Construye un Medidor de pH Preciso con Arduino y Sensor Atlas Scientific – Piezas y Guía

Componentes y suministros

Arduino UNO	1
Sensor Atlas Scientific Gravity™ Analog pH	1
Sonda pH Atlas Scientific Consumer Grade	1
Módulo LCD 20x4	1
Caja 158x90x60 mm	1
Mini protoboard	1
Resistencia 220 Ω	1
Resistencia 1 kΩ	1
Separadores y tornillos 11 mm (incluidos con sensor pH)	4
Cables jumper	1
Lámina acrílica (plexiglás)	1

Herramientas necesarias

• Taladro, brocas, cortadora de yeso, limas, destornilladores, tornillo de banco, sierra de cinta, pistola de pegamento, soldador y estaño, calibre digital, regla

Aplicaciones y servicios online

• Arduino IDE

Acerca del proyecto

Construiremos un medidor de pH de sobremesa usando el circuito analógico Gravity pH y sonda de Atlas Scientific con Arduino Uno. Las lecturas se mostrarán en una pantalla LCD.

Nota: Desarrollado en Windows, no probado en Mac. La caja no es estanca.

Paso 1: Preparar la carcasa

Seguridad: Usa gafas, guantes y mascarilla al manejar herramientas.

La carcasa es de plástico ABS. Hay que modificarla.

Recorte para la LCD

1. La LCD va en la tapa. Centra un rectángulo de 98x40 mm.
2. Sujeta en el tornillo de banco y taladra un piloto de 3.2 mm (1/8") dentro del rectángulo.
3. Usa esa broca como inicio para cortar con broca para yeso de 3.2 mm. Trabaja por dentro del rectángulo.
4. Lima el exceso y ajusta el rectángulo al tamaño requerido.

Recortes para conector BNC y puertos Arduino

Están en el lateral de la base.

1. Marca centro del círculo y contornos de dos rectángulos según cotas.
2. Sujeta en el tornillo y corta. El círculo con brocas; los rectángulos igual que el de la LCD.

Placa base para montar componentes

Usa lámina acrílica de 3.2 mm.

1. Corta a 135x62.5 mm con sierra de cinta.
2. Marca y taladra 4 agujeros de 2.38 mm (3/32"). Avellana un lado a 3 mm profundidad y 4.4 mm (11/64") diámetro para que las cabezas de tornillo queden a ras.
3. Atornilla los separadores de 11 mm (vienen con el sensor pH). Usa dos para Arduino.

Paso 2: Instalar electrónica en la carcasa

1. Inserta la placa base en la base de la carcasa. Fija con tornillos o pegamento caliente.



2. Monta el sensor pH en la placa base. Atornilla a los separadores.



3. Monta Arduino Uno en la placa base. Atornilla a sus separadores.



4. Pega la mini protoboard en la placa base.



5. Solda los pines de cabecera a la LCD (incluidos). Inserta la LCD en la tapa y fija con pegamento caliente.

Paso 3: Cablear la electrónica

Cablea según el esquema. Usa la mini protoboard para las resistencias de 1kΩ y 220Ω y para distribuir 5V y GND de Arduino. Las dos resistencias ajustan el contraste de la pantalla.

Datasheets: Sensor Gravity pH, sonda pH.

Paso 4: Finalizar montaje

1. Une tapa y base con los tornillos suministrados.
2. Conecta la sonda al conector BNC.

Paso 5: Subir código a Arduino Uno

El código usa librerías y cabeceras personalizadas. Hay que añadirlas al IDE.

1. Conecta Arduino, abre IDE. Herramientas → Placa → Arduino/Genuino Uno. Herramientas → Puerto → selecciona el puerto.
2. Añade librería LiquidCrystal: Sketch → Include Library → Manage Libraries → busca "liquidcrystal" → instala "LiquidCrystal Built-in by Arduino, Adafruit".
3. Añade librería Atlas Gravity: descarga ZIP desde el enlace, Sketch → Include Library → Add .ZIP Library → selecciona "Atlas_gravity.zip".
4. Copia el código del medidor pH (enlace) al IDE.
5. Compila y sube.
6. Las lecturas aparecerán en la LCD. También en Monitor Serie (Ctrl+Shift+M), baudios 9600, "Carriage return".

Paso 6: Calibrar sensor pH

Nota: Si usarás alimentación externa, conéctala antes de calibrar para que los niveles de referencia sean correctos.

El medidor permite calibración de 1, 2 o 3 puntos. Se necesitan soluciones tampón estándar (pH 4, 7, 10). El Monitor Serie se usa para calibrar: observa la estabilización y envía comandos. Los datos de calibración se guardan en EEPROM.

Comandos de calibración

• Punto bajo: cal, 4
• Punto medio: cal, 7
• Punto alto: cal, 10
• Borrar calibración: cal, clear

Pasos

1. Quita el frasco de almacenamiento y enjuaga la sonda.
2. Vierte solución pH 4 en un vaso (que cubra la zona sensible).
3. Sumérgela, agita para eliminar burbujas. Observa lecturas en Monitor Serie hasta que se estabilicen.
4. Envía comando cal, 4. Calibración pH 4 completada.

Repite para pH 7 y pH 10. Enjuaga la sonda entre soluciones.

¿Compensación de temperatura?

El sensor tiene precisión ±0.2%. Funciona en rango 7-46°C. Fuera de ese rango, hay que añadir compensación. La sonda soporta 1-60°C.

Código

/* Una vez subido, abre Monitor Serie, 9600 baudios, "Carriage return"
   Permite ver lecturas pH en tiempo real y calibrar.
   Comandos: "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; // Pin A0 para salida sensor pH
LiquidCrystal pH_lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7); // RS, E, D4-D7

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("Usa \"CAL,4\", \"CAL,7\", \"CAL,10\" para calibrar"));
  Serial.println(F("Usa \"CAL,CLEAR\" para borrar calibración"));
}

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");
  }
}

Esquemáticos