Medición de la turbidez del agua para determinar la calidad del agua usando arduino y sensor de turbidez

Cuando se trata de líquidos, la turbidez es un término importante. Porque juega un papel importante en la dinámica de los líquidos y también se utiliza para medir la calidad del agua. Entonces, en este tutorial, analicemos qué es la turbidez, cómo medir la turbidez de un líquido usando Arduino. Si desea llevar este proyecto más allá, también puede considerar conectar un medidor de pH con Arduino y también leer el valor de pH del agua para evaluar mejor la calidad del agua. Anteriormente, también hemos construido un dispositivo de monitoreo de la calidad del agua basado en IoT usando ESP8266, también puede verificarlo si está interesado. Dicho esto, comencemos

¿Qué es la turbidez en el líquido?

La turbidez es el grado o nivel de turbidez o turbidez de un líquido. Esto sucede debido a la presencia de una gran cantidad de partículas invisibles (a simple vista) similares al humo blanco en el aire. Cuando la luz atraviesa líquidos, las ondas de luz se dispersan debido a la presencia de estas diminutas partículas. La turbidez de un líquido es directamente proporcional a las partículas libres en suspensión, es decir, si el número de partículas aumenta, la turbidez también aumentará.

¿Cómo medir la turbidez usando Arduino?

Como mencioné anteriormente, la turbidez ocurre debido a la dispersión de las ondas de luz, para medir la turbidez debemos medir la dispersión de la luz. La turbidez generalmente se mide en unidades nefelométricas de turbidez (NTU) o unidades de turbidez de Jackson (JTLJ), según el método utilizado para la medición. Las dos unidades son aproximadamente iguales.

Ahora veamos cómo funciona un sensor de turbidez, tiene dos partes, transmisor y receptor. El transmisor consta de una fuente de luz, típicamente un LED y un circuito controlador. En el extremo del receptor, hay un detector de luz como un fotodiodo o un LDR. Colocamos la solución entre el transmisor y el receptor.

El transmisor simplemente transmite la luz, las ondas de luz pasan a través de la solución y el receptor recibe la luz. Normalmente (sin la presencia de una solución) la luz transmitida recibe completamente en el lado del receptor. Pero en presencia de una solución turbia, la cantidad de luz transmitida es muy baja. Es decir, en el lado del receptor, obtenemos solo una luz de baja intensidad y esta intensidad es inversamente proporcional a la turbidez. Entonces podemos medir la turbidez midiendo la intensidad de la luz si la intensidad de la luz es alta, la solución es menos turbia y si la intensidad de la luz es muy baja, eso significa que la solución es más turbia.

Componentes necesarios para fabricar un medidor de turbidez

Módulo de turbidez
Arduino
LCD 16 * 2 I2C
LED RGB de cátodo común
Tablero de circuitos
Cables de puente

Descripción general del sensor de turbidez

El sensor de turbidez utilizado en este proyecto se muestra a continuación.

Como puede ver, este módulo sensor de turbidez viene con 3 partes. Un cable resistente al agua, un circuito impulsor y un cable de conexión. La sonda de prueba consta del transmisor y el receptor.

La imagen de arriba muestra que este tipo de módulo utiliza un diodo IR como fuente de luz y un receptor IR como detector. Pero el principio de funcionamiento es el mismo que antes. La parte del controlador (que se muestra a continuación) consta de un amplificador operacional y algunos componentes que amplifican la señal de luz detectada.

El sensor real se puede conectar a este módulo mediante un conector JST XH. Tiene tres pines, VCC, tierra y salida. Vcc se conecta a 5v y tierra a tierra. La salida de este módulo es un valor analógico que cambia según la intensidad de la luz.

Características clave del módulo de turbidez

Voltaje de funcionamiento: 5 V CC.
Corriente: 30 mA (MAX).
Temperatura de funcionamiento: -30 ° C a 80 ° C.
Compatible con Arduino, Raspberry Pi, AVR, PIC, etc.

Interfaz del sensor de turbidez con Arduino - Diagrama de circuito

El esquema completo para conectar el sensor de turbidez a Arduino se muestra a continuación, el circuito fue diseñado usando EasyEDA.

