Misurazione della torbidità dell'acqua per determinare la qualità dell'acqua utilizzando arduino e sensore di torbidità

Quando si tratta di liquidi, la torbidità è un termine importante. Perché svolge un ruolo importante nella dinamica dei liquidi e viene utilizzato anche per misurare la qualità dell'acqua. Quindi in questo tutorial, discutiamo cos'è la torbidità, come misurare la torbidità di un liquido usando Arduino. Se vuoi portare avanti questo progetto, puoi anche considerare di interfacciare un pHmetro con Arduino e leggere anche il valore del pH dell'acqua per valutare meglio la qualità dell'acqua. In precedenza abbiamo anche costruito un dispositivo di monitoraggio della qualità dell'acqua basato su IoT utilizzando ESP8266, puoi anche verificarlo se interessato. Detto questo, iniziamo

Cos'è la torbidità nel liquido?

La torbidità è il grado o il livello di torbidezza o nebulosità di un liquido. Ciò accade a causa della presenza di un gran numero di particelle invisibili (ad occhio nudo) simili al fumo bianco nell'aria. Quando la luce passa attraverso i liquidi, le onde luminose vengono disperse a causa della presenza di queste minuscole particelle. La torbidità di un liquido è direttamente proporzionale alle particelle libere sospese cioè se il numero di particelle aumenta anche la torbidità aumenterà.

Come misurare la torbidità usando Arduino?

Come ho detto prima, la torbidità si verifica a causa della dispersione delle onde luminose, per misurare la torbidità, dovremmo misurare la diffusione della luce. La torbidità viene solitamente misurata in unità di torbidità nefelometrica (NTU) o unità di torbidità Jackson (JTLJ), a seconda del metodo utilizzato per la misurazione. Le due unità sono più o meno uguali.

Vediamo ora come funziona un sensore di torbidità, ha due parti, trasmettitore e ricevitore. Il trasmettitore è costituito da una sorgente di luce tipicamente un led e un circuito di pilotaggio. All'estremità del ricevitore, c'è un rilevatore di luce come un fotodiodo o un LDR. Mettiamo la soluzione tra il trasmettitore e il ricevitore.

Il trasmettitore trasmette semplicemente la luce, le onde luminose passano attraverso la soluzione e il ricevitore riceve la luce. Normalmente (senza la presenza di una soluzione) la luce trasmessa riceve completamente dal lato ricevitore. Ma in presenza di una soluzione torbida, la quantità di luce trasmessa è molto bassa. Cioè sul lato del ricevitore, otteniamo solo una luce a bassa intensità e questa intensità è inversamente proporzionale alla torbidità. Quindi possiamo misurare la torbidità misurando l'intensità della luce se l'intensità della luce è alta, la soluzione è meno torbida e se l'intensità della luce è molto bassa significa che la soluzione è più torbida.

Componenti necessari per la realizzazione di misuratori di torbidità

Modulo di torbidità
Arduino
LCD I2C 16 * 2
LED RGB a catodo comune
Breadboard
Cavi jumper

Panoramica del sensore di torbidità

Il sensore di torbidità utilizzato in questo progetto è mostrato di seguito.

Come puoi vedere, questo modulo sensore di torbidità viene fornito con 3 parti. Un cavo impermeabile, un circuito driver e un cavo di collegamento. La sonda di prova è composta sia dal trasmettitore che dal ricevitore.

L'immagine sopra mostra, questo tipo di modulo utilizza un diodo IR come sorgente luminosa e un ricevitore IR come rilevatore. Ma il principio di funzionamento è lo stesso di prima. La parte driver (mostrata sotto) è costituita da un amplificatore operazionale e alcuni componenti che amplificano il segnale luminoso rilevato.

Il sensore effettivo può essere collegato a questo modulo utilizzando un connettore JST XH. Ha tre pin, VCC, terra e uscita. Vcc si collega al 5v e terra a terra. L'uscita di questo modulo è un valore analogico che cambia in base all'intensità della luce.

Caratteristiche principali del modulo di torbidità

Tensione di funzionamento: 5 V CC.
Corrente: 30mA (MAX).
Temperatura di esercizio: da -30 ° C a 80 ° C.
Compatibile con Arduino, Raspberry Pi, AVR, PIC, ecc.

Interfacciamento del sensore di torbidità con Arduino - Schema del circuito

Di seguito è mostrato lo schema completo per collegare il sensore di torbidità ad Arduino, il circuito è stato progettato utilizzando EasyEDA.

