水质检测及自制净水器
依据《义务教育化学课程标准（2022 年版）》—“课程内容”设置中的“跨学科实践”要求和“教学提示”，与“信息科技”结合，进行跨学科融合教学案例设计，并利用行空板等器材，完成案例的实践和呈现。
《义务教育化学课程标准》附录4：学生必做实验与跨学科实践活动：
一、背景引入
水是生命之源，我国江河受污染严重是有目共睹的，在世界上也是屈指可数。但是，我们对水污染治理的艰巨性和复杂性还认识不清，每天的工业废水，家庭污水不断的排入江河，虽然国家大力治理水污染，堵塞排放源头、但水污染问题仍然严重。如果，家庭能够先行处理污水，达到可以排入自然水体的标准，然后再排放出去，将极大缓解江河分解压力，如何对水质进行有效检测和对污水进行净水处理显的尤为重要。
二、教学准备
设备要求：
主控：行空板
传感器：Turbidity sensor浊度传感器模块，TDS(Total Dissolved Solids)传感器
软件：Mind+软件平台
耗材：塑料瓶、剪刀、纱布、黄沙、活性炭、滤布、漂白粉
三、学习目标
1、学会制作以行空板为主控板的水质监测工具；
2、自制家庭净水系统。
四、教学重难点
1、行空板制作水质监测工具的程序代码。
2、家庭净水器的科学原理及应用实践。
五、教学过程
1、制作水质检测的外观设备
Turbidity sensor浊度传感器模块介绍：
浊度传感器是利用光学原理，通过液体溶液中的透光率和散射率来综合判断浊度情况。传感器内部是一个红外线对管，当光线穿过一定量的水时，光线的透过量取决于该水的污浊程度，水越污浊，透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的光多，电流大，反之透过的光少，电流小，再通过电阻将流过的电流转换为电压信号。
浑浊度的单位是用"度"来表示的，就是相当于1L的水中含有1mg.的SiO2（或是1mg白陶土、硅藻土）时，所产生的浑浊程度为1度。浊度单位为JTU，1NTU=1mg/L的白陶土悬浮体。现代仪器显示的浊度是散射浊度单位NTU，也称TU。1TU=1JTU
模拟TDS传感器:
TDS(Total Dissolved Solids)，中文名总溶解固体，又称溶解性固体总量，表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。一般来说，TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多，水就越不洁净。因此，TDS值的大小，可作为反映水的洁净程度的依据之一。
P21，P22分别连接浊度传感器和TDS传感器。
代码
# -*- coding: utf-8 -*-import timefrom pinpong.board import gboard,Pin,ADC class TDS: SCOUNT = 30 temperature = 25 def __init__(self, board=None, tds_pin=None): if isinstance(board, Pin): tds_pin = board board = gboard elif board is None: board = gboard self.board = board self.tds_pin = tds_pin self.adc0 = ADC(self.tds_pin) # Pin(self.tds_pin, Pin.IN) # self.adc0 = ADC(Pin(self.tds_pin))# self.adc0 = Pin(self.tds_pin, Pin.ANALOG) self.analog_buffer = [0 for i in range(30)] self.analog_buffer_temp = [0 for i in range(30)] self.analog_buffer_index = 0 def get_value(self): analog_sample_timepoint = time.time() while (time.time() - analog_sample_timepoint)*1000 < 40: pass analog_sample_timepoint = time.time() for i in range(30): self.analog_buffer[i] = self.adc0.read() print_timepoint = time.time() while (time.time() - print_timepoint)*1000 > 800: pass print_timepoint = time.time() for i in range(30): self.analog_buffer_temp[i] = self.analog_buffer[i] average_voltage = self.get_median_num() * 3.3 / 4096 compensation_coefficient = 1 + 0.02 * (self.temperature - 25) compensation_volatge = average_voltage / compensation_coefficient tds_value = (int)((133.42 * compensation_volatge * compensation_volatge * compensation_volatge - 255.86 * compensation_volatge * compensation_volatge + 857.39 * compensation_volatge) * 0.5) return tds_value def get_median_num(self): for j in range(30 - 1): for i in range(30 - j - 1): if self.analog_buffer_temp[i] > self.analog_buffer_temp[i+1]: temp = self.analog_buffer_temp[i] self.analog_buffer_temp[i] = self.analog_buffer_temp[i+1] self.analog_buffer_temp[i+1] = temp if self.SCOUNT & 1 > 0: btemp = self.analog_buffer_temp[(self.SCOUNT - 1) / 2] else: btemp = (self.analog_buffer_temp[int(self.SCOUNT / 2)] + self.analog_buffer_temp[int(self.SCOUNT / 2 - 1)]) / 2 return btemp 
tds.py由大佬李亮提供
能正常检测出水质的浊度和TDS值
（一）项目方案介绍
1.物理法：主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质，在处理过程中不改变化学性质。常用的有重力分离、离心分离、反渗透、气浮等。物理法处理构筑物较简单、经济，用于村镇水体容量大、自净能力强、污水处理程度要求不高的情况。
2. 生物法：利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，使污水得到净化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法处理程度比物理法要高。
3. 化学法：是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法，多用于工业废水。常用的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等。化学处理法处理效果好、费用高，多用作生化处理后的出水，作进一步的处理，提高出水水质。
（二）实践操作过程
1、净水的原理分析图：
2、制作思路
2.1 设计草稿。应用简单的物体，制作家庭污水处理。
2、应用CAD画好设计图纸
3.制作结构
用剪刀将塑料瓶剪开，依次填入材料，将瓶口钻个小洞，每层用沙布在瓶口隔开。
（滤网层）
（沙石层）
（活 性碳）
（漂白粉层）
组装。
将瓶子按顺序垒在一起。
测试净水能力
将污水处理前，进行测试。然后进行净水系统处理。
实践证明经过几道工序，污水明显变的清澈许多，水质变好了！
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