Duļķainības sensors: kas tas ir un kā tas darbojas

duļķainības sensors

Šajā emuārā mēs esam apsprieduši daudzus elektriskie komponenti DIY projektiem. Daži, kas saistīti ar ūdeni, piemēram, daži vārsti, plūsmas mērītāji, sūkņi utt., Tomēr, iespējams, ražotājiem ir nepieciešams kaut kas ārpus tā, piemēram, piemēram, duļķainības sensors.

Pateicoties šāda veida sensoram, jūs varat mēra šķidruma duļķainību, piemēram, ūdenim, vai arī daudziem citiem lietojumiem, kā mēs to redzēsim vēlāk...

Šķidrumu duļķainība

La duļķainība ir gaismas izkliedes mērs, ko izraisa šķidrumā suspendētas daļiņas, tas ir būtisks parametrs dažādās nozarēs, sākot no ūdens apstrādes līdz pārtikas un dzērienu ražošanai. Piemēram, mērot ūdenī esošo duļķainību vai suspendētās daļiņas, var noteikt tīrības pakāpi vai to, vai tas ir piesārņots ar kāda veida cietām vielām. To var izmantot arī rūpniecisko procesu kontrolei ar šķidriem ķīmisko vielu maisījumiem vai alus un citu dzērienu raudzēšanai, vai daļiņu vai nogulsnes dekantēšanas kontrolei, flokulantu efektivitātes aprēķināšanai. Tas var būt interesanti arī vides izpētes uzdevumiem, ezeru, upju, jūru un pat pazemes aku ūdeņu monitoringam... Pielietojumi ir ļoti dažādi, kā redzēsim vēlāk.

Kas ir duļķainības sensors?

duļķainības sensors

L duļķainības sensori vai duļķainības mērītāji, ir ierīces, kas paredzētas šī īpašuma kvantitatīvai noteikšanai, ir ievērojami attīstījušās, piedāvājot arvien lielāku precizitāti un uzticamību. Jūs varat tos atrast lielā formātā, lai pārbaudītu dzeramā ūdens sistēmu efektivitāti ar reversās osmozes filtrēšanu, pat citos rūpnieciskos procesos, ko kontrolē SCADA programmatūra, līdz maziem duļķainības sensoriem DIY projektiem. Ja esat veidotājs, jums jāzina, ka daži ir moduļu formātā, lai jūs varētu tos viegli iekļaut savos projektos, tāpat kā daudzus citus Arduino moduļus.

La regulāra kalibrēšana Duļķainības sensoru uzstādīšana ir būtiska, lai garantētu mērījumu precizitāti, kā arī labu mērīšanas kameras vai detektora tīrīšanu. Lai to izdarītu, iesaku izlasīt jūsu izvēlētā modeļa datu lapas, jo kalibrēšanas līknes izveidošanai tiek izmantoti sertificēti duļķainības standarti. Pretējā gadījumā tas var ne tikai samazināt tā kalpošanas laiku, bet arī izraisīt mērījumu kļūdas. Tāpat, atkarībā no pārbaudāmā šķidruma veida, tas var izraisīt citus sensora bojājumus, piemēram, koroziju, ja tas ir skābs šķidrums, vai radīt kaļķi, ja tas ir ciets ūdens, aļģu veidošanos un daudz ko citu...

Lūdzu, ņemiet vērā, ka ir daži citi faktori, kas var arī mainīt mērījumu, pat ja sensora apkope ir laba:

  • Gaismas viļņa garums: Viļņa garuma izvēle ietekmē sensora jutību pret dažādiem daļiņu izmēriem.
  • Atklāšanas leņķis: leņķis, kādā tiek mērīta izkliedētā gaisma, nosaka daļiņu izmēru diapazonu, ko var noteikt.
  • Šūnu materiāla mērīšana: Tam jābūt caurspīdīgam un izturīgam pret analizējamajām ķīmiskajām vielām.
  • Temperatūra: var ietekmēt daļiņu blīvumu un līdz ar to arī duļķainību.
  • Krāsu paraugs: Krāsaini paraugi var traucēt duļķainuma mērījumus.
  • Sensora precizitāte un tolerance: Var būt dažādi modeļi ar atšķirīgu precizitāti un pielaidēm, un tas ir svarīgi, izvēloties pareizo. Būs arī daži ar ierobežojumiem nosakāmo daļiņu izmēram.

