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Sensor de turbidez con Arduino, descripción general:
En este tutorial, analizaremos este sensor de turbidez lanzado por DFrobot. Haremos un medidor de turbidez de agua de bajo costo basado en Arduino, sensor de turbidez y LCD I2C. Cubriré los modos analógico y digital del sensor de turbidez. También explicaré cómo calibrar el sensor de turbidez en caso de que obtenga valores incorrectos.
Este mecanismo es relativamente simple ya que la luz será bloqueada por partículas suspendidas en el líquido.
La turbidez se puede medir detectando la cantidad de luz que atraviesa la muestra líquida.
La unidad de turbidez se mide en NTU » Unidades de turbidez nefelométricas», que es un estándar mundial. Cuanto mayor es la turbidez, más turbia es la muestra. El sensor de turbidez se conecta al microcontrolador a través de un convertidor analógico a digital a través de este convertidor A a D.
La señal de salida se puede cambiar entre analógica y digital. En modo analógico, el cable de señal del convertidor A a D va al pin de entrada analógica en el microcontrolador. La turbidez está representada por el voltaje del pin de salida.
El agua clara con NTU inferior a 0,5 nos da un voltaje en torno a los 4,1 voltios.
NTU: 500 Voltaje: 3,27 V
NTU: 50 Voltaje: 4,10 V
NTU: 0,5 Voltaje: 4,21 V
Cuanto mayor sea la turbidez, menor será este voltaje de salida. El voltaje oscila entre 0 y 4,5 voltios. En modo digital, el cable de señal del convertidor va al pin digital del microcontrolador, el sensor envía una señal de 5v cuando la turbidez alcanza un valor de umbral. Este valor se puede ajustar mediante el potenciómetro integrado en el convertidor A y D. El sensor de turbidez se usa a menudo en el monitoreo de la calidad del agua.
¿Qué es la turbidez del agua: los peligros del río nublado y el agua potable?
La turbidez del agua es una unidad de medida importante para determinar la calidad del agua y describe el grado de turbidez del agua.
La turbidez es causada por una gran cantidad de pequeñas partículas que están suspendidas en el agua y son invisibles para el ojo humano. Mientras que las partículas más grandes se asientan rápidamente, las partículas pequeñas, también conocidas como coloides, se asientan muy lentamente o no se asientan en absoluto.
La turbidez en ríos o lagos a menudo es causada por actividades humanas como la construcción, la minería y la agricultura. La escorrentía de aguas pluviales después de una lluvia puede arrastrar sedimentos de áreas urbanizadas, industrias y tierras de cultivo.
Las partículas suspendidas absorben el calor de la luz solar y provocan un aumento de la temperatura del agua. Además, una alta turbidez dispersa la luz, por lo que se minimiza la actividad fotosintética en los niveles de agua más profundos. Ambos reducen la cantidad de oxígeno lo que provoca una disminución de los microorganismos aerobios y el deterioro del efecto autolimpiante del agua.
La turbidez en el agua potable y el agua del grifo puede causar enfermedades porque los virus o las bacterias pueden adherirse a los sólidos en suspensión. Incluso los desinfectantes como el cloro o la esterilización UV solo tienen un éxito limitado en niveles altos de turbidez. Esto se debe a que los sólidos en suspensión interfieren con los desinfectantes y actúan como escudos contra virus y bacterias.
El agua del grifo viaja a través de millas de tuberías de suministro de agua y puede volverse turbia debido a tuberías rotas o sucias. La OMS (Organización Mundial de la Salud) publicó que la turbidez del agua del grifo idealmente debería estar por debajo de 1 NTU. Si no está seguro de la calidad del agua del grifo, puede probarla con un medidor de turbidez. De esto se trata este artículo. Diseñaremos nuestro propio medidor de turbidez del agua.
