,2 mm d'épaisseur.

1. Découpez à 135×62,5 mm (scie à ruban).
2. Marquez et percez 4 trous 2,38 mm (3/32"). Fraisez côté visserie (profondeur 3 mm, Ø 4,4 mm) pour que les têtes de vis ne dépassent pas.
3. Fixez les 4 entretoises 11 mm avec les vis fournies (2 pour le capteur pH, 2 pour l'Arduino).

Étape 2 : Installer l'électronique dans le boîtier

1. Insérez la plaque de base dans le fond du boîtier. Fixez avec vis ou colle chaude.
2. Montez le capteur pH sur les entretoises.
3. Montez l'Arduino Uno sur ses entretoises.
4. Collez la mini breadboard sur la plaque.
5. Soudez les connecteurs sur le LCD (fournis). Insérez le LCD dans le couvercle et fixez à la colle chaude.

Étape 3 : Câblage

Suivez le schéma (image). Utilisez la mini breadboard pour les résistances 1 kΩ et 220 Ω et pour distribuer le 5V et GND de l'Arduino. Les deux résistances règlent le contraste de l'écran.

Étape 4 : Finaliser l'assemblage

1. Assemblez le couvercle et la base avec les vis fournies.
2. Connectez la sonde pH au connecteur BNC.

Étape 5 : Téléverser le code sur l'Arduino

1. Connectez l'Arduino, ouvrez l'IDE. Outils → Carte → Arduino/Genuino Uno. Outils → Port → sélectionnez le port.
2. Ajoutez la bibliothèque LiquidCrystal : Croquis → Inclure une bibliothèque → Gérer les bibliothèques → recherchez « liquidcrystal » → installez « LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit ».
3. Ajoutez la bibliothèque Atlas Gravity : téléchargez le ZIP depuis le lien fourni → Croquis → Inclure une bibliothèque → Ajouter la bibliothèque .ZIP → sélectionnez « Atlas_gravity.zip ».
4. Copiez le code du pH-mètre (lien fourni) dans l'IDE.
5. Compilez et téléversez.
6. Les lectures pH s'affichent sur le LCD. Pour le moniteur série : Outils → Moniteur série (Ctrl+Shift+M), 9600 bauds, « Carriage return ».

Étape 6 : Calibrer le capteur pH

Calibration 1, 2 ou 3 points avec solutions tampons standard (pH 4, 7, 10). La calibration se fait via le moniteur série – vous voyez les lectures se stabiliser et envoyez les commandes.

Les données de calibration sont stockées dans l'EEPROM de l'Arduino.

Commandes de calibration

• Point bas : cal,4
• Point milieu : cal,7
• Point haut : cal,10
• Effacer calibration : cal,clear

Procédure

1. Retirez le flacon de stockage et rincez la sonde.
2. Versez de la solution pH 4 dans un verre (assez pour couvrir la zone sensible).
3. Plongez la sonde, remuez pour chasser l'air. Observez le moniteur série jusqu'à stabilisation (légères variations normales).
4. Entrez cal,4 dans le moniteur série. Calibration pH 4 terminée.
5. Répétez pour pH 7 et pH 10 (rinçage entre chaque).

Compensation de température

Le capteur a une précision de ±0,2 %. Le pH-mètre fonctionne dans cette précision entre 7 et 46 °C. Hors de cette plage, une compensation température serait nécessaire. La sonde supporte 1–60 °C.

Code

/* Une fois téléversé, ouvrez le moniteur série (9600 bauds, "Carriage return")
   Lectures pH temps réel + calibration 1/2/3 points.
   Commandes : "cal,4" "cal,7" "cal,10" "cal,clear"
*/
#include "ph_grav.h"
#include "LiquidCrystal.h"

String inputstring = "";
boolean input_string_complete = false;
char inputstring_array[10];

Gravity_pH pH = A0;                    // Broche A0 pour sortie capteur pH
LiquidCrystal pH_lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // LCD : RS=2, E=3, D4-D7=4-7

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pH_lcd.begin(20, 4);
  pH_lcd.setCursor(0,0); pH_lcd.print("--------------------");
  pH_lcd.setCursor(0,3); pH_lcd.print("--------------------");
  pH_lcd.setCursor(5,1); pH_lcd.print("pH Reading");
  if (pH.begin()) Serial.println("Loaded EEPROM");
  Serial.println(F("Commandes: \"CAL,4\", \"CAL,7\", \"CAL,10\" pour calibrer"));
  Serial.println(F("Commande \"CAL,CLEAR\" pour effacer la calibration"));
}

void serialEvent() {
  inputstring = Serial.readStringUntil(13);
  input_string_complete = true;
}

void loop() {
  if (input_string_complete) {
    inputstring.toCharArray(inputstring_array, 30);
    parse_cmd(inputstring_array);
    input_string_complete = false;
    inputstring = "";
  }
  Serial.println(pH.read_ph());
  pH_lcd.setCursor(8, 2);
  pH_lcd.print(pH.read_ph());
  delay(1000);
}

void parse_cmd(char* string) {
  strupr(string);
  if (strcmp(string, "CAL,4") == 0) { pH.cal_low(); Serial.println("LOW CALIBRATED"); }
  else if (strcmp(string, "CAL,7") == 0) { pH.cal_mid(); Serial.println("MID CALIBRATED"); }
  else if (strcmp(string, "CAL,10") == 0) { pH.cal_high(); Serial.println("HIGH CALIBRATED"); }
  else if (strcmp(string, "CAL,CLEAR") == 0) { pH.cal_clear(); Serial.println("CALIBRATION CLEARED"); }
}

Schéma