Deteksi PH dengan Arduino

Perangkat Keras

Arduino UNO R3 SMD

//how to read
//Analog 0 (A0)
int sensorValue = analogRead(A0);
//Analog 1 (A1)
int sensorValue = analogRead(A1);
...

Spesifikasi Arduino UNO R3 SMD

10-bit ADC (Analog to Digital Converter) dengan jangkauan 0 ≤ nilai < 2¹⁰, dengan kata lain memiliki jangkauan 0 – 1023.

Apabila menggunakan board yang memiliki ADC dengan bit yang berbeda, maka nilainya tinggal disesuaikan, misalnya 8-bit berarti 0 ≤ nilai < 2⁸ atau 0 – 255

Legenda UNO R3 SMD

POWER
RES: Reset
3.3V: Tegangan keluar 3,3 Volt
5V: Tegangan keluar 5 Volt
GND: Ground
VIn: Tegangan masuk

Sensor PH

Spesifikasi Sensor PH

Pengukuran Suhu: 0-60 ℃
Jangkauan Pengukuran: 0-14PH

Legenda Sensor PH

To: Temperature Output, Luaran Suhu
Do: Digital Output, Luaran Digital
Po: PH Output, Luaran PH
G: Ground
V+: Tengangan masuk 5 Volt

Cairan Sensor PH Untuk Kalibrasi

Secara bawaan, umumnya cairan pada sensor PH bernilai 7. Lihat di dokumentasi yang disertakan. Contoh larutan dengan nilai PH 7: 3NKCL (Kalium Klorida).

Larutan ini jangan dibuang.

Skala

Pada banyak bidang, termasuk peta, elektronik, dan sebagainya, terdapat kebutuhan untuk mengkonversi nilai dari satu skala ke skala yang lain secara proporsional. Hal ini juga dikenal dengan linear mapping atau min-max scaling, dengan rumus:

Tujuan = ( (Asal−Asal_min) × (Tujuan_maks−Tujuan_min) / (Asal_maks−Asal_min) ) + Tujuan_min

dimana:
Asal: Nilai yang ingin diubah ke dalam nilai dengan skala lain secara proporsional, hasilnya adalah Tujuan
Asal_min dan Asal_maks: Nilai terkecil dan terbesar dari nilai asal
Tujuan_min dan Tujuan_maks: Nilai terkecil dan terbesar dari nilai tujuan

Contoh 1:
Nilai Analog Arduino UNO 10-bit dikonversi ke tegangan 5 Volt
Asal_min=0
Asal_maks=1023
Tujuan_min=0
Tujuan_maks=5
Apabila Arduino UNO menghasilkan nilai 530, berapakah tegangannya?
Asal = 530
Tegangan = ( (Asal−Asal_min) × (Tujuan_maks−Tujuan_min) / (Asal_maks−Asal_min) ) + Tujuan_min
Tegangan = ( (530−0) × (5−0) / (1023−0) ) + 0
Tegangan = 2.59042033235582

Contoh 2:
Nilai Analog Arduino UNO 10-bit dikonversi ke PH
Asal_min=540
Asal_maks=642
Tujuan_min=4
Tujuan_maks=7
Apabila Arduino UNO menghasilkan nilai 530, berapakah PH-nya?
Asal = 530
PH = ( (Asal−Asal_min) × (Tujuan_maks−Tujuan_min) / (Asal_maks−Asal_min) ) + Tujuan_min
PH = ( (530−540) × (7−4) / (642−540) ) + 4
PH = 3.70588235294118

//scale
float scale(float input, float input_min, float input_max, float output_min, float output_max) {
  return ( (input-input_min) * (output_max-output_min) / (input_max-input_min) ) + output_min
}

Sensor PH Arduino

Pemasangan Perangkat Keras

Berapakah nilai tegangan input sensor PH? Ketik 5 atau 3.3 Volt

Salah satu kabel dimasukkan ke dalam bagian ANALOG IN pada Arduino UNO dengan kode berapa? Ketik A0, A1, A2, A3, A4, atau A5

Berapa bit Arduino UNO tersebut? Ketik dalam angka

Kabel	Arduino UNO	Sensor PH
1	GND	G
2	V	V+
3		Po

Alur

Arduino UNO mendapatkan tenaga listrik dari komputer (USB type-A/B/C) atau sumber lain (VIn dan/atau soket lain sesuai dengan jenis board).
Arduino UNO menyalurkan listrik ke Sensor PH melalui kabel yang terhubung ke V+ (kabel 2). Kabel 1 sebagai ground.
Sensor PH mengirimkan hasil pembacaan sensor melalui kabel yang terhubung ke Po (kabel 3).
Arduino UNO mengolah hasil pembacaan sensor dan mengeluarkan hasilnya ke komputer (USB type-A/B/C) atau LED atau output lain.