En las plantas de tratamiento de aguas residuales se dosifican floculantes y coagulantes a aguas con alta turbidez. Alteran las cargas eléctricas de las partículas para que se agrupen y formen partículas más grandes. Luego, las partículas más grandes se depositan en depósitos de sedimentación que a menudo están equipados con clarificadores de láminas para mejorar la sedimentación de partículas.
Como deberías haber aprendido, las partículas suspendidas en el agua dispersan la luz. Así que usaremos esto para medir la turbidez del agua.
Funcionamiento del medidor de turbidez o del sensor de turbidez
La medición de la turbidez no solo depende del estándar de turbidez sino también de la fuente de luz.
ISO 7027 estipula una fuente infrarroja que se encuentra en el rango de longitud de onda no visible, ya que los colores solo aparecen en el rango visible, la medición infrarroja no se ve afectada por el color del medio.
medición de turbidez según US-EPA 180.1, utiliza luz blanca en el rango visible las unidades de turbidez difieren dependiendo del método seleccionado para la medición según ISO las unidades definidas son unidad nefelométrica de formizina o unidad de atenuación de formazina para medición según EPA la unidad es nefelimétrica unidad de turbidez .
Los métodos de medición de turbidez más utilizados son,
Medición de luz dispersa
Medida de atenuación
Primero echemos un vistazo más de cerca a la medición de luz dispersa.
Usando este método , se mide la dispersión hacia adelante o la dispersión hacia atrás o la dispersión de 90 grados . El método estándar según ISO7027 y EPA 180.1 es la medición de 90 grados.
Aquí, el detector se coloca en ángulo recto con respecto a la fuente de luz para medir la luz dispersada a 90 grados de la luz incidente. Este método es adecuado para valores de turbidez bajos en aplicaciones con valores de turbidez más altos. Se utilizan sensores que miden la retrodispersión a 135 grados, por ejemplo, los medios muy turbios contienen tantas partículas que la parte principal del haz de luz se retrodispersa, lo que significa que las diferencias en la turbidez se pueden detectar mucho mejor en los sensores de luz retrodispersada que están equipados con cuatro detectores que miden a 90 grados y 135 grados pueden cubrir un amplio rango de medición.
Ahora echemos un vistazo a la medición de atenuación también descrita en ISO 7027 aquí nuevamente se irradia un haz de luz a través del medio. Sin embargo, a diferencia de los métodos de luz dispersa, se mide la luz transmitida porque el detector se coloca en una línea con una fuente de luz. Este método es adecuado para valores de turbidez medios a altos, ya que ofrece resultados definidos y ofrece una alta reproducibilidad.
La curva de señal de los sensores de turbidez depende del método utilizado cuando se utiliza la medición de luz dispersa, la curva de señal aumenta hasta una determinada densidad de partículas porque la luz se dispersa hacia el detector. Cuando la densidad de partículas aumenta aún más, la señal de medición vuelve a debilitarse, porque la luz se dispersa con tanta fuerza que la radiación ya no llega al detector. Es por eso; la medición de luz dispersa no siempre ofrece resultados claros. Este fenómeno no ocurre con la medición de la atenuación; aquí la señal se debilita constantemente con el aumento de la turbidez.
Ahora, después de explicar los conceptos básicos, ahora es el momento de comenzar a trabajar en el medidor de turbidez del agua . Gracias a DFrobot por fabricar este increíble sensor de turbidez del agua de bajo costo.
Principio de funcionamiento del sensor de turbidez:
El principio de funcionamiento del sensor de turbidez : cuando la luz pasa a través de cierta cantidad de agua, la cantidad de luz que penetra depende de la cantidad de suciedad en el agua. A medida que aumenta la cantidad de suciedad, disminuye la luz que penetra en la muestra de agua y el sensor de turbidez mide la cantidad de luz transmitida para calcular la turbidez del agua de lavado. Dentro del sensor hay un par de tubos infrarrojos. Cuando la luz pasa a través de cierta cantidad de agua, la cantidad de luz transmitida depende del grado de contaminación del agua. Cuanto más sucia es el agua, menos luz se transmite.