Medir a turbidez da água para determinar a qualidade da água usando arduino e sensor de turbidez

Quando se trata de líquidos, turbidez é um termo importante. Porque desempenha um papel importante na dinâmica dos líquidos e também é usado para medir a qualidade da água. Portanto, neste tutorial, vamos discutir o que é turbidez, como medir a turbidez de um líquido usando o Arduino. Se você quiser levar este projeto adiante, também pode considerar a interface de um medidor de pH com o Arduino e também ler o valor do pH da água para avaliar melhor a qualidade da água. Anteriormente, também construímos um dispositivo de monitoramento da qualidade da água baseado em IoT usando ESP8266. Você também pode verificar se estiver interessado. Dito isso, vamos começar

O que é turbidez no líquido?

Turbidez é o grau ou nível de turvação ou turvação de um líquido. Isso acontece devido à presença de um grande número de partículas invisíveis (a olho nu) semelhantes à fumaça branca no ar. Quando a luz passa por líquidos, as ondas de luz se espalham devido à presença dessas minúsculas partículas. A turbidez de um líquido é diretamente proporcional às partículas suspensas livres, ou seja, se o número de partículas aumentar, a turbidez também aumentará.

Como medir a turbidez usando o Arduino?

Como mencionei antes, a turbidez acontece devido ao espalhamento das ondas de luz, para medir a turbidez, devemos medir o espalhamento da luz. A turbidez é geralmente medida em unidades de turbidez nefelométrica (NTU) ou unidades de turbidez Jackson (JTLJ), dependendo do método usado para a medição. As duas unidades são aproximadamente iguais.

Agora vamos ver como funciona um sensor de turbidez, ele tem duas partes, transmissor e receptor. O transmissor consiste em uma fonte de luz normalmente um circuito led e um driver. Na extremidade do receptor, existe um detector de luz como um fotodiodo ou um LDR. Colocamos a solução entre o transmissor e o receptor.

O transmissor simplesmente transmite a luz, as ondas de luz passam pela solução e o receptor recebe a luz. Normalmente (sem a presença de uma solução) a luz transmitida é totalmente recebida no lado do receptor. Mas na presença de uma solução turva, a quantidade de luz transmitida é muito baixa. Ou seja, do lado do receptor, obtemos apenas uma luz de baixa intensidade e essa intensidade é inversamente proporcional à turbidez. Portanto, podemos medir a turbidez medindo a intensidade da luz se a intensidade da luz for alta, a solução for menos turva e se a intensidade da luz for muito baixa, isso significa que a solução é mais turva.

Componentes necessários para fazer o medidor de turbidez

Módulo de turbidez
Arduino
16 * 2 I2C LCD
LED RGB de cátodo comum
Tábua de pão
Fios de ligação

Visão geral do sensor de turbidez

O sensor de turbidez usado neste projeto é mostrado abaixo.

Como você pode ver, este módulo sensor de turbidez vem com 3 peças. Um cabo à prova d'água, um circuito acionador e um fio de conexão. A sonda de teste consiste no transmissor e no receptor.

A imagem acima mostra que este tipo de módulo usa um diodo IR como fonte de luz e um receptor IR como detector. Mas o princípio de funcionamento é o mesmo de antes. A parte do driver (mostrada abaixo) consiste em um amplificador operacional e alguns componentes que amplificam o sinal de luz detectado.

O sensor real pode ser conectado a este módulo usando um conector JST XH. Possui três pinos, VCC, aterramento e saída. O Vcc se conecta ao 5v e aterramento. A saída deste módulo é um valor analógico ou seja, muda de acordo com a intensidade da luz.

Principais recursos do módulo de turbidez

Tensão operacional: 5VDC.
Corrente: 30mA (MAX).
Temperatura de operação: -30 ° C a 80 ° C.
Compatível com Arduino, Raspberry Pi, AVR, PIC, etc.

Interface do sensor de turbidez com Arduino - Diagrama de circuito

O esquema completo para conectar o sensor de turbidez ao Arduino é mostrado abaixo, o circuito foi projetado usando EasyEDA.

