- ما هو التعكر في السائل؟
- كيفية قياس التعكر باستخدام Arduino؟
- المكونات اللازمة لصنع مقياس التعكر
- نظرة عامة على مستشعر التعكر
- الميزات الرئيسية لوحدة التعكر
- واجهة مستشعر التعكر مع Arduino - مخطط الدائرة
- برمجة اردوينو لقياس التعكر في الماء
عندما يتعلق الأمر بالسوائل ، فإن التعكر مصطلح مهم. لأنه يلعب دورًا مهمًا في ديناميكيات السوائل ويستخدم أيضًا لقياس جودة المياه. لذلك في هذا البرنامج التعليمي ، دعونا نناقش ما هو التعكر ، وكيفية قياس تعكر السائل باستخدام Arduino. إذا كنت ترغب في المضي قدمًا في هذا المشروع ، يمكنك أيضًا التفكير في ربط مقياس الأس الهيدروجيني مع Arduino وقراءة قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه لتقييم جودة المياه بشكل أفضل. في السابق ، قمنا أيضًا ببناء جهاز مراقبة جودة المياه القائم على إنترنت الأشياء باستخدام ESP8266 ، يمكنك أيضًا التحقق من ذلك إذا كنت مهتمًا. ومع ذلك ، فلنبدأ
ما هو التعكر في السائل؟
التعكر هو درجة أو مستوى التعكر أو ضبابية السائل. يحدث هذا بسبب وجود أعداد كبيرة من الجسيمات غير المرئية (بالعين المجردة) المشابهة للدخان الأبيض في الهواء. عندما يمر الضوء عبر السوائل ، تنتشر موجات الضوء بسبب وجود هذه الجزيئات الصغيرة. تتناسب تعكر السائل بشكل مباشر مع الجسيمات المعلقة الحرة ، إذا زاد عدد الجزيئات من التعكر سيزداد أيضًا.
كيفية قياس التعكر باستخدام Arduino؟
كما ذكرت سابقًا ، يحدث التعكر بسبب تشتت موجات الضوء ، ولقياس التعكر ، يجب قياس تشتت الضوء. تُقاس العكارة عادةً بوحدات قياس العكارة (NTU) أو وحدات تعكر جاكسون (JTLJ) ، اعتمادًا على الطريقة المستخدمة للقياس. الوحدتان متساويتان تقريبًا.
الآن دعونا نرى كيف يعمل مستشعر التعكر ، فهو يتكون من جزأين ، جهاز الإرسال والاستقبال. يتكون جهاز الإرسال من مصدر ضوء عادةً ما يكون عبارة عن دائرة كهربائية ومحرك. في طرف المستقبل ، يوجد كاشف للضوء مثل الثنائي الضوئي أو LDR. نضع الحل بين المرسل والمستقبل.
يقوم المرسل ببساطة بنقل الضوء ، حيث تمر الموجات الضوئية عبر المحلول ويستقبل المستقبل الضوء. عادة (بدون وجود حل) يستقبل الضوء المرسل بالكامل على جانب المستقبل. ولكن في وجود محلول عكر ، تكون كمية الضوء المنقول منخفضة جدًا. في جانب المستقبل ، نحصل فقط على ضوء منخفض الشدة وهذه الشدة تتناسب عكسياً مع التعكر. لذلك يمكننا قياس التعكر عن طريق قياس شدة الضوء إذا كانت شدة الضوء عالية ، يكون المحلول أقل تعكرًا وإذا كانت شدة الضوء منخفضة جدًا ، فهذا يعني أن الحل أكثر تعكرًا.
المكونات اللازمة لصنع مقياس التعكر
- وحدة التعكر
- اردوينو
- 16 * 2 I2C LCD
- RGB LED كاثود مشترك
- اللوح
- أسلاك توصيل
نظرة عامة على مستشعر التعكر
جهاز استشعار التعكر المستخدم في هذا المشروع موضح أدناه.
كما ترى ، تأتي وحدة مستشعر التعكر هذه بثلاثة أجزاء. سلك توصيل مقاوم للماء ودائرة سائق وسلك توصيل. يتكون مسبار الاختبار من كل من المرسل والمستقبل.
توضح الصورة أعلاه أن هذا النوع من الوحدات يستخدم الصمام الثنائي IR كمصدر للضوء وجهاز استقبال IR ككاشف. لكن مبدأ العمل هو نفسه كما كان من قبل. يتكون جزء المحرك (الموضح أدناه) من جهاز op-amp وبعض المكونات التي تضخم إشارة الضوء المكتشفة.
يمكن توصيل المستشعر الفعلي بهذه الوحدة باستخدام موصل JST XH. لديها ثلاثة دبابيس ، VCC ، الأرض ، والإخراج. Vcc يتصل بجهد 5 فولت وأرضي. ناتج هذه الوحدة عبارة عن قيمة تمثيلية تتغير وفقًا لشدة الضوء.
الميزات الرئيسية لوحدة التعكر
- جهد التشغيل: 5VDC.
- التيار: 30 مللي أمبير (بحد أقصى).
- درجة حرارة التشغيل: -30 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية.
- متوافق مع Arduino و Raspberry Pi و AVR و PIC وما إلى ذلك.
واجهة مستشعر التعكر مع Arduino - مخطط الدائرة
المخطط الكامل لتوصيل مستشعر التعكر إلى Arduino موضح أدناه ، وقد تم تصميم الدائرة باستخدام EasyEDA.
هذا مخطط دارة بسيط للغاية. ناتج مستشعر التعكر تناظري بحيث يتم توصيله بدبوس A0 من Arduino ، I2C LCD متصل بمسامير I2C من Arduino وهو SCL إلى A5 و SDA إلى A4. ثم تم توصيل RGB LED بالدبوس الرقمي D2 و D3 و D4. بعد الانتهاء من الاتصالات ، يبدو إعداد الجهاز الخاص بي كما يلي.
