В этом блоге мы обсудили многие компоненты eléctricos для проектов DIY. Некоторые из них связаны с водой, например, некоторые клапаны, расходомеры, насосы и т. д., однако, возможно, производителям нужно что-то большее, например датчик мутности.
Благодаря этому типу датчика вы можете измерить мутность жидкости, например, для воды, а также для многих других применений, как мы увидим позже...
Мутность жидкостей
La мутность Это мера рассеяния света, вызванного частицами, взвешенными в жидкости. Это важнейший параметр в различных отраслях промышленности, от очистки воды до производства продуктов питания и напитков. Например, измерение мутности или взвешенных частиц, присутствующих в воде, может определить степень чистоты или загрязненность воды какими-либо твердыми веществами. Его также можно использовать для управления промышленными процессами с жидкими смесями химикатов, или для ферментации пива и других напитков, или для контроля декантации частиц или осадков, для расчета эффективности флокулянтов. Он также может быть интересен для задач экологических исследований, мониторинга вод озер, рек, морей и даже подземных колодцев... Приложения очень разнообразны, как мы увидим позже.
Что такое датчик мутности?
датчики мутности или измерители мутности, устройства, предназначенные для количественной оценки этого свойства, значительно эволюционировали, предлагая все большую точность и надежность. Вы можете найти их в большом формате, для проверки эффективности систем питьевой воды с фильтрацией обратного осмоса, даже в других промышленных процессах, контролируемых программным обеспечением SCADA, до небольших датчиков мутности для проектов DIY. Если вы создатель, вы должны знать, что некоторые из них есть в формате модулей, поэтому вы можете легко включать их в свои проекты, как и многие другие модули для Arduino.
La регулярная калибровка Наличие датчиков мутности необходимо для обеспечения точности измерений, а также хорошая очистка измерительной ячейки или детектора. Для этого рекомендую ознакомиться с техническими паспортами выбранной вами модели, так как для построения калибровочной кривой используются сертифицированные стандарты мутности. В противном случае это может не только привести к сокращению срока его службы, но и к неверным измерениям. Аналогичным образом, в зависимости от типа тестируемой жидкости, это может привести к другим повреждениям датчика, таким как коррозия, если это кислая жидкость, или образование извести, если это жесткая вода, образование водорослей и т. д.
Обратите внимание, что есть некоторые другие факторы, которые также могут изменить измерение, даже если обслуживание датчика хорошее:
- Длина волны света: Выбор длины волны влияет на чувствительность датчика к частицам разного размера.
- Ángulo de Detección: Угол, под которым измеряется рассеянный свет, определяет диапазон размеров частиц, которые можно обнаружить.
- Материал измерительной ячейки: Он должен быть прозрачным и устойчивым к анализируемым химическим веществам.
- Температура: может влиять на плотность частиц и, следовательно, на мутность.
- Образец цвета: Цветные образцы могут мешать измерению мутности.
- Точность и допуск датчика: Могут быть разные модели с разной точностью и допусками, и это важно при выборе подходящей модели. Также будут некоторые с ограничениями на размер обнаруживаемых частиц.
Работа турбидиметра
Un датчик мутностиПо сути, это оптический прибор, который измеряет интенсивность света, рассеянного частицами, присутствующими в жидкости. Основной принцип основан на Закон Рэлея, который гласит, что интенсивность рассеянного света пропорциональна четвертой степени диаметра частиц и квадрату длины волны падающего света.
Таким образом, датчик мутности будет состоять из некоторых ключевых частей, таких как:
- Источник света: обычно галогенная лампа, светодиодная или лазерная, излучает через образец луч света определенной длины волны.
- Детектор: Фотодетектор (фотодиод, фотоумножитель) измеряет интенсивность рассеянного света под заданным углом.
- Измерительная ячейка- Содержит образец и обеспечивает определенный оптический путь для света.
- Электроника: Они обрабатывают сигнал детектора и преобразуют его в показания мутности.
