เซ็นเซอร์วัดความขุ่น: คืออะไรและทำงานอย่างไร

ในบล็อกนี้เราได้พูดคุยกันมากมาย ส่วนประกอบeléctricos สำหรับโครงการ DIY บางอย่างที่เกี่ยวข้องกับน้ำ เช่น วาล์ว มิเตอร์วัดการไหล ปั๊ม เป็นต้น อย่างไรก็ตาม บางทีผู้ผลิตอาจต้องการอะไรที่นอกเหนือจากนั้น เช่น เซ็นเซอร์วัดความขุ่น.

ต้องขอบคุณเซ็นเซอร์ประเภทนี้ที่คุณสามารถทำได้ วัดความขุ่นของของเหลวเช่นน้ำหรือการใช้งานอื่นๆอีกมากมายดังที่เราจะได้เห็นในภายหลัง...

ความขุ่นของของเหลว

La ความขุ่น เป็นการวัดการกระเจิงของแสงที่เกิดจากอนุภาคที่แขวนลอยอยู่ในของเหลว ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่การบำบัดน้ำไปจนถึงการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม ตัวอย่างเช่น การวัดความขุ่นหรืออนุภาคแขวนลอยที่มีอยู่ในน้ำสามารถกำหนดระดับความบริสุทธิ์ได้ หรือมีการปนเปื้อนด้วยของแข็งบางประเภทหรือไม่ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีส่วนผสมของของเหลวของสารเคมี หรือการหมักเบียร์และเครื่องดื่มอื่นๆ หรือเพื่อควบคุมการแยกตัวของอนุภาคหรือตะกอน เพื่อคำนวณประสิทธิภาพของสารตกตะกอน นอกจากนี้ยังอาจน่าสนใจสำหรับงานวิจัยด้านสิ่งแวดล้อม การตรวจสอบน้ำในทะเลสาบ แม่น้ำ ทะเล และแม้กระทั่งบ่อใต้ดิน... การใช้งานมีความหลากหลายมาก ดังที่เราจะได้เห็นในภายหลัง

เซ็นเซอร์วัดความขุ่นคืออะไร

ลอส เซ็นเซอร์วัดความขุ่นหรือเครื่องวัดความขุ่นเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดปริมาณคุณสมบัตินี้ และมีการพัฒนาอย่างมาก ทำให้มีความแม่นยำและความน่าเชื่อถือเพิ่มมากขึ้น คุณสามารถค้นหาในรูปแบบขนาดใหญ่เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของระบบน้ำดื่มที่มีการกรองรีเวอร์สออสโมซิส แม้แต่ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ควบคุมโดยซอฟต์แวร์ SCADA ไปจนถึงเซ็นเซอร์วัดความขุ่นขนาดเล็กสำหรับโครงการ DIY หากคุณเป็นผู้ผลิต คุณควรรู้ว่ามีโมดูลบางรายการในรูปแบบโมดูล ดังนั้นคุณจึงสามารถรวมไว้ในโปรเจ็กต์ของคุณได้อย่างง่ายดาย เช่นเดียวกับโมดูลอื่นๆ สำหรับ Arduino

La การสอบเทียบปกติ ของเซ็นเซอร์วัดค่าความขุ่นถือเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันความแม่นยำของการวัด รวมถึงการทำความสะอาดเซลล์การวัดหรือเครื่องตรวจจับอย่างดีอีกด้วย ในการดำเนินการนี้ ฉันแนะนำให้อ่านเอกสารข้อมูลของแบบจำลองที่คุณเลือก เนื่องจากมีการใช้มาตรฐานความขุ่นที่ผ่านการรับรองเพื่อสร้างเส้นโค้งการสอบเทียบ มิฉะนั้นอาจไม่เพียงทำให้อายุการใช้งานสั้นลง แต่ยังทำให้การวัดไม่ถูกต้องอีกด้วย ในทำนองเดียวกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของของเหลวที่จะทดสอบ อาจทำให้เกิดความเสียหายอื่นๆ ต่อเซ็นเซอร์ เช่น การกัดกร่อนหากเป็นของเหลวที่เป็นกรด หรือทำให้เกิดปูนขาวหากเป็นน้ำกระด้าง การก่อตัวของสาหร่าย และอื่นๆ...

