STEM教育 · 自動水質監測器初探

初探自動水質監測器

吳文輝

一、預習與期待

1、預習：學習了線上的前三次課程，基本了解了什麼是Arduino，水質監測的指標有哪些，以及結合Arduino搭建自動水質監測儀器；

2、期待：從十月末得知線上的套裝缺貨，到11月去貴州的時候錯過實際操作的機會，這次在各位老師們的幫助下終於得以一嘗Arduino的實際操作。

二、實踐過程

1、目標的設定：這次操作的目標非常簡單，主要是熟悉Arduino的各個部位，進行與線上軟件的連接，以及對數據進行簡單的分析。

2、具體操作：

在收到盒子以後，發現盒子上打的孔所連接的口不是USB，而USB線擠不進去，於是就乾脆拆開了，把三顆螺絲扭出來，以連接上電源。

（Arduino真容！）

（這口不是USB呀？！）

（這裡數據線也擠不進去）

（那我乾脆拆了吧）

（連上電腦）

（插上USB線，燈亮了啦！）

硬件開始工作了之後，打開電腦的arduino，通過加載老師線上已經寫好的程序，錄入到主板，打開監測窗口，

（開始有記錄了呢）

（上圖瓷杯中的水是家裡沒經過過濾的自來水，同時放入測溫度和PH的探頭）

（待讀數穩定后，進行記錄）

（玻璃杯裝的水是經過過濾的自來水，我們看看有什麼不一樣）

（待讀數穩定后，進行記錄，以便稍後進行分析）

三、探究與總結

1、數據呈現

名稱	容器	溫度（攝氏度）	PH
樣本一（未過濾）	瓷杯	18.50	7.47
樣本二（過濾）	玻璃杯	18.12	8.09

2、數據分析

通過比較我們可以發現，盛裝在不同容器的水溫度不一，這可能與容器材質的比熱容有關係。經百度（https://wenku.baidu.com/view/94a4bd14f242336c1eb95ef1.html）查找如下：

初探自動水質監測器图8

由此我們可以初步推測，在水質相差不大的情況下，是容器材料不一導致溫度的不同。

另外，發現PH值不一樣後，我上網查了家裡用的淨水器的資料，具體如下：

http://www.lifevc.com/item/10594

通過分析上圖得知，“PP過濾網”、“活性炭”和“KDF過濾層”應該主要起物理吸附的作用，活性炭的化學吸附作用比較小，且在出水如此短的情況下影響應該不大，因而影響PH值的可能是活化礦化球。

礦化球的資料，百度如下：https://baike.baidu.com/item/%E7%9F%BF%E5%8C%96%E7%90%83/1634088

特別值得注意的是，當中提及經過礦化球水，水中含有“K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CL-、SO42 +、HCO3-等”，因此可以為PH值的變化提供解釋。

但此詞條非常簡陋且我懷疑有錯，因此繼續進行檢索，在“淨水器”一詞中，有如下解釋：

“红外活化矿化球红外发射率高，吸水力大，可充分将该品富含的锌，锂，碘，硒等二十多种人体必需的微量元素，缓慢均匀地释放在净化水中，使得活化净水含有更多的有益矿物质，采用不含重金属的新型抗菌材料实现抑菌功能，抗菌效果更加安全长效。”

印證了是活化礦改變了PH值。

四、反思與延伸

反思：

1、這是非常不嚴謹的一次實驗，探測頭從未過濾的水到過濾水的過程中，只是簡單地擦拭了一下，造成了樣品之間的影響；

2、同類樣本沒有選取多個，造成不準確，偶然性增強；

3、背後反映的還是專業知識的缺失；

延伸：

1、接下來有可能會去流溪進行實地的探測和安裝設備；

2、腦洞開一下，用這個設備檢測咖啡萃取過程中溫度和PH的變化會如何呢？

微信图片_20171224205243.jpg (68.09 KB, 下载次数: 5076)

微信图片_20171224211348.jpg (56 KB, 下载次数: 4911)

微信图片_20171224211541.jpg (52.48 KB, 下载次数: 5074)

微信图片_20171224211745.jpg (51.57 KB, 下载次数: 4923)

微信图片_20171224211812.jpg (68.09 KB, 下载次数: 4979)

微信图片_20171224212034.jpg (56 KB, 下载次数: 5088)

微信图片_20171224212042.jpg (49.38 KB, 下载次数: 5033)