قم بتوصيل VCC الخاص بجهاز الاستشعار بـ Arduino 5v ، ثم قم بتوصيل الأرض بالأرض. دبوس إخراج المستشعر إلى التناظرية 0 من Arduino. بعد ذلك ، قم بتوصيل VCC والأرضي لوحدة LCD بـ 5 فولت والأرضي من Arduino. ثم SDA إلى A4 و SCL إلى A5 ، هذان الطرفان هما دبابيس I2C في Arduino. أخيرًا يقوم بتوصيل أرضية RGB LED بأرض Arduino وتوصيل الأخضر بـ D3 والأزرق بـ D4 والأحمر بـ D5.
برمجة اردوينو لقياس التعكر في الماء
تتمثل الخطة في عرض قيم التعكر من 0 إلى 100. أي يجب أن يعرض المقياس 0 للسائل النقي و 100 للسائل شديد التعكر. كود Arduino بسيط للغاية ويمكن العثور على الكود الكامل في أسفل هذه الصفحة.
أولاً ، قمت بتضمين مكتبة الكريستال السائل I2C لأننا نستخدم شاشة I2C LCD لتقليل التوصيلات.
# تشمل
ثم أقوم بتعيين عدد صحيح لإدخال المستشعر.
int sensorPin = A0 ؛
في قسم الإعداد ، حددت الدبابيس.
pinMode (3 ، الإخراج) ؛ pinMode (4 ، الإخراج) ؛ pinMode (5 ، الإخراج) ؛
في قسم الحلقة ، كما ذكرت سابقًا ، يكون خرج المستشعر قيمة تمثيلية. لذلك نحن بحاجة إلى قراءة هذه القيم. بمساعدة وظيفة Arduino AnalogRead ، يمكننا قراءة قيم الإخراج في قسم الحلقة.
int sensorValue = analogRead (sensorPin) ؛
أولاً ، نحتاج إلى فهم سلوك مستشعرنا ، مما يعني أننا بحاجة إلى قراءة الحد الأدنى والقيمة القصوى لمستشعر التعكر. يمكننا قراءة هذه القيمة على الشاشة التسلسلية باستخدام دالة serial.println .
للحصول على هذه القيم ، أولاً ، اقرأ المستشعر بحرية بدون أي حل. حصلت على قيمة حوالي 640 وبعد ذلك ، ضع مادة سوداء بين المرسل والمستقبل ، نحصل على قيمة هي أقل قيمة ، عادةً ، هذه القيمة هي صفر. إذن ، حصلنا على 640 كحد أقصى وصفر كحد أدنى. الآن نحتاج إلى تحويل هذه القيم إلى 0-100
لذلك ، استخدمت وظيفة الخريطة في Arduino.
عكارة int = خريطة (sensorValue ، 0.640 ، 100 ، 0) ؛
ثم عرضت هذه القيم في شاشة LCD.
lcd.setCursor (0 ، 0) ؛ lcd.print ("العكارة:") ؛ lcd.print ("") ؛ lcd.setCursor (10 ، 0) ؛ lcd.print (العكارة) ؛
بعد ذلك، بمساعدة إذا الشروط، أعطى ظروف مختلفة.
إذا (العكارة <20) { digitalWrite (2، HIGH) ؛ digitalWrite (3 ، منخفض) ؛ digitalWrite (4 ، منخفض) ؛ lcd.setCursor (0 ، 1) ؛ lcd.print ("واضح لها") ؛ }
سيؤدي هذا إلى تنشيط مؤشر LED باللون الأخضر وعرض "واضحه" على شاشة LCD إذا كانت قيمة التعكر أقل من 20.
إذا ((العكارة> 20) && (العكارة <50)) { digitalWrite (2، LOW)؛ digitalWrite (3 ، عالية) ؛ digitalWrite (4 ، منخفض) ؛ lcd.setCursor (0 ، 1) ؛ lcd.print ("لها CLOUDY") ؛ }
سيؤدي هذا إلى تنشيط مؤشر LED باللون الأزرق وعرض "غائم" على شاشة LCD إذا كانت قيمة التعكر بين 20 و 50.
if ((العكارة> 50) { digitalWrite (2، LOW)؛ digitalWrite (3، HIGH)؛ digitalWrite (4، LOW)؛ lcd.setCursor (0، 1)؛ lcd.print ("its DIRTY")؛ }
سيؤدي هذا إلى تنشيط مؤشر LED باللون الأحمر وعرض "إنه متسخ" على شاشة LCD إذا كانت قيمة التعكر أكبر من 50 كما هو موضح أدناه.
ما عليك سوى اتباع مخطط الدائرة وتحميل الكود ، إذا سارت الأمور على ما يرام ، يجب أن تكون قادرًا على قياس عكارة الماء ويجب أن تعرض شاشة LCD جودة المياه كما هو موضح أعلاه.
لاحظ أن مقياس التعكر يعرض النسبة المئوية للعكارة وقد لا يكون قيمة صناعية دقيقة ، ولكن لا يزال من الممكن استخدامه لمقارنة جودة المياه في اثنين من المياه. يمكن العثور على العمل الكامل لهذا المشروع في الفيديو أدناه. آمل أن تكون قد استمتعت بالبرنامج التعليمي وتعلمت شيئًا مفيدًا إذا كان لديك أي سؤال ، يمكنك تركه في قسم التعليقات أدناه أو استخدام منتديات CircuitDigest لنشر أسئلتك الفنية أو بدء مناقشة ذات صلة.