Pemasangan Perangkat Lunak

Hubungkan perangkat pada Arduino UNO yang telah terpasang dengan Sensor PH ke komputer
Masukkan kode sumber terlampir ke dalam IDE, kompilasi, kemudian pasang ke Arduino.
Lakukan Kalibrasi.
Alat siap digunakan.

Kalibrasi

Siapkan larutan dengan PH 4. Bersihkan sensor.

Pada larutan dengan PH bernilai 4, berapakah nilai Sensor Value

Bersihkan sensor.

Pada larutan dengan PH bernilai 7, berapakah nilai Sensor Value

Masukkan kembali kode sumber terlampir (secara otomatis terupdate sesuai dengan nilai yang dimasukkan ke dalam kotak teks di atas) ke dalam IDE, kompilasi, kemudian pasang ke Arduino.

Apabila terdapat error, maka:

Putar V potensio pada sensor PH sehingga berada pada nilai yang disarankan.
Pada larutan dengan PH bernilai 7, berapakah nilai Sensor Value yang terbaru? Isi dengan nilai 0 apabila tidak terdapat error
Masukkan kembali kode sumber terlampir (secara otomatis terupdate sesuai dengan nilai yang dimasukkan ke dalam kotak teks di atas) ke dalam IDE, kompilasi, kemudian pasang ke Arduino.

Alat siap digunakan.

Lampiran: Kode Sumber

Peringatan!
Pastikan bahwa sensor sudah bebas dari larutan yang sebelumnya, karena bisa larut dalam larutan dan mengubah PH, terutama cairan bawaan jangan sampai tercampur dengan larutan apapun agar tetap memiliki PH 7.

int sensorValue = 0; // Variable to store the value from the sensor
int bit =  ;
const float ANALOG_MIN = 0;
const float ANALOG_MAX = pow(2, bit);

const float PH4 = 4; //calibrate using PH 4 solution
const float PH7 = 7; //calibrate using default solution

//don't use this value as-is, you must calibrate yourself
const float PH4sensorValue =  ;
const float PH7sensorValue =  ;

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Initialize serial communication
}

void loop() {
  // Read the analog value from the sensor
  sensorValue = analogRead( );
  // Calculate Voltage
  float V=scale(sensorValue, ANALOG_MIN, ANALOG_MAX, 0,  );
  // Calculate PH
  float PH=scale(sensorValue, PH4sensorValue, PH7sensorValue, PH4, PH7);

  // Print the censor value to the Serial Monitor
  Serial.print("Sensor Value: ");
  Serial.print(sensorValue);
  // Print PH value to the Serial Monitor
  Serial.print(", V Value: ");
  Serial.print(V);
  // Print PH value to the Serial Monitor
  Serial.print(", PH Value: ");
  Serial.println(PH);

  check_range();

  delay(500); // Wait for half a second before the next read
}

//Why not rounded? Because it can give a false result. 
//For example, with an actual pH of 3.49 +/- 0.2, the result would be between 3.29 and 3.69. If you round it, the result could be 3 or 4.

//scale
float scale(float input, float input_min, float input_max, float output_min, float output_max) {
  return ( (input-input_min) * (output_max-output_min) / (input_max-input_min) ) + output_min;
}

//check the range
void check_range() {
  float range = abs((PH7sensorValue-PH4sensorValue) / (PH7-PH4) * 14 / 2);
  float range_min = ANALOG_MIN + range;
  float range_max = ANALOG_MAX - range;
  if (PH7sensorValue < range_min || PH7sensorValue > range_max) {
    Serial.println("Error out of range!");
    Serial.print("Current PH 7 setting: ");
    Serial.println(PH7sensorValue );
    Serial.print("Recommended Range: ");
    Serial.print(range_min);
    Serial.println(" to ");
    Serial.print(range_max);
    Serial.print("Recommended Value: as nearest as possible to the middle of the range");
    Serial.print("Please adjust the sensor value using the sensor's potentiometer !");
  }
}