Muhittin Yağmur POLAT, ABDULLAH BEYAZ, İbrahim ÇİLİNGİR

Development of a Low-Cost pH Meter for Liquid Chemical Fertilizers

Liquid chemical fertilizers are widely used in modern agriculture. The pH values of these fertilizers are important in terms of their effectiveness in the field application and their effect on the soil-water pH balance. Therefore, it is necessary to measure the pH and other properties of liquid fertilizers with fast, practical and inexpensive methods. With the advancing technology, pH value has been started to measure more accurately and efficiently with the help of low-cost devices. In this study, a low-cost pH meter was developed using a low-cost pH sensor, an Arduino UNO R3 microcontroller board, and a software written in the C/C++ programming language. The developed pH meter was used to measure the pH values of liquid chemical fertilizers. Close variations were observed between the values obtained from it and the values measured by an accredited, laboratory-type pH meter. According to the pH measurements of the two pH meters, R2 ranged 88.1% to 99.3%, average error range 0.14 to 0.28, and average error percentage ranged 1.56% to 6.81% for three different types of liquid fertilizers. In light of these results, it was shown that the developed low-cost pH meter can be useful for practical pH measurement applications

Sıvı Kimyasal Gübreler İçin Düşük Maliyetli Bir pH Metrenin Geliştirilmesi

Sıvı kimyasal gübreler modern tarımda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu gübrelerin pH değerleri tarla uygulamasındaki etkinlikleri ve toprak-su pH dengesi üzerindeki etkileri bakımından önemlidir. Bu nedenle sıvı gübrelerin pH ve diğer özelliklerinin hızlı, pratik ve ucuz yöntemlerle ölçmek gerekmektedir. Gelişen teknoloji ile birlikte düşük maliyetli cihazların yardımıyla pH değeri daha doğru ve verimli bir şekilde ölçülmeye başlanmıştır. Bu çalışmada, düşük maliyetli bir pH sensörü, bir Arduino UNO R3 mikro kontrolör kartı ve C/C++ dilinde yazılmış bir yazılım kullanılarak düşük maliyetli bir pH metre geliştirilmiştir. Geliştirilen düşük maliyetli pH metre, sıvı kimyasal gübrelerin pH değerlerini ölçmek için kullanılmıştır. Cihazdan elde edilen değerler ile akredite edilmiş laboratuvar tipi pH metre ile ölçülen değerler arasında yakın değişiklikler gözlenmiştir. Üç farklı sıvı gübre türü için bu iki pH metrenin ölçüm sonuçlarına göre, R2 %88,1 - %99,3, ortalama hata aralığı 0,14 – 0,28 ve ortalama hata yüzdesi %1,56 - %6,81 arasında değişmiştir. Bu sonuçların ışığında, geliştirilen düşük maliyetli pH metrenin pratik ölçüm uygulamaları için yararlı olabileceği gösterilmiştir.

PDF

___

Beyaz A, Beyaz R. 2015. Traktörde Güvenlik Amaçlı Galvanik Deri Tepkisi Sensörü Kullanım Olanaklarının Belirlenmesi. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi. 3(3): 121 -125.

Costa SC, Fernandes JC. 2018. Listening to pH. Journal of Chemical Education 96(2): 372-376 DOI: 10.1021/acs.jchemed.8b00641 D’Ausilio A. 2012. Arduino: A low-cost multipurpose lab equipment. Behavior Research Methods. 44(2): 305-313. DOI: 10.3758/s13428-011 -0163-z

Demirtaş I, Nuri A, Arpacıoğlu A, Harun K, Özkan C. 2005. Değişik organik kökenli gübrelerin kimyasal özellikleri. Derim. 22(2): 47-52

Dinambar BP, Sari DP, Irdayanti Y. 2017. Analysis of The Measurement of PH levels and levels of water clarity on the ship's robot. VOLT: Jurnal Ilmiah Pendidikan Teknik Elektro. 2(2): 133-142. DOI: 10.30870/volt.v2i2.1929

Fatani A, Kanawi A, Alshami H, Bensenouci A, Brahimi T, Bensenouci MA. 2018. Dual pH level monitoring and control using IoT application. 15th Learning and Technology Conference (L&T). Jeddah, Saudi Arabia, 25-26 February 2018. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), pp. 167-170. DOI: 10.1109/LT.2018.8368502

Harun Z, Reda E, Hashim H. 2018. Real time fish pond monitoring and automation using Arduino. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 340(1): 012014. DOI: 10.1088/1757-899X/340/1/012014

Jin H, Qin Y, Pan S, Alam AU, Dong S, Ghosh R, Deen MJ. 2018. Open-source low-cost wireless potentiometric instrument for pH determination experiments. Journal of Chemical Education. 95(2): 326-330. DOI: 10.1021/acs.jchemed. 7b00479

Kheiralla AF, El-Fatih WT, Abdellatief MK, El-Talib ZM. 2016. Design and development of on-the-go soil pH mapping system for precision agriculture. 2016 Conference of Basic Sciences and Engineering Studies (SGCAC). Khartoum, Sudan, 20-23 February 2016. Institute of Electrical and Electronic Engineers(IEEE), pp. 192-195. DOI: 10.1109/SGCAC.2016.7458028

Koçak Ç, Kırbaş İ. 2016. Arduino tabanlı prototip akıllı ev sistemi tasarımı. XVIII. Akademik Bilişim Konferansı (AB2016). Aydın, Türkiye, 30 Ocak - 5 Şubat 2016. Adnan Menderes Üniversitesi, pp. 387-392

Lundin K, Olli O. 2017. Automated hydroponics greenhouse: Regulation of pH and nutrients. Bacherlor’s Thesis. Kth Royal Institute of Technology, School Of Industrial Engineering And Management. Stockholm, Sweden.

Mashud MAA, Uddin MH, Islam MS. 2014. Design and ımplementation of microcontroller based digital soil pH meter. ULAB Journal of Science and Engineering. 5: 31 -35

Oberoi A, Basavaraju S, Lekshmi S. 2017. Effective implementation of automated fertilization unit using analog pH sensor and Arduino. 2017 IEEE International Conference on Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC). Tamil Nadu, India, 14-16 December 2017. Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), pp. 446-450. DOI: 10.1109/ICCIC.2017.8524170

Papadopoulos NJ, Jannakoudakis A. 2016. A chemical instrumentation course on microcontrollers and op amps. construction of a pH meter. Journal of Chemical Education, 93(7): 1323-1325. DOI: 10.1021/acs.jchemed.5b00743

Ramya V, Palaniappan B. 2012. Embedded pH data acquisition and logging. Advanced Computing. 3(1): 45-63. DOI: 10.5121/acij.2012.3104

Rolyi NA, Habiba U, Kabir H, Martuza KG, Akter F, Hafiz F, Haque MAS, Hoq M, Chowdhury AM. 2019. Design and Development of Microcontroller Based Digital Soil pH Meter. IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering, 14(2-I): 64-71. DOI: 10.9790/1676- 1402016471

Urban PL. 2018. Prototyping instruments for the chemical laboratory using inexpensive electronic modules. Angewandte Chemie International Edition. 57(34): 11074- 11077. DOI: 10.1002/anie.201803878