Turbidimetra darbība

Un duļķainības sensorsBūtībā tas ir optisks instruments, kas mēra gaismas intensitāti, ko izkliedē šķidrumā esošās daļiņas. Pamatprincips ir balstīts uz Reilija likums, kurā teikts, ka izkliedētās gaismas intensitāte ir proporcionāla daļiņu diametra ceturtajai pakāpei un krītošās gaismas viļņa garuma kvadrātam.

Tāpēc duļķainuma sensoram būs dažas galvenās daļas, piemēram:

  • Gaismas avots: Parasti halogēna lampa, LED vai lāzers, caur paraugu izstaro noteikta viļņa garuma gaismas kūli.
  • Detektors: fotodetektors (fotodiode, fotopavairotājs) mēra izkliedētās gaismas intensitāti noteiktā leņķī.
  • Mērīšanas šūna- Satur paraugu un nodrošina noteiktu gaismas optisko ceļu.
  • Elektronika: Viņi apstrādā detektora signālu un pārvērš to duļķainības rādījumā.

No otras puses, starp dažāda veida duļķainības mērītājiem mēs varam atrast vairāki veidi, kā izmērīt šo daļiņu klātbūtni apturējumā:

  • Nefelometrija: mēra gaismu, kas izkliedēta 90 grādu leņķī pret krītošo staru kūli. Tā ir visizplatītākā zema un mērena duļķainuma mērīšanas metode.
  • Pārnešana: Šajā gadījumā tas ir balstīts uz gaismas mērījumu, kas iet caur paraugu. To izmanto augsta duļķainuma mērīšanai.
  • absorbcija: koncentrējas uz daļiņu absorbētās gaismas noteikšanu. To lieto īpašos gadījumos, kad izkliede ir minimāla.

Papildus tam, lai to visu paturētu prātā, pārbaudiet arī spriegumus, patēriņu, darba intensitāti, darba temperatūras diapazonus vai saderību ar savu projektu...

Kur nopirkt un cenas duļķainības sensoru

Duļķainības sensorus par izdevīgu cenu varat atrast daudzās platformās, kas specializējas elektronikā, kā arī tālāk veikalos, piemēram, Aliexpress vai Amazon. Šajās vietnēs jūs varat iegūt pieņemamas cenas un plašu modeļu klāstu, kas atbilst jūsu vajadzībām. Šeit es parādīšu dažus ieteikumus, divus formātus ar moduli, kura pamatā ir Tyndall efekts, un rūpnieciskāku skaitītāju, ko izmanto ūdens kvalitātes mērīšanai progresīvākos projektos, piemēram, attīrīšanas iekārtās, ūdens attīrīšanas iekārtās utt.

SVARĪGI: šīs ierīces parasti nav iegremdējamas, ir tikai daļa no zondes. Tāpēc esiet piesardzīgs, ja nevēlaties to sabojāt.

Praktiski pielietojumi

duļķainības mērītājs

Jūs jau zināt dažus no iespējamos lietojumus vai lietojumus duļķainības sensoru, jo es dažus tekstā esmu citējis iepriekš. Tomēr šeit ir saraksts ar dažiem populārākajiem lietojumiem, lai iedvesmotu jūs turpmākajos projektos:

  • Ūdens attīrīšana: dzeramā ūdens, notekūdeņu un tehnoloģiskā ūdens kvalitātes uzraudzība. To var izmantot arī vides projektiem, ūdens kvalitātes mērīšanai upēs, rezervuāros, ezeros, jūrās, gruntsūdeņos utt. Varat to izmantot pat mājās, ja plānojat uzstādīt attīrīšanas sistēmu, lai atkārtoti izmantotu pelēko ūdeni, lai laistītu augus, atsāļošanas iekārtas utt.
  • Pārtikas un dzērienu rūpniecība: tādu produktu kvalitātes kontrole kā sulas, alus un vīni. Alkoholiskie un negāzētie dzērieni var būt jutīgi pret šāda veida suspendētajām daļiņām, un ražošanas laikā ir nepieciešams uzraudzīt un kontrolēt šos parametrus.
  • Farmaceitiskā: Šajā sektorā var būt nepieciešami arī duļķainuma sensori, lai garantētu injicējamo produktu un oftalmoloģisko šķīdumu kvalitāti, kā arī serumus, sīrupus utt.
  • Ķīmija: Protams, vēl viena iespēja ir uzraudzīt filtrēšanas un atdalīšanas procesus, ķīmiskos maisījumus un daudz ko citu.

