- Què és la terbolesa en els líquids?
- Com mesurar la terbolesa mitjançant Arduino?
- Components necessaris per fer mesurador de terbolesa
- Visió general del sensor de terbolesa
- Característiques clau del mòdul de terbolesa
- Interfície del sensor de terbolesa amb Arduino - Diagrama de circuits
- Programació d'Arduino per mesurar la terbolesa a l'aigua
Quan es tracta de líquids, la terbolesa és un terme important. Perquè té un paper important en la dinàmica de líquids i també s’utilitza per mesurar la qualitat de l’aigua. Així doncs, en aquest tutorial, anem a discutir què és la terbolesa, com mesurar la terbolesa d’un líquid mitjançant Arduino. Si voleu aprofundir en aquest projecte, també podeu plantejar la interfície d’un mesurador de pH amb Arduino i també llegir el valor del pH de l’aigua per avaluar millor la qualitat de l’aigua. Anteriorment, també hem creat un dispositiu de control de qualitat de l'aigua basat en IoT que utilitza ESP8266, també podeu comprovar-ho si us interessa. Dit això, comencem
Què és la terbolesa en els líquids?
La terbolesa és el grau o nivell de nuvolositat o nebulositat d’un líquid. Això passa a causa de la presència d’un gran nombre de partícules invisibles (a simple vista) semblants al fum blanc a l’aire. Quan la llum passa a través dels líquids, les ones de llum es dispersen a causa de la presència d’aquestes petites partícules. La terbolesa d’un líquid és directament proporcional a les partícules en suspensió lliures, és a dir, si augmenta el nombre de partícules, la turbidez també augmentarà.
Com mesurar la terbolesa mitjançant Arduino?
Com he esmentat anteriorment, la terbolesa passa a causa de la dispersió de les ones de llum, per tal de mesurar la terbolesa, hauríem de mesurar la dispersió de la llum. La terbolesa es mesura generalment en unitats de turbidez nefelomètrica (NTU) o unitats de turbidez de Jackson (JTLJ), segons el mètode utilitzat per mesurar. Les dues unitats són aproximadament iguals.
Ara anem a veure com funciona un sensor de terbolesa, té dues parts: transmissor i receptor. El transmissor consisteix en una font de llum típicament un circuit led i un conductor. A l’extrem del receptor, hi ha un detector de llum com un fotodiode o un LDR. Posem la solució entre el transmissor i el receptor.
El transmissor simplement transmet la llum, que les ones de llum passen per la solució i el receptor rep la llum. Normalment (sense la presència d’una solució) la llum transmesa rep completament per la part del receptor. Però en presència d’una solució tèrbola, la quantitat de llum transmesa és molt baixa. Això és al costat del receptor, només obtenim una llum de baixa intensitat i aquesta intensitat és inversament proporcional a la terbolesa. Per tant, podem mesurar la terbolesa mesurant la intensitat de la llum si la intensitat de la llum és alta, la solució és menys tèrbola i si la intensitat de la llum és molt baixa, això significa que la solució és més tèrbola.
Components necessaris per fer mesurador de terbolesa
- Mòdul de terbolesa
- Arduino
- 16 * 2 LCD I2C
- LED RGB de càtode comú
- Taula de pa
- Filferros de pont
Visió general del sensor de terbolesa
El sensor de terbolesa utilitzat en aquest projecte es mostra a continuació.
Com podeu veure, aquest mòdul de sensor de terbolesa inclou 3 parts. Un cable impermeable, un circuit del conductor i un cable de connexió. La sonda de prova consta tant del transmissor com del receptor.
A la imatge anterior es mostra que aquest tipus de mòdul utilitza un díode IR com a font de llum i un receptor IR com a detector. Però el principi de funcionament és el mateix que abans. La part del controlador (que es mostra a continuació) consisteix en un amplificador operatiu i alguns components que amplifiquen el senyal de llum detectat.
El sensor real es pot connectar a aquest mòdul mitjançant un connector JST XH. Té tres pins, VCC, terra i sortida. Vcc es connecta a 5V i de terra a terra. La sortida d’aquest mòdul és un valor analògic que canvia segons la intensitat de la llum.
Característiques clau del mòdul de terbolesa
- Voltatge de funcionament: 5VDC.
- Corrent: 30 mA (MÀX.).
- Temperatura de funcionament: -30 ° C a 80 ° C.
- Compatible amb Arduino, Raspberry Pi, AVR, PIC, etc.
Interfície del sensor de terbolesa amb Arduino - Diagrama de circuits
A continuació es mostra l’esquema complet per connectar el sensor de terbolesa a Arduino, el circuit es va dissenyar amb EasyEDA.