С другой стороны, среди различных типов измерителей мутности мы можем найти несколько способов измерения присутствия этих частиц в подвеске:
- Нефелометрия: измеряет свет, рассеянный под углом 90 градусов к падающему лучу. Это наиболее распространенный метод измерения низкой и умеренной мутности.
- трансмиссия: В данном случае он основан на измерении света, проходящего через образец. Он используется для измерения высокой мутности.
- поглощение: фокусируется на определении света, поглощаемого частицами. Применяется в конкретных случаях, когда дисперсия минимальна.
Помимо всего этого, проверьте также напряжение, потребление, интенсивность работы, диапазоны рабочих температур или совместимость с вашим проектом...
Где купить и цены датчика мутности
Датчики мутности по хорошей цене можно найти на многих платформах, специализирующихся на электронике, а также на магазины, такие как Aliexpress или Amazon. На этих сайтах вы можете найти доступные цены и широкий выбор моделей, отвечающих вашим потребностям. Здесь я покажу вам несколько рекомендаций, два формата с модулем на основе эффекта Тиндаля и более промышленный счетчик, используемый для измерения качества воды в более продвинутых проектах, например, на очистных сооружениях, станциях водоподготовки и т. д.
Практическое применение
Вы уже знаете некоторые из возможное использование или применение датчика мутности, поскольку некоторые из них я уже приводил в тексте ранее. Тем не менее, вот список некоторых из наиболее популярных вариантов использования, которые могут вдохновить вас в ваших будущих проектах:
- Очистка воды: контроль качества питьевой, сточной и технической воды. Его также можно использовать для экологических проектов, измерения качества воды в реках, водохранилищах, озерах, морях, подземных водах и т. д. Вы даже можете использовать его дома, если собираетесь установить систему очистки для повторного использования сточных вод для полива, опреснительных установок и т. д.
- Пищевая промышленность и напитки: контроль качества таких продуктов, как соки, пиво и вина. Алкогольные и дистиллированные напитки могут быть чувствительны к этому типу взвешенных частиц, поэтому в процессе производства необходимо отслеживать и контролировать эти параметры.
- Farmaceutica: В этом секторе также могут потребоваться датчики мутности, чтобы гарантировать качество инъекционных препаратов и офтальмологических растворов, а также сывороток, сиропов и т. д.
- Химия: Конечно, еще один вариант – это мониторинг процессов фильтрации и разделения, химических смесей и прочего.
Практический пример использования измерителя мутности
Например, если мы используем в качестве основы один из Датчики мутности модульного типа на основе эффекта Тиндаля, которые основаны на дисперсии света, проецируемого на жидкость из-за присутствия частиц во взвеси, будут генерировать измерения того или иного значения в зависимости от количества присутствующих частиц. Этот тип модуля весьма эффективен и прекрасно интегрируется с Arduino UNOи позволяет писать эскизы в Arduino IDE для удобства управления.
В этом случае у нас будет диапазон обнаружения от 0% до 3.5% (0 и 4550 NTU или нефелометрические единицы мутности или нефелометрические единицы мутности), с допуском ±0.5%. Кроме того, у нас есть два режима работы, поскольку это позволяет использовать его для аналогового и цифрового вывода. В аналоговом режиме (положение переключателя A) мутность рассчитывается путем измерения уровня напряжения на выходе датчика, а в цифровом режиме (положение переключателя D) она измеряется в цифровом виде с помощью двоичного кода, который колеблется между двумя значениями.