โปรดทราบว่ามีบางส่วน ปัจจัยอื่นๆ ที่สามารถเปลี่ยนแปลงการวัดได้เช่นกันแม้ว่าการบำรุงรักษาเซ็นเซอร์จะดี:

ความยาวคลื่นแสง: การเลือกความยาวคลื่นจะส่งผลต่อความไวของเซนเซอร์ต่อขนาดอนุภาคต่างๆ
อังกูโล เด ดีเทคซิออน: มุมที่ใช้วัดแสงกระเจิงจะกำหนดช่วงขนาดอนุภาคที่สามารถตรวจจับได้
การวัดวัสดุเซลล์: ต้องโปร่งใสและทนทานต่อสารเคมีที่จะวิเคราะห์
อุณหภูมิ: อาจส่งผลต่อความหนาแน่นของอนุภาคและความขุ่นได้
สีตัวอย่าง: ตัวอย่างที่มีสีอาจรบกวนการวัดค่าความขุ่น
ความแม่นยำและความทนทานของเซ็นเซอร์: อาจมีรุ่นที่แตกต่างกันซึ่งมีความแม่นยำและพิกัดความเผื่อต่างกัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกรุ่นที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังมีบางส่วนที่มีการจำกัดขนาดของอนุภาคที่ตรวจจับได้

การทำงานของเครื่องวัดความขุ่น

Un เซ็นเซอร์วัดความขุ่นโดยพื้นฐานแล้ว มันเป็นเครื่องมือทางแสงที่ใช้วัดความเข้มของแสงที่กระเจิงโดยอนุภาคที่อยู่ในของเหลว โดยมีหลักการพื้นฐานอยู่บนพื้นฐาน กฎของเรย์ลีห์ซึ่งระบุว่าความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายเป็นสัดส่วนกับกำลังที่สี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคและกำลังสองของความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ

ดังนั้นเซ็นเซอร์วัดความขุ่นจึงจะมีส่วนสำคัญอยู่บ้าง เช่น

แหล่งกำเนิดแสง: โดยปกติแล้วจะเป็นหลอดฮาโลเจน LED หรือเลเซอร์ ปล่อยลำแสงที่มีความยาวคลื่นจำเพาะผ่านตัวอย่าง
เครื่องตรวจจับ: เครื่องตรวจจับแสง (โฟโตไดโอด, โฟโตมัลติพลายเออร์) วัดความเข้มของแสงที่กระจัดกระจายในมุมที่กำหนด
เซลล์การวัด- ประกอบด้วยตัวอย่างและให้เส้นทางแสงที่กำหนดไว้สำหรับแสง
อิเล็กทรอนิกส์: โดยจะประมวลผลสัญญาณของเครื่องตรวจจับและแปลงเป็นค่าความขุ่นที่อ่านได้

ในทางกลับกัน ในบรรดาเครื่องวัดความขุ่นประเภทต่างๆ ที่เราสามารถพบได้ หลายวิธีในการวัดการมีอยู่ของอนุภาคเหล่านี้ อยู่ในช่วงระงับ:

การตรวจไต: วัดแสงที่กระจัดกระจายเป็นมุม 90 องศากับลำแสงตกกระทบ เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในการตรวจวัดความขุ่นต่ำและปานกลาง
การแพร่เชื้อ: ในกรณีนี้จะขึ้นอยู่กับการวัดแสงที่ผ่านตัวอย่าง ใช้สำหรับวัดความขุ่นสูง
การดูดซับ: เน้นการระบุแสงที่อนุภาคดูดซับ ใช้เฉพาะในกรณีที่การกระจายตัวน้อยที่สุด

นอกเหนือจากการคำนึงถึงทั้งหมดนี้แล้ว ให้ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า ปริมาณการใช้ ความเข้มข้นของงาน ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน หรือความเข้ากันได้กับโครงการของคุณ...

