Trübungssensor: Was es ist und wie es funktioniert

Trübungssensor

In diesem Blog haben wir viele besprochen Komponenten eléctricos für DIY-Projekte. Einige beziehen sich auf Wasser, wie zum Beispiel einige Ventile, Durchflussmesser, Pumpen usw., aber vielleicht brauchen Hersteller noch etwas darüber hinaus, wie zum Beispiel Trübungssensor.

Dank dieser Art von Sensor ist das möglich Messen Sie die Trübung einer FlüssigkeitB. Wasser, oder auch für viele andere Anwendungen, wie wir später sehen werden ...

Trübung von Flüssigkeiten

La Trübung ist ein Maß für die Lichtstreuung, die durch in einer Flüssigkeit suspendierte Partikel verursacht wird. Sie ist ein entscheidender Parameter in verschiedenen Branchen, von der Wasseraufbereitung bis zur Lebensmittel- und Getränkeproduktion. Durch die Messung der Trübung oder der im Wasser vorhandenen Schwebstoffe lässt sich beispielsweise der Reinheitsgrad bestimmen oder feststellen, ob das Wasser mit Feststoffen irgendeiner Art verunreinigt ist. Es kann auch zur Steuerung industrieller Prozesse mit flüssigen Chemikalienmischungen oder zur Fermentierung von Bier und anderen Getränken oder zur Steuerung der Dekantierung von Partikeln oder Niederschlägen sowie zur Berechnung der Wirksamkeit von Flockungsmitteln eingesetzt werden. Es kann auch für Umweltforschungsaufgaben, die Überwachung des Wassers von Seen, Flüssen, Meeren und sogar unterirdischen Brunnen interessant sein. Die Anwendungen sind sehr vielfältig, wie wir später sehen werden.

Was ist ein Trübungssensor?

Trübungssensor

Die Trübungssensoren oder Trübungsmessgeräte, Geräte zur Quantifizierung dieser Eigenschaft, haben sich erheblich weiterentwickelt und bieten immer höhere Präzision und Zuverlässigkeit. Sie finden sie im Großformat, um die Wirksamkeit von Trinkwassersystemen mit Umkehrosmosefiltration zu überprüfen, auch in anderen industriellen Prozessen, die durch SCADA-Software gesteuert werden, bis hin zu kleinen Trübungssensoren für Heimwerkerprojekte. Wenn Sie ein Hersteller sind, sollten Sie wissen, dass es einige im Modulformat gibt, sodass Sie sie wie viele andere Module für Arduino problemlos in Ihre Projekte einbinden können.

La regelmäßige Kalibrierung Um die Präzision der Messungen zu gewährleisten, ist die Verwendung von Trübungssensoren sowie eine gute Reinigung der Messzelle bzw. des Detektors unerlässlich. Hierzu empfehle ich die Lektüre der Datenblätter des von Ihnen gewählten Modells, da zur Erstellung einer Kalibrierkurve zertifizierte Trübungsstandards verwendet werden. Andernfalls kann es nicht nur zu einer Verkürzung der Lebensdauer, sondern auch zu falschen Messungen kommen. Abhängig von der Art der zu prüfenden Flüssigkeit kann es außerdem zu weiteren Schäden am Sensor kommen, z. B. zu Korrosion, wenn es sich um eine säurehaltige Flüssigkeit handelt, oder zu Kalkbildung, wenn es sich um hartes Wasser handelt, Algenbildung und mehr ...

Bitte beachten Sie, dass es welche gibt andere Faktoren, die die Messung ebenfalls verändern können, auch wenn die Sensorwartung gut ist:

  • Lichtwellenlänge: Die Wahl der Wellenlänge beeinflusst die Empfindlichkeit des Sensors gegenüber unterschiedlichen Partikelgrößen.
  • ngulo de detección: Der Winkel, in dem das Streulicht gemessen wird, bestimmt den Bereich der erkennbaren Partikelgrößen.
  • Messzellenmaterial: Es muss transparent und beständig gegenüber den zu analysierenden Chemikalien sein.
  • Temperatur: Kann die Partikeldichte und damit die Trübung beeinflussen.
  • Musterfarbe: Farbige Proben können die Trübungsmessung beeinträchtigen.
  • Sensorgenauigkeit und -toleranz: Es kann verschiedene Modelle mit unterschiedlichen Präzisionen und Toleranzen geben, und das ist wichtig bei der Auswahl des richtigen Modells. Es wird auch einige geben, bei denen die Größe der nachweisbaren Partikel begrenzt ist.