Questo è uno schema circuitale molto semplice. L'uscita del sensore di torbidità è analogica in modo che collegato al pin A0 di Arduino, LCD I2C collegato ai pin I2C di Arduino che è SCL ad A5 e SDA ad A4. Quindi il LED RGB è collegato al pin digitale D2, D3 e D4. Dopo aver eseguito i collegamenti, la configurazione dell'hardware è simile alla seguente.

Collega il VCC del sensore ad Arduino 5v, quindi collega terra a terra. Il pin di uscita del sensore all'analogico 0 di Arduino. Quindi, collega VCC e terra del modulo LCD a 5v e terra di Arduino. Quindi SDA in A4 e SCL in A5, questi due pin sono i pin I2C di Arduino. infine collega la massa del LED RGB alla massa di Arduino e collega il verde a D3, il blu a D4 e il rosso a D5.

Programmazione di Arduino per misurare la torbidità nell'acqua

Il piano è quello di visualizzare i valori di torbidità da 0 a 100. Ciò significa che lo strumento dovrebbe visualizzare 0 per il liquido puro e 100 per quelli altamente torbidi. Anche questo codice Arduino è molto semplice e il codice completo si trova in fondo a questa pagina.

Innanzitutto, ho incluso la libreria a cristalli liquidi I2C perché stiamo usando un LCD I2C per ridurre al minimo le connessioni.

# includi

Quindi ho impostato un numero intero per l'ingresso del sensore.

int sensorPin = A0;

Nella sezione setup, ho definito i pin.

pinMode (3, OUTPUT); pinMode (4, OUTPUT); pinMode (5, OUTPUT);

Nella sezione loop, come ho detto prima, l'uscita del sensore è un valore analogico. Quindi dobbiamo leggere quei valori. Con l'aiuto della funzione Arduino AnalogRead , possiamo leggere i valori di output nella sezione loop.

int sensorValue = analogRead (sensorPin);

Innanzitutto, dobbiamo capire il comportamento del nostro sensore, il che significa che dobbiamo leggere il valore minimo e il valore massimo del sensore di torbidità. possiamo leggere quel valore sul monitor seriale usando la funzione serial.println .

Per ottenere questi valori, prima leggere liberamente il sensore che è senza alcuna soluzione. Ho ottenuto un valore intorno a 640 e dopo di ciò, posizionando una sostanza nera tra il trasmettitore e il ricevitore, otteniamo un valore che è il valore minimo, di solito, quel valore è zero. Quindi abbiamo ottenuto 640 come massimo e zero come minimo. Ora dobbiamo convertire questi valori in 0-100

Per questo, ho usato la funzione mappa di Arduino.

int torbidità = map (sensorValue, 0,640, 100, 0);

Quindi ho visualizzato quei valori sul display LCD.

lcd.setCursor (0, 0); lcd.print ("torbidità:"); lcd.print (""); lcd.setCursor (10, 0); lcd.print (torbidità);

Successivamente, con l'aiuto delle condizioni if , ho dato condizioni diverse.

if (torbidità <20) { digitalWrite (2, HIGH); digitalWrite (3, LOW); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("its CLEAR"); }

Questo si attiverà con il led verde e visualizzerà "its clear" sul display LCD se il valore di torbidità è inferiore a 20.

if ((torbidità> 20) && (torbidità <50)) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, HIGH); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("its CLOUDY"); }

Questo attiverà il led blu e visualizzerà "la sua nuvolosità" sul display LCD se il valore di torbidità è compreso tra 20 e 50.

if ((torbidità> 50) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, HIGH); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("its DIRTY"); }

Questo si attiverà il led rosso e visualizzerà "è sporco" sul display LCD se il valore di torbidità è maggiore di 50 come mostrato di seguito.

Basta seguire lo schema elettrico e caricare il codice, se tutto va per il verso giusto, dovresti essere in grado di misurare la torbidità dell'acqua e il display LCD dovrebbe visualizzare la qualità dell'acqua come mostrato sopra.

Si noti che questo torbidimetro mostra la percentuale di torbidità e potrebbe non essere un valore industriale accurato, ma può comunque essere utilizzato per confrontare la qualità dell'acqua di due acque. Il funzionamento completo di questo progetto può essere trovato nel video qui sotto. Spero che il tutorial ti sia piaciuto e che impari qualcosa di utile se hai qualche domanda, puoi lasciarli nella sezione commenti qui sotto o utilizzare i forum CircuitDigest per pubblicare le tue domande tecniche o avviare una discussione pertinente.