หาซื้อได้ที่ไหนและราคาของเซ็นเซอร์วัดความขุ่น

ผลิตภัณฑ์ที่ไม่พบ

คุณสามารถค้นหาเซ็นเซอร์วัดค่าความขุ่นในราคาที่เหมาะสมได้บนแพลตฟอร์มต่างๆ ที่เชี่ยวชาญด้านอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะและบนแพลตฟอร์มอื่นๆ ด้วย ร้านค้าเช่น Aliexpress หรือ Amazon- ในเว็บไซต์เหล่านี้ คุณจะได้รับราคาที่เอื้อมถึงและมีรุ่นต่างๆ มากมายเพื่อตอบสนองความต้องการของคุณ ที่นี่ฉันจะแสดงคำแนะนำบางส่วนให้คุณเห็น สองรูปแบบพร้อมโมดูลที่อิงตามเอฟเฟกต์ Tyndall และมิเตอร์อุตสาหกรรมที่ใช้ในการวัดคุณภาพน้ำในโครงการขั้นสูง เช่น ในโรงบำบัดน้ำเสีย โรงบำบัดน้ำ ฯลฯ

สิ่งสำคัญ: โดยปกติแล้วอุปกรณ์เหล่านี้ไม่สามารถจุ่มลงในน้ำได้ แต่จะมีเพียงส่วนหนึ่งของโพรบเท่านั้นที่ดำน้ำได้ ดังนั้นควรระวังหากคุณไม่ต้องการทำลายมัน

การใช้งานจริง

คุณรู้บ้างแล้ว การใช้งานหรือการใช้งานที่เป็นไปได้ ของเซ็นเซอร์วัดความขุ่น เนื่องจากฉันได้อ้างอิงบางส่วนในข้อความก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตาม ต่อไปนี้เป็นรายการการใช้งานยอดนิยมบางส่วนเพื่อสร้างแรงบันดาลใจให้กับโครงการในอนาคตของคุณ:

การบำบัดน้ำ: ตรวจสอบคุณภาพน้ำดื่ม น้ำเสีย และน้ำใช้ในกระบวนการผลิต นอกจากนี้ยังใช้สำหรับโครงการด้านสิ่งแวดล้อม การวัดคุณภาพน้ำในแม่น้ำ อ่างเก็บน้ำ ทะเลสาบ ทะเล น้ำบาดาล ฯลฯ คุณยังสามารถใช้ที่บ้านได้หากคุณจะติดตั้งระบบทำให้บริสุทธิ์เพื่อนำน้ำสีเทากลับมาใช้ซ้ำกับพืชน้ำ โรงแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ฯลฯ
อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม: การควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เช่น น้ำผลไม้ เบียร์ และไวน์ เครื่องดื่มแอลกอฮอล์และเครื่องดื่มกลั่นอาจไวต่ออนุภาคแขวนลอยประเภทนี้ และจำเป็นต้องตรวจสอบและควบคุมพารามิเตอร์เหล่านี้ในระหว่างการผลิต
เภสัชกรรม: ภาคส่วนนี้ยังอาจต้องใช้เซ็นเซอร์วัดความขุ่นเพื่อรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์แบบฉีดและสารละลายเกี่ยวกับโรคตา รวมถึงเซรั่ม น้ำเชื่อม ฯลฯ
เคมี: แน่นอนว่า อีกทางเลือกหนึ่งคือการตรวจสอบกระบวนการกรองและการแยก ส่วนผสมทางเคมี และอื่นๆ อีกมากมาย

ตัวอย่างการใช้งานจริงของเครื่องวัดความขุ่น

เช่น ถ้าเราใช้เป็นฐานหนึ่งของ เซ็นเซอร์วัดความขุ่นชนิดโมดูลตามเอฟเฟกต์ Tyndallซึ่งขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของแสงที่ฉายบนของเหลวเนื่องจากการมีอยู่ของอนุภาคในสารแขวนลอย จะสร้างการวัดค่าหนึ่งค่าหรือค่าอื่นขึ้นอยู่กับจำนวนอนุภาคที่มีอยู่ โมดูลประเภทนี้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพและบูรณาการได้อย่างลงตัว Arduino UNOและช่วยให้คุณสามารถเขียนสเก็ตช์เกอร์ใน Arduino IDE เพื่อการควบคุมที่ง่ายดาย