Es tracta d’un diagrama de circuits molt senzill. La sortida del sensor de terbolesa és analògica de manera que es connecta al pin A0 d'Arduino, al LCD I2C connectat als pins I2C d'Arduino que és SCL a A5 i SDA a A4. A continuació, el LED RGB es va connectar al pin digital D2, D3 i D4. Un cop finalitzades les connexions, la configuració del maquinari és la següent.
Connecteu el VCC del sensor a Arduino 5v i, a continuació, connecteu terra a terra. El pin de sortida del sensor a l'analògic 0 d'Arduino. A continuació, connecteu VCC i la terra del mòdul LCD a 5v i la terra d'Arduino. Després, SDA a A4 i SCL a A5, aquests dos pins són els pins I2C d'Arduino. finalment connecta la terra del LED RGB a la terra d'Arduino i connecta el verd al D3, el blau al D4 i el vermell al D5.
Programació d'Arduino per mesurar la terbolesa a l'aigua
El pla és mostrar els valors de terbolesa de 0 a 100. És a dir, el mesurador hauria de mostrar 0 per a líquids purs i 100 per a líquids molt tèrbols. Aquest codi Arduino també és molt senzill i el codi complet es troba a la part inferior d’aquesta pàgina.
En primer lloc, he inclòs la biblioteca de cristalls líquids I2C perquè estem utilitzant una pantalla LCD I2C per minimitzar les connexions.
# inclou
Llavors he establert un enter per a l'entrada del sensor.
int sensorPin = A0;
A la secció de configuració, he definit els pins.
pinMode (3, OUTPUT); pinMode (4, OUTPUT); pinMode (5, OUTPUT);
A la secció de bucle, com he esmentat anteriorment, la sortida del sensor és un valor analògic. Per tant, hem de llegir aquests valors. Amb l'ajut de la funció Arduino AnalogRead , podem llegir els valors de sortida a la secció de bucle.
int sensorValue = analogRead (sensorPin);
En primer lloc, hem d’entendre el comportament del nostre sensor, cosa que significa que hem de llegir el valor mínim i el valor màxim del sensor de terbolesa. podem llegir aquest valor al monitor sèrie mitjançant la funció serial.println .
Per obtenir aquests valors, primer llegiu el sensor lliurement sense cap solució. Tinc un valor al voltant de 640 i, després d’això, col·loqueu una substància negra entre l’emissor i el receptor, obtenim un valor que és el valor mínim, normalment, aquest valor és zero. Així, obtenim 640 com a màxim i zero com a mínim. Ara hem de convertir aquests valors a 0-100
Per a això, he utilitzat la funció de mapa d’Arduino.
int terbolesa = mapa (sensorValue, 0,640, 100, 0);
A continuació, vaig mostrar aquests valors a la pantalla LCD.
lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("terbolesa:"); lcd.print (""); lcd.setCursor (10, 0); lcd.print (terbolesa);
Després d'això, amb l'ajut de si hi havia condicions, vaig donar condicions diferents.
if (terbolesa <20) { digitalWrite (2, HIGH); digitalWrite (3, BAIX); digitalWrite (4, BAIX); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("és CLEAR"); }
S'activarà el LED verd actiu i mostrarà "clar" a la pantalla LCD si el valor de la terbolesa és inferior a 20.
if ((terbolesa> 20) && (terbolesa <50)) { digitalWrite (2, BAIX); digitalWrite (3, HIGH); digitalWrite (4, BAIX); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("és CLOUDY"); }
S'activarà el led blau actiu i mostrarà "ennuvolat" a la pantalla LCD si el valor de la terbolesa està entre 20 i 50.
if ((terbolesa> 50) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, HIGH); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("its DIRTY"); }
S'activarà el LED vermell actiu i mostrarà "està brut" a la pantalla LCD si el valor de terbolesa és superior a 50, tal com es mostra a continuació.
Només cal que seguiu l’esquema del circuit i pengeu el codi, si tot va bé, hauríeu de poder mesurar la terbolesa de l’aigua i la pantalla LCD hauria de mostrar la qualitat de l’aigua tal com es mostra més amunt.
Tingueu en compte que aquest turbidez mostra el percentatge de terbolesa i potser no és un valor industrial precís, però es pot utilitzar per comparar la qualitat de l'aigua de dues aigües. El funcionament complet d’aquest projecte es troba al vídeo següent. Espero que hagueu gaudit del tutorial i apreneu alguna cosa útil si teniu alguna pregunta, podeu deixar-los a la secció de comentaris o utilitzar els fòrums de CircuitDigest per publicar les vostres preguntes tècniques o iniciar un debat rellevant.