植物のミカタ

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この記事は、PH4502C pHメーターのpH計算方法を解説しています。まず、起電力とpHの関係式を求めるために、既知のpH値と対応する起電力値から係数と定数を算出します。次に、ADCを用いる場合の計算式を導出し、ADCのビット数とpHの関係式を確立します。最終的に、任意のADCビット数に対して、ADC出力値からpH値を計算する式を提示しています。ただし、精度の高い測定には電圧計を用いたキャリブレーションが必要であると結論付けています。

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この記事では、AD変換器を使ってアナログ値をデジタル値として読み取る方法を解説しています。AD変換器からのデータ送信には、複数のピンを使ったSPI通信という方式が使われています。SPI通信では、マスター（Raspberry Pi）とスレーブ（AD変換器）間でデータのやり取りが行われます。重要な点は、AD変換器からのデジタルデータは1本のピンではなく、SCLK、MISO、MOSI、SSの4本のピンを使ってやり取りされることです。

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diymoreのLiquid PH Value Detection Detect Sensor Moduleは、Arduinoやマイクロコントローラと連携して水溶液のpH値を測定するセンサーモジュールです。pH測定範囲は0～14で、精度は±0.1pHです。動作電圧は3.3～5Vで、出力はアナログ信号とTTLレベルのデジタル信号の両方を選択できます。校正は付属の校正液を用いて簡単に行えます。このモジュールは、水耕栽培、水質監視、化学実験など、pH値の測定が必要な幅広い用途に最適です。

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このブログ記事は、BBC Micro:bitの内蔵AD変換機能を用いてpHメーターのアナログ値を読み取る実験について解説しています。筆者は、専用のAD変換器が届く前に、Micro:bitのP0/P1ピンがアナログ値の読み込みに対応することを発見し、これを活用。pHメーターをMicro:bitに接続し、MakeCodeでアナログ値をディスプレイに表示するプログラムを作成しました。 実験では、水道水で748、重曹水で916のアナログ値を取得。重曹水がアルカリ性であることから、測定値の傾向が妥当であることを確認し、アナログ値の読み取りに成功しました。今後はpHメーター出力値とMicro:bitのAD変換の詳細調査が課題としつつも、pH値に応じた自動制御（例：サーボモータでの溶液調整）への応用可能性に大きな期待を寄せています。

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筆者はpH測定器の仕組みを理解するため、ガラス電極法について調べています。 ガラス電極法は、pHガラス電極と比較電極を用い、pHガラス応答膜の内側と外側のpHの違いにより生じる起電力を測定することでpHを算出します。 pHガラス応答膜の内側にはpH7の塩化カリウムが用いられ、測定したい液体に当てると、pHの差に応じて起電力が発生します。 この起電力は温度によって変動するため、測定前にキャリブレーションが必要です。 筆者はpH測定器をRaspberry Piに接続しようとしましたが、A/D変換が必要なため、接続は保留となっています。

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ボルタ電池は、金属のイオン化傾向の違いを利用して電気を発生させる装置です。この記事ではレモンを用いたボルタ電池を例に、その仕組みを解説しています。 レモンの酸性度により、亜鉛板と銅板はそれぞれイオン化し電子を放出します。亜鉛は銅よりもイオン化傾向が高いため、電子を多く放出しマイナス極となります。電子は導線を伝って銅板側へ移動し、そこで水素イオンと結合して水素ガスを発生させます。この電子の流れが電流となり、電球を光らせることができます。

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花の色を決める4大色素とは、カロテノイド、アントシアニン、フラボノイド、ベタレインのこと。カロテノイドは黄～橙色、アントシアニンは赤～青紫、フラボノイドは白～黄色、ベタレインは赤～黄色を呈する。これらの色素の種類や量、さらには細胞のpHや金属イオンとの結合によって、花の色は多様に変化する。例えば、アジサイの色が土壌のpHによって変化するのは、アントシアニンと金属イオンの結合状態が変わるためである。