Hägususandur: mis see on ja kuidas see töötab

Selles blogis oleme arutanud paljusid elektrilised komponendid DIY projektide jaoks. Mõned veega seotud, näiteks mõned ventiilid, vooluhulgamõõturid, pumbad jne, aga ehk on tegijatel vaja midagi peale selle, nt. hägususe andur.

Tänu seda tüüpi anduritele saate mõõta vedeliku hägusust, nagu vesi, või ka paljude muude rakenduste jaoks, nagu me hiljem näeme...

Vedelike hägusus

La hägusus on vedelikus hõljuvate osakeste põhjustatud valguse hajumise mõõt, see on ülioluline parameeter erinevates tööstusharudes, alates veetöötlusest kuni toidu- ja joogitootmiseni. Näiteks võib vees leiduvate hägususe või hõljuvate osakeste mõõtmine määrata puhtusastme või seda, kas see on saastunud teatud tüüpi tahkete ainetega. Seda saab kasutada ka tööstuslike protsesside juhtimiseks vedelate kemikaalide segudega või õlle ja muude jookide kääritamiseks või osakeste või sademete dekanteerimise juhtimiseks, flokulantide efektiivsuse arvutamiseks. Samuti võib see olla huvitav keskkonnauuringute ülesannete jaoks, järvede, jõgede, merede ja isegi maa-aluste kaevude seireks... Rakendusi on väga erinevaid, nagu näeme hiljem.

Mis on hägususandur?

osa hägususandurid või hägususmõõturid, on selle omaduse kvantifitseerimiseks loodud seadmed, mis on märkimisväärselt arenenud, pakkudes üha suuremat täpsust ja töökindlust. Leiate need suures formaadis, et kontrollida pöördosmoosfiltratsiooniga joogiveesüsteemide tõhusust isegi muudes SCADA tarkvaraga juhitavates tööstusprotsessides kuni väikeste hägususanduriteni isetegemise projektide jaoks. Kui olete tegija, peaksite teadma, et mõned neist on moodulivormingus, nii et saate neid hõlpsalt oma projektidesse lisada, nagu paljud teised Arduino moodulid.

La regulaarne kalibreerimine Hägususandurite paigaldamine on oluline mõõtmiste täpsuse tagamiseks, samuti mõõtmiskambri või detektori korralik puhastamine. Selleks soovitan lugeda valitud mudeli andmelehti, kuna kalibreerimiskõvera koostamiseks kasutatakse sertifitseeritud hägususstandardeid. Vastasel juhul võib see mitte ainult lüheneda selle kasutusiga, vaid põhjustada ka mõõtmiste valesid. Samuti võib see olenevalt testitava vedeliku tüübist põhjustada andurile muid kahjustusi, näiteks korrosiooni, kui tegemist on happelise vedelikuga, või tekitada lupja, kui tegemist on kareda veega, vetikate moodustumist ja palju muud...

Pange tähele, et neid on muud tegurid, mis võivad samuti mõõtmist muuta, isegi kui anduri hooldus on hea:

Valguse lainepikkus: Lainepikkuse valik mõjutab anduri tundlikkust erinevate osakeste suuruse suhtes.
Tuvastamisnurk: nurk, mille all hajutatud valgust mõõdetakse, määrab tuvastatavate osakeste suuruste vahemiku.
Raku materjali mõõtmine: See peab olema läbipaistev ja vastupidav analüüsitavatele kemikaalidele.
Temperatuur: võib mõjutada osakeste tihedust ja seega ka hägusust.
Näidisvärv: Värvilised proovid võivad segada hägususe mõõtmist.
Anduri täpsus ja tolerants: Erinevaid mudeleid võib olla erineva täpsuse ja tolerantsiga ning see on õige valikul oluline. Samuti on mõned, mille tuvastatavate osakeste suurus on piiratud.

Turbidimeetri töö

Un hägususe andurSisuliselt on see optiline instrument, mis mõõdab vedelikus olevate osakeste poolt hajutatud valguse intensiivsust. Põhiprintsiip põhineb Rayleighi seadus, mis väidab, et hajutatud valguse intensiivsus on võrdeline osakeste läbimõõdu neljanda astmega ja langeva valguse lainepikkuse ruuduga.

Seetõttu on hägususanduril mõned põhiosad, näiteks:

Valgusallikas: tavaliselt halogeenlamp, LED või laser, kiirgab läbi proovi kindla lainepikkusega valguskiire.
Detektor: Fotodetektor (fotodiood, fotokordisti) mõõdab hajutatud valguse intensiivsust antud nurga all.
Mõõtelahter- Sisaldab proovi ja annab valguse jaoks määratletud optilise tee.
Elektroonika: Nad töötlevad detektori signaali ja muudavad selle hägususnäiduks.

Teisalt leiame erinevat tüüpi hägumõõturite hulgast nende osakeste olemasolu mõõtmiseks mitu võimalust peatamises:

Nefelomeetria: mõõdab langeva kiire suhtes 90 kraadise nurga all hajutatud valgust. See on kõige levinum madala ja mõõduka hägususe mõõtmise meetod.
Edasikandumine: Sel juhul põhineb see proovi läbiva valguse mõõtmisel. Seda kasutatakse suure hägususe mõõtmiseks.
neeldumine: keskendub osakeste poolt neeldunud valguse täpsustamisele. Seda kasutatakse erijuhtudel, kui dispersioon on minimaalne.

Lisaks kõige selle silmas pidades kontrollige ka pingeid, tarbimist, töö intensiivsust, töötemperatuuri vahemikke või ühilduvust oma projektiga...

Kust osta ja hinnad hägususandurit

Jadeshay andur...

TDS anduri moodul,...

HEXEH optiline andur...