Betrieb des Trübungsmessgeräts

Un TrübungssensorIm Wesentlichen handelt es sich um ein optisches Instrument, das die Intensität des von in einer Flüssigkeit vorhandenen Partikeln gestreuten Lichts misst. Das Grundprinzip basiert auf Rayleighs Gesetz, die besagt, dass die Intensität des Streulichts proportional zur vierten Potenz des Durchmessers der Partikel und dem Quadrat der Wellenlänge des einfallenden Lichts ist.

Daher besteht der Trübungssensor aus einigen wichtigen Teilen, wie zum Beispiel:

  • Leuchtmittel: Normalerweise sendet eine Halogenlampe, LED oder Laser, einen Lichtstrahl einer bestimmten Wellenlänge durch die Probe.
  • Detektor: Ein Fotodetektor (Fotodiode, Fotomultiplier) misst die Intensität des Streulichts in einem bestimmten Winkel.
  • Messzelle- Enthält die Probe und bietet einen definierten optischen Pfad für Licht.
  • Elektronik: Sie verarbeiten das Detektorsignal und wandeln es in einen Trübungswert um.

Andererseits gibt es unter den verschiedenen Arten von Trübungsmessgeräten, die wir finden können Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Vorhandensein dieser Partikel zu messen in der Schwebe:

  • Nephelometrie: Misst das in einem Winkel von 90 Grad zum einfallenden Strahl gestreute Licht. Es ist die gebräuchlichste Methode zur Messung geringer und mittlerer Trübungen.
  • Getriebe: In diesem Fall basiert es auf der Messung des Lichts, das die Probe durchdringt. Es wird zur Messung hoher Trübungen verwendet.
  • Absorption: konzentriert sich auf die Angabe des von den Partikeln absorbierten Lichts. Es wird in bestimmten Fällen angewendet, in denen die Streuung minimal ist.

Überprüfen Sie unter Berücksichtigung all dessen auch die Spannungen, den Verbrauch, die Arbeitsintensität, die Betriebstemperaturbereiche oder die Kompatibilität mit Ihrem Projekt ...

Bezugsquellen und Preise eines Trübungssensors

Auf vielen auf Elektronik spezialisierten Plattformen und auch auf finden Sie Trübungssensoren zu einem guten Preis Geschäfte wie Aliexpress oder Amazon. Auf diesen Websites erhalten Sie erschwingliche Preise und eine große Auswahl an Modellen, die Ihren Anforderungen gerecht werden. Hier zeige ich Ihnen einige Empfehlungen, zwei Formate mit einem Modul, das auf dem Tyndall-Effekt basiert, und ein eher industrielles Messgerät, das zur Messung der Wasserqualität in fortgeschritteneren Projekten verwendet wird, beispielsweise in Kläranlagen, Wasseraufbereitungsanlagen usw.

WICHTIG: Diese Geräte sind normalerweise nicht tauchfähig, sondern nur ein Teil der Sonde. Seien Sie also vorsichtig, wenn Sie es nicht ruinieren wollen.

Praktische Anwendungen

Trübungsmessgerät

Einige davon kennen Sie bereits Einsatzmöglichkeiten bzw. Anwendungen eines Trübungssensors, da ich einige bereits im Text zitiert habe. Hier ist jedoch eine Liste einiger der beliebtesten Verwendungsmöglichkeiten, um Sie bei Ihren zukünftigen Projekten zu inspirieren:

  • Wasserversorgung: Überwachung der Qualität von Trink-, Abwasser und Prozesswasser. Es kann auch für Umweltprojekte verwendet werden, bei denen die Wasserqualität in Flüssen, Stauseen, Seen, Meeren, Grundwasser usw. gemessen wird. Sie können es sogar zu Hause verwenden, wenn Sie ein Reinigungssystem installieren möchten, um Grauwasser zur Bewässerung von Pflanzen, Entsalzungsanlagen usw. wiederzuverwenden.
  • Lebensmittel- und Getränkeindustrie: Qualitätskontrolle von Produkten wie Säften, Bier und Weinen. Alkoholische und destillierte Getränke können anfällig für diese Art von Schwebeteilchen sein und es ist notwendig, diese Parameter während der Produktion zu überwachen und zu kontrollieren.
  • Farmacéutica: Dieser Sektor benötigt möglicherweise auch Trübungssensoren, um die Qualität von injizierbaren Produkten und Augenlösungen sowie Seren, Sirupen usw. zu gewährleisten.
  • Chemie: Eine weitere Möglichkeit ist natürlich die Überwachung von Filtrations- und Trennprozessen, Chemikaliengemischen und mehr.

