¶ 电导传感器
¶ 1.简介
¶ 2.原理
¶ 3.搭建电导传感器（简易版）
❗ 注意: 此装置得到的数值精度非常低，只适用于液体电阻值变化趋势或大致变化量判断，不能当作实际数值使用。
¶ 3.1 所需材料
❗ 注意: 购买链接可能存在失效的可能，若出现，可以自行搜索购买。
| 编号 | 名称 | 数量 | 购买链接 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Arduino UNO 开发板 | 1 | Arduino | |
| 2 | 导电铜管 | 2 | 铜管 | 外径3mm，内径2mm，壁厚0.5mm，长65mm，精密切割，黄铜管 |
| 3 | 倒锥接头 | 4 | 倒锥接头 | 压塞10A-压环3.0-PP |
| 4 | 外螺纹宝塔接头 | 2 | 外螺纹宝塔接头 | WZ-024L-PP |
| 5 | 内螺纹直通接头 | 3 | 直通接头 | PP材料 |
| 6 | 液体管路 | 一批 | 硅胶管 | 2.0*3.0 |
| 7 | 鳄鱼夹 | 2 | 鳄鱼夹 | 小号 |
| 8 | 300k电阻 | 2 | 300k电阻 | 300K 1/4W |
| 9 | 面包板 | 1 | 面包板 | |
| 10 | 杜邦线 | 一批 | 杜邦线 | 公对公 |
¶ 3.2 传感器原理图
因为待测液体的电阻范围较大，可能是0，也可能是无穷大，因此采用分压电路测量液体电阻。其中只有Rx（液体电阻）为未知量，Vin、R1、R2、Vx（液体两端的电压）均为已知量，由此可得：
这里我们使用Arduino来搭建，使用Arduino输出的电压5V，选用300K的电阻。既Vin=5V，R1=R2=300000。
¶ 3.3 传感器组装
根据上图组装，组装后的成品如下图：
注意事项：
- 两个铜管在直通接头内不能互相接触
- 注意压环的方向，圆锥的一面朝倒锥接头
- 拧紧，但是不要拧过头，防止滑丝
¶ 3.4 电路连接
根据电路原理图可得到如上图的连接图，伸出的两根导线连接鳄鱼夹和铜管连接到一起。成品如下：
¶ 3.5.1 电导传感器程序
电导传感器程序已上传至相应的代码仓库，也可以通过下方链接下载。解压下载的文件夹，双击 conductivity_sensor.ino 文件使用Arduino IDE打开所并烧录至Arduino。
💡 电导传感器程序下载或查看电导传感器程序Gitee仓库
💡 有关如何编译代码并烧录Arduino，请参考开发环境搭建-Arduino的内容
如果需要修改电压读取的引脚或分压电阻等数据，可以修改开头的几个定义值
#define Pin A4 // 读取电压的引脚
#define R1 330000 // 分压电阻
#define Vin 5 // 供电电压
¶ 3.5.2. 设备串口参数
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 波特率 | 9600 |
| 数据位 | 8 |
| 停止位 | 1 |
| 校验 | None |
| 流控 | None |
¶ 3.5.3. 测试设备
烧录成功即可在串口读取到设备输出的电阻值，如下图所示：
然后短接两个鳄鱼夹，可以看到电阻值变为0，即标识设备组装成功，如下图：
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¶ 4.实验例
为验证装置的测量效果，可选用有机溶剂（如乙酸乙酯），蒸馏水和不同浓度的盐溶液分别作为样品，测量其电阻，并观察他们在数量级上的差别。在测量不同浓度盐溶液时，还可观察其电导对浓度的线性关系[1]。
¶ 4.1.1.有机溶剂
使用乙酸乙酯作为样品，在两铜管间注入乙酸乙酯，可以看到确保溶液中没有气泡阻隔时，电阻值显示最大值，超出量程。
¶ 4.2.2.蒸馏水
使用蒸馏水作为样品，能够得到相对较大，但在量程内的数据。
¶ 4.2.3.盐溶液
配制大致0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0mol/L 的NaCl溶液，使用电导传感器分别测量电阻值，可以测得相对较小的电阻值。
取倒数得到电导，可以得到电导与浓度的线性关系，如4.3所示：
❗ 注意: 测量时间不宜过长，装置采用直流电，在溶液电阻较高，分压较大的情况下会使铜电极极化，使电阻持续升高。
¶ 4.3.线性拟合示例
可以使用Origin等软件对数据进行拟合，如未安装Origin，也有在线网页可以拟合：
¶ 4.4.参考文献
[1]陈丽梅,程敏熙,肖晓芳等.盐溶液电导率与浓度和温度的关系测量[j].实验室研究与探索,2010,29(5):39-42.
盐溶液电导率与浓度和温度的关系测量_陈丽梅.pdf