Este es un diagrama de circuito muy simple. La salida del sensor de turbidez es analógica, de modo que conectado al pin A0 de Arduino, LCD I2C conectado a los pines I2C de Arduino que es SCL a A5 y SDA a A4. Luego, el LED RGB se conectó al pin digital D2, D3 y D4. Una vez realizadas las conexiones, mi configuración de hardware se ve así a continuación.

Conecte el VCC del sensor a Arduino 5v, luego conecte tierra a tierra. El pin de salida del sensor al analógico 0 de Arduino. A continuación, conecte VCC y tierra del módulo LCD a 5v y tierra de Arduino. Luego SDA a A4 y SCL a A5, estos dos pines son los pines I2C de Arduino. finalmente conecta el suelo del LED RGB al suelo de Arduino y conecta el verde a D3, el azul a D4 y el rojo a D5.

Programación de Arduino para medir la turbidez en el agua

El plan es mostrar los valores de turbidez de 0 a 100. Es decir, el medidor debería mostrar 0 para líquidos puros y 100 para los muy turbios. Este código Arduino también es muy simple y el código completo se puede encontrar en la parte inferior de esta página.

Primero, incluí la biblioteca de cristal líquido I2C porque estamos usando una pantalla LCD I2C para minimizar las conexiones.

# incluir

Luego configuro un entero para la entrada del sensor.

int sensorPin = A0;

En la sección de configuración, definí los pines.

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

En la sección de bucle, como mencioné anteriormente, la salida del sensor es un valor analógico. Entonces necesitamos leer esos valores. Con la ayuda de la función Arduino AnalogRead , podemos leer los valores de salida en la sección de bucle.

int sensorValue = analogRead (sensorPin);

Primero, debemos comprender el comportamiento de nuestro sensor, lo que significa que debemos leer el valor mínimo y el valor máximo del sensor de turbidez. podemos leer ese valor en el monitor serial usando la función serial.println .

Para obtener estos valores, primero, lea el sensor libremente que no tiene solución. Obtuve un valor alrededor de 640 y después de eso, coloco una sustancia negra entre el transmisor y el receptor, obtenemos un valor que es el valor mínimo, generalmente ese valor es cero. Entonces obtuvimos 640 como máximo y cero como mínimo. Ahora necesitamos convertir estos valores a 0-100

Para eso, utilicé la función de mapa de Arduino.

int turbidez = mapa (sensorValue, 0,640, 100, 0);

Luego mostré esos valores en la pantalla LCD.

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

Después de eso, con la ayuda de if condiciones, di diferentes condiciones.

si (turbidez <20) { digitalWrite (2, HIGH); digitalWrite (3, BAJO); digitalWrite (4, BAJO); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("su CLARO"); }

Esto activará el LED verde y mostrará "su claro" en la pantalla LCD si el valor de turbidez es inferior a 20.

if ((turbidez> 20) && (turbidez <50)) { digitalWrite (2, LOW); escritura digital (3, ALTA); digitalWrite (4, BAJO); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("su NUBLADO"); }

Esto activará el LED azul y mostrará "su turbidez" en la pantalla LCD si el valor de turbidez está entre 20 y 50.

if ((turbidez> 50) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, HIGH); digitalWrite (4, LOW); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("está SUCIO"); }

Esto activará el LED rojo y mostrará "está sucio" en la pantalla LCD si el valor de turbidez es superior a 50 como se muestra a continuación.

Simplemente siga el diagrama del circuito y cargue el código, si todo va correctamente, debería poder medir la turbidez del agua y la pantalla LCD debería mostrar la calidad del agua como se muestra arriba.

Tenga en cuenta que este medidor de turbidez muestra el porcentaje de turbidez y puede que no sea un valor industrial preciso, pero aún así se puede utilizar para comparar la calidad del agua de dos aguas. El funcionamiento completo de este proyecto se puede encontrar en el video a continuación. Espero que haya disfrutado del tutorial y aprenda algo útil si tiene alguna pregunta, puede dejarlos en la sección de comentarios a continuación o usar los foros de CircuitDigest para publicar sus preguntas técnicas o iniciar una discusión relevante.