Este é um diagrama de circuito muito simples. A saída do sensor de turbidez é analógica de modo que conectado ao pino A0 do Arduino, o LCD I2C conectado aos pinos I2C do Arduino que é SCL para A5 e SDA para A4. Em seguida, o LED RGB foi conectado ao pino digital D2, D3 e D4. Depois que as conexões são feitas, minha configuração de hardware fica assim abaixo.

Conecte o VCC do sensor ao Arduino 5v e, em seguida, conecte o aterramento ao aterramento. O pino de saída do sensor para 0 analógico do Arduino. Em seguida, conecte o VCC e o aterramento do módulo LCD a 5v e o aterramento do Arduino. Depois, SDA para A4 e SCL para A5, esses dois pinos são os pinos I2C do Arduino. finalmente conecta o aterramento do LED RGB ao aterramento do Arduino e conecta o verde ao D3, o azul ao D4 e o vermelho ao D5.

Programando o Arduino para medir a turbidez na água

O plano é exibir os valores de turbidez de 0 a 100. Ou seja, o medidor deve exibir 0 para líquido puro e 100 para líquidos altamente turvos. Este código do Arduino também é muito simples e o código completo pode ser encontrado na parte inferior desta página.

Primeiro, incluí a biblioteca de cristal líquido I2C porque estamos usando um LCD I2C para minimizar as conexões.

# inclui

Então eu defino um inteiro para a entrada do sensor.

int sensorPin = A0;

Na seção de configuração, defini os pinos.

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

Na seção de loop, como mencionei anteriormente, a saída do sensor é um valor analógico. Portanto, precisamos ler esses valores. Com a ajuda da função Arduino AnalogRead , podemos ler os valores de saída na seção de loop.

int sensorValue = analogRead (sensorPin);

Primeiro, precisamos entender o comportamento do nosso sensor, o que significa que precisamos ler o valor mínimo e o valor máximo do sensor de turbidez. podemos ler esse valor no monitor serial usando a função serial.println .

Para obter esses valores, primeiro leia o sensor livremente que está sem solução. Eu peguei um valor em torno de 640 e depois disso, coloque uma substância preta entre o transmissor e o receptor, a gente pega um valor que é o valor mínimo, normalmente esse valor é zero. Portanto, temos 640 como máximo e zero como mínimo. Agora precisamos converter esses valores para 0-100

Para isso, usei a função map do Arduino.

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

Então eu exibi esses valores no display LCD.

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

Depois disso, com a ajuda de condições if , dei condições diferentes.

if (turbidez <20) { digitalWrite (2, HIGH); digitalWrite (3, BAIXO); digitalWrite (4, BAIXO); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("é CLEAR"); }

Isso ativará o LED verde e exibirá "está limpo" no LCD se o valor de turbidez estiver abaixo de 20.

if ((turbidez> 20) && (turbidez <50)) { digitalWrite (2, LOW); digitalWrite (3, ALTO); digitalWrite (4, BAIXO); lcd.setCursor (0, 1); lcd.print ("seu Nublado"); }

Isso ativará o led azul e exibirá "seu turvo" no LCD se o valor de turbidez estiver entre 20 e 50.

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

Isso ativará o LED vermelho e exibirá "está sujo" no LCD se o valor de turbidez for maior que 50, conforme mostrado abaixo.

Basta seguir o diagrama do circuito e fazer o upload do código, se tudo der certo, você deverá ser capaz de medir a turbidez da água e o LCD deverá mostrar a qualidade da água conforme mostrado acima.

Observe que este medidor de turbidez exibe a porcentagem de turbidez e pode não ser um valor industrial preciso, mas ainda pode ser usado para comparar a qualidade da água de duas águas. O funcionamento completo deste projeto pode ser conferido no vídeo abaixo. Espero que tenha gostado do tutorial e aprendido algo útil se tiver alguma dúvida. Você pode deixá-los na seção de comentários abaixo ou usar os fóruns da CircuitDigest para postar suas perguntas técnicas ou iniciar uma discussão relevante.