Në këtë blog kemi diskutuar shumë komponentët elektrikë për projektet DIY. Disa që lidhen me ujin, si disa valvola, matësa të rrjedhës, pompat, etj., megjithatë, ndoshta prodhuesit kanë nevojë për diçka përtej kësaj, si p.sh. sensori i turbullimit.
Falë këtij lloji të sensorit, ju mundeni matet turbullira e një lëngu, si uji, apo edhe për shumë aplikime të tjera siç do ta shohim më vonë...
Turbullira e lëngjeve
La turbullira është një masë e shpërndarjes së dritës të shkaktuar nga grimcat e pezulluara në një lëng, është një parametër vendimtar në industri të ndryshme, nga trajtimi i ujit deri te prodhimi i ushqimit dhe pijeve. Për shembull, matja e turbullirës ose grimcave të pezulluara të pranishme në ujë mund të përcaktojë shkallën e pastërtisë, ose nëse është i kontaminuar me lëndë të ngurta të një lloji. Mund të përdoret gjithashtu për të kontrolluar proceset industriale me përzierje të lëngshme kimikatesh, ose për fermentimin e birrës dhe pijeve të tjera, ose për të kontrolluar dekantimin e grimcave ose precipitateve, për të llogaritur efektivitetin e flokulantëve. Mund të jetë interesant edhe për detyrat e kërkimit mjedisor, monitorimin e ujërave të liqeneve, lumenjve, deteve, madje edhe puseve nëntokësore... Aplikimet janë shumë të ndryshme, siç do ta shohim më vonë.
Çfarë është një sensor turbullira?
L sensorët e turbullimit, ose matësat e turbullimit, janë pajisje të krijuara për të përcaktuar sasinë e kësaj vetie, kanë evoluar ndjeshëm, duke ofruar saktësi dhe besueshmëri gjithnjë e më të madhe. Mund t'i gjeni në format të madh, për të kontrolluar efektivitetin e sistemeve të ujit të pijshëm me filtrim me osmozë të kundërt, edhe në procese të tjera industriale të kontrolluara nga softueri SCADA, deri te sensorë të vegjël të turbullirës për projektet DIY. Nëse jeni krijues, duhet të dini se ka disa në formatin e modulit, kështu që mund t'i përfshini lehtësisht në projektet tuaja, si shumë module të tjera për Arduino.
La kalibrim të rregullt e sensorëve të turbullirës është thelbësore për të garantuar saktësinë e matjeve, gjithashtu një pastrim të mirë të qelizës matëse ose detektorit. Për ta bërë këtë, unë rekomandoj të lexoni fletët e të dhënave të modelit që keni zgjedhur, pasi standardet e certifikuara të turbullimit përdoren për të vendosur një kurbë kalibrimi. Përndryshe, jo vetëm që mund të shkaktojë që jeta e tij e shërbimit të jetë më e shkurtër, por edhe të bëjë që matjet të jenë të pasakta. Po kështu, në varësi të llojit të lëngut që do të testohet, mund të shkaktojë dëmtime të tjera në sensor, të tilla si korrozioni nëse është një lëng acid, ose të gjenerojë gëlqere nëse është ujë i fortë, formim algash dhe më shumë...
Ju lutemi vini re se ka disa faktorë të tjerë që mund të ndryshojnë gjithashtu matjen, edhe nëse mirëmbajtja e sensorit është e mirë:
- Gjatësia e valës së dritës: Zgjedhja e gjatësisë së valës ndikon në ndjeshmërinë e sensorit ndaj madhësive të ndryshme të grimcave.
- Angulo detección: Këndi në të cilin matet drita e shpërndarë përcakton gamën e madhësive të grimcave që mund të zbulohen.
- Matja e materialit qelizor: Duhet të jetë transparent dhe rezistent ndaj kimikateve që do të analizohen.
- Temperatura: mund të ndikojë në densitetin e grimcave dhe rrjedhimisht në turbullirën.