Praktisks duļķainības mērītāja izmantošanas piemērs

Arduino UNO

Piemēram, ja mēs izmantojam kā bāzi vienu no Moduļa tipa duļķainības sensori, kuru pamatā ir Tyndall efekts, kuru pamatā ir gaismas izkliede uz šķidrumu, jo suspensijā ir daļiņas, atkarībā no klātesošo daļiņu skaita ģenerēs vienas vai citas vērtības mērījumus. Šāda veida modulis ir diezgan efektīvs un lieliski integrējas ar Arduino UNO, un ļauj rakstīt skicējumus Arduino IDE, lai tos varētu viegli kontrolēt.

Šajā gadījumā mums būs noteikšanas diapazons no 0% līdz 3.5% (0 un 4550 NTU vai nefelometriskās duļķainības vienības vai nefelometriskās duļķainības vienības), ar pielaidi ±0.5%. Turklāt mums ir divi darbības režīmi, jo tas ļauj to izmantot analogajā un digitālajā izvadē. Analogajā režīmā (slēdža pozīcija A) duļķainību aprēķina, mērot sensora izejas sprieguma līmeni, savukārt digitālajā režīmā (slēdža pozīcija D) mēra digitāli ar bināro kodu, kas svārstīsies starp divām vērtībām.

No otras puses, ja paskatās šī duļķainības sensora datu lapa, mēs redzam, ka modelim ir šādas tehniskās specifikācijas:

  • Barošanas spriegums: 5V DC
  • Patēriņš: 11mA aptuveni
  • Noteikšanas diapazons: 0% līdz -3.5% (0-4550 NTU)
  • Darba temperatūra: -30℃ un 80℃
  • Almacenamiento temperatūra: -10 ℃ un 80 ℃
  • Pielaide vai kļūdas robeža: ± 0.5%

Datu lapā varat redzēt arī līknes vai diagrammas, kas saista izmērīto duļķainību ar spriegumu ģenerēts pie sensora izejas, kā arī pinout kas mums palīdzēs pareizi savienot moduli ar mūsu Arduino plati:

Jūs redzēsiet arī divas gaismas diodes, no kurām viena norāda, ka tā darbojas kā PWR, bet otra - Dout vai datu izvadei. Tagad, kad mēs savienosim moduli ar mūsu Arduino plati, tas būs tikpat vienkārši kā savienošana VIN uz 5V un GND uz GND un pēc tam S izveido savienojumu ar vietu, kur vēlamies pārbaudīt signālu, piemēram, A0 analogajam vai D13, ja vēlamies digitālos mērījumus. Turklāt šajā piemērā LED, kas savienots ar digitālo izvadi, pēc izvēles var izmantot kalibrēšanai…

Kad esat pabeidzis, kodi, kas jums jāieraksta Arduino IDE Tie ir šādi:

  • Digitālā konfigurācija:
/* 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
}
}

Kā redzat, modulis ietver arī potenciometrs kuru varat pielāgot ar skrūvgriezi, lai pielāgotu digitālā signāla slieksni un pielāgotu to savām vajadzībām. Varat izmantot destilētu ūdeni, lai ievietotu zondi un pārvietotu potenciometru, līdz ieslēdzas vai izslēdzas saistītā borta gaismas diode atkarībā no tā, kā esat to konfigurējis kodā. Tādā veidā tas tiek kalibrēts, un tad jūs varat ievietot zondi duļķainā ūdenī, lai redzētu, ka LED darbojas pretēji.
  • Analogā konfigurācija:
/* 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);  
}  

  • Ja vēlaties mērīt NTU vienībās analogajā režīmā, izmantojiet:
/* 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;  
}  

Atcerieties, ka jūs vienmēr varat modificēt kodu, lai pielāgotu to saviem projektiem, šie ir tikai lietošanas piemēri...


Esi pirmais, kas komentārus

Atstājiet savu komentāru

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti ar *

*

*

  1. Atbildīgais par datiem: Migels Ángels Gatóns
  2. Datu mērķis: SPAM kontrole, komentāru pārvaldība.
  3. Legitimācija: jūsu piekrišana
  4. Datu paziņošana: Dati netiks paziņoti trešām personām, izņemot juridiskus pienākumus.
  5. Datu glabāšana: datu bāze, ko mitina Occentus Networks (ES)
  6. Tiesības: jebkurā laikā varat ierobežot, atjaunot un dzēst savu informāciju.