Praktisches Beispiel für die Verwendung eines Trübungsmessgeräts

Arduino UNO

Wenn wir zum Beispiel eines davon als Basis verwenden Modulartige Trübungssensoren basierend auf dem Tyndall-Effekt, die auf der Streuung des auf eine Flüssigkeit projizierten Lichts aufgrund des Vorhandenseins von Partikeln in der Suspension basieren, erzeugen je nach Anzahl der vorhandenen Partikel Messwerte mit dem einen oder anderen Wert. Dieser Modultyp ist sehr effektiv und lässt sich perfekt integrieren Arduino UNOund ermöglicht das Schreiben von Sketchern in der Arduino IDE zur einfachen Steuerung.

In diesem Fall haben wir einen Erkennungsbereich zwischen 0 % und 3.5 % (0 und 4550 NTU oder nephelometrische Trübungseinheit oder nephelometrische Trübungseinheiten), mit einer Toleranz von ±0.5 %. Darüber hinaus verfügen wir über zwei Betriebsarten, da sie den Einsatz im analogen und digitalen Ausgang ermöglichen. Im Analogmodus (Schalterposition bei A) wird die Trübung durch Messung des Spannungspegels des Sensorausgangs berechnet, während sie im Digitalmodus (Schalterposition bei D) digital gemessen wird, mit einem Binärcode, der zwischen zwei Werten oszilliert.

Andererseits, wenn wir uns das ansehen das Datenblatt dieses TrübungssensorsWir sehen, dass das Modell die folgenden technischen Spezifikationen aufweist:

  • Versorgungsspannung: 5V DC
  • Verbrauch: ca. 11mA
  • Erfassungsbereich: 0 % bis -3.5 % (0–4550 NTU)
  • Arbeitstemperatur: -30℃ und 80℃
  • Lagertemperatur:-10℃ und 80℃
  • Toleranz oder Fehlerspanne: ± 0.5%

Im Datenblatt sieht man auch das Kurven oder Diagramme, die die gemessene Trübung mit der Spannung in Beziehung setzen am Sensorausgang erzeugt, sowie die Pinbelegung Das hilft uns, das Modul richtig mit unserem Arduino-Board zu verbinden:

Außerdem sehen Sie zwei LEDs, eine, die anzeigt, dass es als PWR funktioniert, und eine andere für Dout oder Datenausgabe. Sobald wir das Modul nun an unser Arduino-Board angeschlossen haben, ist es so einfach wie das Anschließen VIN an 5V und GND an GND unserer Platine, und dann wird S mit der Stelle verbunden, an der wir das Signal überprüfen möchten, z. B. A0 für analoge oder D13, wenn wir digitale Messungen wünschen. Zusätzlich kann in diesem Beispiel optional eine an einen Digitalausgang angeschlossene LED zur Kalibrierung genutzt werden…

Sobald Sie fertig sind, Die Codes, die Sie in der Arduino IDE schreiben müssen Sie sind wie folgt:

  • Digitale Konfiguration:
/* 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
}
}

Wie Sie sehen, umfasst das Modul auch ein Potentiometer Den Sie mit einem Schraubendreher einstellen können, um den Schwellenwert des digitalen Signals anzupassen und an Ihre Bedürfnisse anzupassen. Sie können destilliertes Wasser verwenden, um die Sonde einzuführen und das Potentiometer zu bewegen, bis die zugehörige integrierte LED ein- oder ausgeschaltet wird, je nachdem, wie Sie sie im Code konfiguriert haben. So wird es kalibriert, und dann können Sie die Sonde in trübes Wasser legen, um zu sehen, dass die LED das Gegenteil bewirkt.
  • Analoge Konfiguration:
/* 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);  
}  

  • Wenn Sie im Analogmodus in NTU-Einheiten messen möchten, verwenden Sie:
/* 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;  
}  

Denken Sie daran, dass Sie den Code jederzeit ändern können, um ihn an Ihre Projekte anzupassen. Dies sind nur Anwendungsbeispiele ...


Schreiben Sie den ersten Kommentar

Hinterlasse einen Kommentar

Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert mit *

*

*

  1. Verantwortlich für die Daten: Miguel Ángel Gatón
  2. Zweck der Daten: Kontrolle von SPAM, Kommentarverwaltung.
  3. Legitimation: Ihre Zustimmung
  4. Übermittlung der Daten: Die Daten werden nur durch gesetzliche Verpflichtung an Dritte weitergegeben.
  5. Datenspeicherung: Von Occentus Networks (EU) gehostete Datenbank
  6. Rechte: Sie können Ihre Informationen jederzeit einschränken, wiederherstellen und löschen.