- Ngjyra e mostrës: Mostrat me ngjyra mund të ndërhyjnë në matjen e turbullirës.
- Saktësia dhe Toleranca e Sensorit: Mund të ketë modele të ndryshme me saktësi dhe toleranca të ndryshme, dhe kjo është e rëndësishme kur zgjidhni atë të duhurin. Do të ketë gjithashtu disa me kufizime në madhësinë e grimcave të zbulueshme.
Funksionimi i turbidimetrit
Un sensori i turbullimitNë thelb, është një instrument optik që mat intensitetin e dritës së shpërndarë nga grimcat e pranishme në një lëng. Parimi themelor bazohet në Ligji i Rayleigh, i cili thotë se intensiteti i dritës së shpërndarë është proporcional me fuqinë e katërt të diametrit të grimcave dhe katrorin e gjatësisë valore të dritës rënëse.
Prandaj, sensori i turbullirës do të ketë disa pjesë kyçe, si p.sh.
- Burim drite: zakonisht një llambë halogjene, LED ose lazer, lëshon një rreze drite me një gjatësi vale specifike përmes kampionit.
- detektor: Një fotodetektor (fotodiodë, fotoshumësues) mat intensitetin e dritës së shpërndarë në një kënd të caktuar.
- Qelizë matëse- Përmban kampionin dhe siguron një shteg optik të përcaktuar për dritën.
- Elektronikë: Ata përpunojnë sinjalin e detektorit dhe e shndërrojnë atë në një lexim të turbullt.
Nga ana tjetër, midis llojeve të ndryshme të matësve të turbullirës mund të gjejmë disa mënyra për të matur praninë e këtyre grimcave në pezullim:
- Nefelometria: mat dritën e shpërndarë në një kënd prej 90 gradë me rrezen rënëse. Është metoda më e zakonshme për matjen e turbullirës së ulët dhe mesatare.
- Transmetim: Në këtë rast bazohet në matjen e dritës që kalon nëpër kampion. Përdoret për të matur turbullira të larta.
- absorbimi: fokusohet në specifikimin e dritës së përthithur nga grimcat. Zbatohet në raste të veçanta ku dispersioni është minimal.
Përveç mbajtjes së gjithë kësaj në mendje, kontrolloni gjithashtu tensionet, konsumin, intensitetin e punës, diapazonin e temperaturës së funksionimit ose përputhshmërinë me projektin tuaj...
Ku të blini dhe çmimet e një sensori të turbullimit
Ju mund të gjeni sensorë të turbullirës me një çmim të mirë në shumë platforma të specializuara në elektronikë, dhe gjithashtu dyqane si Aliexpress ose Amazon. Në këto faqe, ju mund të merrni çmime të përballueshme dhe një shumëllojshmëri të gjerë modelesh për të kënaqur nevojat tuaja. Këtu ju tregoj disa rekomandime, dy formate me një modul të bazuar në efektin Tyndall dhe një matës më industrial që përdoret për të matur cilësinë e ujit në projekte më të avancuara, si në impiantet e pastrimit, impiantet e trajtimit të ujit, etj.
Zbatime praktike
Ju tashmë i njihni disa nga përdorime ose aplikime të mundshme të një sensori të turbullirës, pasi kam përmendur disa në tekst më parë. Megjithatë, këtu është një listë e disa prej përdorimeve më të njohura, për t'ju frymëzuar në projektet tuaja të ardhshme:
- Trajtimi i ujit: monitorimi i cilësisë së ujit të pijshëm, ujërave të zeza dhe ujërave të përpunuara. Mund të përdoret edhe për projekte mjedisore, për matjen e cilësisë së ujit në lumenj, rezervuarë, liqene, dete, ujëra nëntokësore etj. Mund ta përdorni edhe në shtëpi nëse do të instaloni një sistem pastrimi për të ripërdorur ujin gri për të ujitur bimët, impiantet e shkripëzimit, etj.