С другой стороны, если вы посмотрите на техническое описание этого датчика мутности, мы видим, что модель имеет следующие технические характеристики:
- Напряжение питания: 5 В постоянного тока
- Потребляемая мощность: примерно 11 мА
- Ранго де детексьон: от 0% до -3.5% (0-4550 NTU)
- Temperatura de trabajo: -30℃ и 80℃
- Температура хранения:-10℃ и 80℃
- Допуск или погрешность: ± 0.5%
В даташите вы также можете увидеть кривые или графики, связывающие измеренную мутность с напряжением генерируемый на выходе датчика, а также распиновка это поможет нам правильно подключить модуль к нашей плате Arduino:
Вы также увидите два светодиода: один указывает, что он работает как PWR, а другой — для Dout или вывода данных. Теперь, как только мы подключим модуль к нашей плате Arduino, это будет так же просто, как подключить VIN к 5 В и GND к GND нашей платы, а затем S подключается к тому месту, где мы хотим проверить сигнал, например A0 для аналогового или D13, если нам нужны цифровые измерения. Кроме того, в этом примере для калибровки можно дополнительно использовать светодиод, подключенный к цифровому выходу…
После завершения коды, которые вы должны написать в Arduino IDE Они заключаются в следующем:
- Цифровая конфигурация:
/* Prueba del sensor de turbidez en modo D */
#define Turbidy_sensor 2 //Pin digital 2
const int ledPin = 13; //LED asociado al 13
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT); //Configuramos pin 13 como salida
pinMode(Turbidy_sensor, INPUT); //Configuramos el pin del sensor de turbidez como entrada
}
void loop() {
if(digitalRead(Turbidy_sensor)==LOW){ //Lectura de la señal del sensor
digitalWrite(ledPin, HIGH); //Si el sensor indica nivel bajo (LOW) encendemos el LED, es decir, agua más pura
}
else{
digitalWrite(ledPin, LOW); //Si el sensor indica nivel alto (HIGH) apagamos el LED, es decir, agua sucia o turbia
}
}
- Аналоговая конфигурация:
/* Prueba del sensor de turbidez modo A*/
#define Turbidy_sensor A0
int TurbidySensorValue = 0;
float Tension = 0.0;
void setup() { //Monitorización por el puerto serial para ver valores en pantalla
Serial.begin(9600); // Velocidad de comunicación
Serial.println("Prueba de lectura del sensor de turbidez");
Serial.println("========================================");
Serial.println(" ");
Serial.println("Lectura analógica\tTension");
Serial.println("-----------------\t-------");
}
void loop() {
TurbidySensorValue = analogRead(Turbidy_sensor); // Lectura del pin analógico 0
Tension = TurbidySensorValue * (5.0 / 1024.0); // Mapeo de la lectura analógica
//Envio de valores y textos al terminal serie
Serial.print(TurbidySensorValue);
Serial.print("\t\t\t");
Serial.print(Tensión);
Serial.println(" V");
delay(3000);
}
- Если вы хотите измерить в единицах NTU в аналоговом режиме, используйте:
/* Prueba del sensor de turbidez en modo A y mediciones en NTU */
#define Turbidy_sensor A0
float Tension = 0.0;
float NTU = 0.0;
void setup() { //Medición a través del monitor serie
Serial.begin(9600); // Velocidad de comunicación
Serial.println("Lectura del sensor de turbidez en NTUs");
Serial.println("===================================================================================");
Serial.println(" ");
Serial.println("Tensión\tNTU");
Serial.println("-------\t---");
}
void loop() {
Tension = 0;
Tension = analogRead(Turbidy_sensor)/1024*5; // Mapeo de la lectura analógica
//Para compensar el ruido producido en el sensor tomamos 500 muestras y obtenemos la media
for(int i=0; i<500; i++)
{
Tension += ((float)analogRead(Turbidy_sensor)/1024)*5;
}
Tension = Tension/500;
Tension = redondeo(Tension,1);
//Para ajustarnos a la gráfica de la derecha
if(Tension < 2.5){
NTU = 3000;
}else{
NTU = -1120.4*square(Tension)+5742.3*Tension-4352.9;
}
//Envio de valores y textos al terminal serie
Serial.print(Tension);
Serial.print(" V");
Serial.print("\t");
Serial.print(NTU);
Serial.println(" NTU");
delay(5000);
}
float redondeo(float p_entera, int p_decimal)
{
float multiplicador = powf( 10.0f, p_decimal); //redondeo a 2 decimales
p_entera = roundf(p_entera * multiplicador) / multiplicador;
return p_entera;
}
Помните, что вы всегда можете изменить код, чтобы адаптировать его под свои проекты, это лишь примеры использования...