ในกรณีนี้เราจะมีช่วงการตรวจจับระหว่าง 0% ถึง 3.5% (0 และ 4550 NTU หรือหน่วยความขุ่นแบบเนฟีโลเมตริก หรือหน่วยความขุ่นแบบเนฟีโลเมตริก) โดยมีพิกัดความเผื่อ ±0.5% นอกจากนี้เรายังมีโหมดการทำงานสองโหมดเนื่องจากอนุญาตให้ใช้ในเอาต์พุตแอนะล็อกและดิจิทัลได้ ในโหมดอะนาล็อก (ตำแหน่งสวิตช์ที่ A) ความขุ่นจะถูกคำนวณโดยการวัดระดับแรงดันไฟฟ้าของเอาท์พุตเซ็นเซอร์ ในขณะที่ในโหมดดิจิทัล (ตำแหน่งสวิตช์ที่ D) จะถูกวัดแบบดิจิทัล โดยมีรหัสไบนารี่ที่จะแกว่งไปมาระหว่างค่าสองค่า

ในทางกลับกันหากเรามองดู เอกสารข้อมูลของเซ็นเซอร์วัดความขุ่นนี้เราจะเห็นว่ารุ่นนี้มีข้อกำหนดทางเทคนิคดังต่อไปนี้:

แรงดันไฟฟ้า: 5V กระแสตรง
การบริโภค: ประมาณ 11mA
ช่วงการตรวจจับ: 0% ถึง -3.5% (0-4550 NTU)
อุณหภูมิในการทำงาน: -30°C และ 80°C
อุณหภูมิของอัลมาเซนาเมียนโต:-10°C และ 80°C
ความอดทนหรือขอบเขตของข้อผิดพลาด: ± 0.5%

ในแผ่นข้อมูล คุณยังสามารถดูได้ เส้นโค้งหรือกราฟที่เกี่ยวข้องกับความขุ่นที่วัดได้กับแรงดึง สร้างขึ้นที่เอาต์พุตเซ็นเซอร์เช่นกัน pinout ที่จะช่วยให้เราเชื่อมต่อโมดูลกับบอร์ด Arduino ของเราได้อย่างถูกต้อง:

นอกจากนี้ คุณจะเห็นไฟ LED สองดวง โดยอันหนึ่งระบุว่าทำงานเป็น PWR และอีกอันสำหรับ Dout หรือเอาต์พุตข้อมูล ตอนนี้เมื่อเราเชื่อมต่อโมดูลเข้ากับบอร์ด Arduino ของเราแล้ว มันจะง่ายเหมือนการเชื่อมต่อ VIN ถึง 5V และ GND ถึง GND ของบอร์ดของเรา จากนั้น S จะเชื่อมต่อกับตำแหน่งที่เราต้องการตรวจสอบสัญญาณ เช่น A0 สำหรับอนาล็อก หรือ D13 หากเราต้องการวัดแบบดิจิตอล นอกจากนี้ ในตัวอย่างนี้ สามารถเลือกใช้ LED ที่เชื่อมต่อกับเอาต์พุตดิจิทัลเพื่อการสอบเทียบ...

เมื่อเสร็จแล้ว รหัสที่คุณต้องเขียนใน Arduino IDE พวกเขามีดังนี้:

การกำหนดค่าดิจิตอล:

/* 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
}
}

อย่างที่คุณเห็น โมดูลนี้ยังรวมถึง โพเทนชิออมิเตอร์ ที่คุณสามารถปรับได้ด้วยไขควงเพื่อปรับเกณฑ์ของสัญญาณดิจิทัลและปรับให้เข้ากับความต้องการของคุณ คุณสามารถใช้น้ำกลั่นเพื่อใส่โพรบและขยับโพเทนชิออมิเตอร์จนกว่าไฟ LED ออนบอร์ดที่เกี่ยวข้องจะเปิดหรือปิด ขึ้นอยู่กับวิธีที่คุณกำหนดค่าไว้ในโค้ด นี่คือวิธีการสอบเทียบ จากนั้นคุณสามารถวางโพรบในน้ำที่มีเมฆมากเพื่อดูว่า LED ทำงานตรงกันข้าม

การกำหนดค่าแบบอะนาล็อก:

/* 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);  
}

หากคุณต้องการวัดเป็นหน่วย NTU ในโหมดแอนะล็อก ให้ใช้:

/* 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;  
}

โปรดจำไว้ว่าคุณสามารถแก้ไขโค้ดเพื่อปรับให้เข้ากับโปรเจ็กต์ของคุณได้เสมอ นี่เป็นเพียงตัวอย่างการใช้งาน...