Hägususandureid leiate soodsa hinnaga paljudelt elektroonikale spetsialiseerunud platvormidelt ja ka edasi kauplustes nagu Aliexpress või Amazon. Nendel saitidel saate oma vajaduste rahuldamiseks taskukohaseid hindu ja laia valikut mudeleid. Siin näitan teile mõningaid soovitusi, kahte vormingut Tyndalli efektil põhineva mooduliga ja tööstuslikumat arvestit, mida kasutatakse veekvaliteedi mõõtmiseks keerukamates projektides, näiteks puhastusjaamades, veepuhastusjaamades jne.

TÄHTIS: need seadmed ei ole tavaliselt sukeldatavad, vaid ainult osa sondist. Seega olge ettevaatlik, kui te ei taha seda rikkuda.

Praktilised rakendused

Teate juba mõnda neist võimalikke kasutusviise või rakendusi hägususanduri kohta, kuna olen mõnda tekstis varem viidanud. Siin on aga nimekiri kõige populaarsematest kasutusviisidest, et inspireerida teid tulevastes projektides:

Veetöötlus: joogivee, reovee ja protsessivee kvaliteedi jälgimine. Seda saab kasutada ka keskkonnaprojektide jaoks, vee kvaliteedi mõõtmiseks jõgedes, veehoidlates, järvedes, meredes, põhjavees jne. Saate seda isegi kodus kasutada, kui kavatsete paigaldada puhastussüsteemi halli vee taaskasutamiseks taimede, magestamisseadmete jne kastmiseks.
Toidu- ja joogitööstus: selliste toodete kvaliteedikontroll nagu mahlad, õlu ja veinid. Alkohoolsed ja destilleeritud joogid võivad olla vastuvõtlikud seda tüüpi hõljuvatele osakestele ning neid parameetreid on vaja tootmise ajal jälgida ja kontrollida.
Farmaatsia: See sektor võib vajada ka hägususandureid, et tagada süstitavate toodete ja oftalmoloogiliste lahuste, aga ka seerumite, siirupite jms kvaliteet.
Keemia: Muidugi on veel üks võimalus filtreerimis- ja eraldamisprotsesside, keemiliste segude ja muu jälgimine.

Praktiline näide hägususmõõturi kasutamisest

Näiteks kui kasutame alusena ühte järgmistest Mooduli tüüpi hägususandurid, mis põhinevad Tyndalli efektil, mis põhinevad suspensioonis olevate osakeste tõttu vedelikule projitseeritud valguse hajumisel, genereerivad olenevalt osakeste arvust ühe või teise väärtuse. Seda tüüpi moodul on üsna tõhus ja integreerub ideaalselt Arduino UNOja võimaldab teil hõlpsaks juhtimiseks Arduino IDE-s visandeid kirjutada.

Sel juhul jääb avastamisvahemik 0% ja 3.5% vahele (0 ja 4550 NTU või nefelomeetrilise hägususe ühikut või nefelomeetrilise hägususe ühikut), tolerantsiga ±0.5%. Lisaks on meil kaks töörežiimi, kuna see võimaldab seda kasutada analoog- ja digitaalväljundis. Analoogrežiimis (lüliti asend A-s) arvutatakse hägusust anduri väljundi pingetaseme mõõtmise teel, samas kui digitaalrežiimis (lüliti asend D-s) mõõdetakse seda digitaalselt, kahendkoodiga, mis võngub kahe väärtuse vahel.

Teisalt, kui vaadata selle hägususanduri andmeleht, näeme, et mudelil on järgmised tehnilised näitajad:

Toitepinge: 5V DC
Tarbimine: Umbes 11 mA
Tuvastamisvahemik: 0% kuni -3.5% (0-4550 NTU)
Töötemperatuur: -30 ℃ ja 80 ℃
Almacenamiento temperatuur： -10 ℃ ja 80 ℃
Tolerants või veapiir: ± 0.5%

Andmelehel näete ka kõverad või graafikud, mis seostavad mõõdetud hägusust pingega genereeritakse anduri väljundis, samuti pinout mis aitab meil moodulit meie Arduino tahvliga õigesti ühendada:

Näete ka kahte LED-i, millest üks näitab, et see töötab PWR-na, ja teine Douti või andmeväljundi jaoks. Nüüd, kui oleme mooduli oma Arduino plaadiga ühendanud, on see sama lihtne kui ühendamine VIN kuni 5 V ja GND kuni GND meie plaadist ja seejärel loob S ühenduse, kus tahame signaali kontrollida, näiteks A0 analoogi puhul või D13, kui tahame digitaalseid mõõtmisi. Lisaks saab selles näites kalibreerimiseks kasutada valikuliselt digitaalväljundiga ühendatud LED-i...

Kui olete lõpetanud, koodid, mida peate Arduino IDE-s kirjutama on:

Digitaalne konfiguratsioon:

/* 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
}
}

Nagu näete, sisaldab moodul ka potentsiomeeter mida saate kruvikeerajaga reguleerida, et reguleerida digitaalsignaali läve ja kohandada seda vastavalt oma vajadustele. Saate kasutada destilleeritud vett sondi sisestamiseks ja potentsiomeetri liigutamiseks, kuni sellega seotud pardal olev LED-tuli lülitub sisse või välja, olenevalt sellest, kuidas olete selle koodis konfigureerinud. Nii see kalibreeritakse ja seejärel saate panna sondi hägusesse vette, et näha, et LED toimib vastupidiselt.

Analoogkonfiguratsioon:

/* 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);  
}

Kui soovite mõõta analoogrežiimis NTU ühikutes, kasutage:

/* 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;  
}

Pidage meeles, et saate koodi alati muuta, et seda oma projektidega kohandada, need on vaid näited kasutusest...

Hardwarelibre