- Industria e ushqimit dhe pijeve: kontrolli i cilësisë së produkteve si lëngjet, birra dhe verërat. Pijet alkoolike dhe pijet ende të distiluara mund të jenë të ndjeshme ndaj këtij lloji të grimcave të pezulluara dhe është e nevojshme të monitorohen dhe kontrollohen këto parametra gjatë prodhimit.
- Farmaceutike: Ky sektor mund të ketë nevojë edhe për sensorë turbullirash për të garantuar cilësinë e produkteve të injektueshme dhe solucioneve oftalmike, si dhe serumeve, shurupeve etj.
- kimi: Sigurisht, një opsion tjetër është monitorimi i proceseve të filtrimit dhe ndarjes, përzierjeve kimike dhe më shumë.
Shembull praktik i përdorimit të njehsorit të turbullirës
Për shembull, nëse përdorim si bazë një nga Sensorët e turbullimit të tipit të modulit bazuar në efektin Tyndall, të cilat bazohen në shpërndarjen e dritës së projektuar në një lëng për shkak të pranisë së grimcave në pezullim, do të gjenerojnë matje të një vlere ose një tjetër në varësi të numrit të grimcave të pranishme. Ky lloj moduli është mjaft efektiv dhe integrohet në mënyrë të përkryer me të Arduino UNO, dhe ju lejon të shkruani skica në Arduino IDE për kontroll të lehtë.
Në këtë rast, do të kemi një diapazon zbulimi midis 0% dhe 3.5% (0 dhe 4550 NTU ose Njësia e Turbulltisë Nefelometrike ose Njësitë e Turbulltisë Nefelometrike), me një tolerancë prej ±0.5%. Përveç kësaj, ne kemi dy mënyra funksionimi, pasi lejon përdorimin e tij në dalje analoge dhe dixhitale. Në modalitetin analog (pozicioni i çelësit në A), turbullira llogaritet duke matur nivelin e tensionit të daljes së sensorit, ndërsa në modalitetin dixhital (pozicioni i çelësit në D), matet në mënyrë dixhitale, me një kod binar që do të lëkundet midis dy vlerave.
Nga ana tjetër, nëse shikon fletën e të dhënave të këtij sensori të turbullimit, shohim se modeli ka këto specifikime teknike:
- Tensioni i furnizimit: 5V DC
- Konsumi: Përafërsisht 11 mA
- Gama e zbulimit: 0% në -3.5% (0-4550 NTU)
- Temperatura e punës: -30℃ dhe 80℃
- Temperatura e almacenamiento：-10℃ dhe 80℃
- Toleranca ose kufiri i gabimit: ± 0.5%
Në fletën e të dhënave mund të shihni gjithashtu kthesa ose grafikë që lidhin turbullirën e matur me tensionin gjeneruar në daljen e sensorit, si dhe pinout që do të na ndihmojë të lidhim saktë modulin me tabelën tonë Arduino:
Do të shihni gjithashtu dy LED, njëra që tregon se funksionon si PWR dhe një tjetër për Dout ose dalje të të dhënave. Tani, pasi ta lidhim modulin me bordin tonë Arduino, do të jetë aq e lehtë sa lidhja VIN në 5V dhe GND në GND të tabelës sonë, dhe më pas S lidhet me vendin ku duam të kontrollojmë sinjalin, si p.sh. A0 për analog, ose D13 nëse duam matje dixhitale. Për më tepër, në këtë shembull një LED i lidhur me një dalje dixhitale mund të përdoret opsionalisht për kalibrim…
Sapo mbaroi, kodet që duhet të shkruani në Arduino IDE janë:
- Konfigurimi dixhital:
/* 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
}
}
- Konfigurimi analog:
/* 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);
}
- Nëse dëshironi të matni në njësi NTU në modalitetin analog, përdorni:
/* 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;
}
Mos harroni se gjithmonë mund ta modifikoni kodin për ta përshtatur atë me projektet tuaja, këto janë vetëm shembuj të përdorimit...